一.试题求解

试题:2022年北京冬奥会跳台滑雪空中技巧比赛场地边，有一根系有飘带的风力指 示杆，教练员根据飘带的形态提示运动员现场风力的情况。若飘带可视为粗细一致的匀 质长绳，其所处范围内风速水平向右、大小恒定且不随高度改变。当飘带稳定时，飘带 实际形态最接近的是（ ）

这道题改编自2014年美国物理国家队选拔赛考试第19题，试题以飘带为研究对象， 建立匀质绳的物理模型，该题的正确解答为A选项。

首先，从微观角度来讲，可以将风与绳之间的作用力视为空气分子与绳之间的弹力 与摩擦力的合力，该合力与风速方向一致，因风速水平向右，大小恒定且不随高度改变， 所以匀质绳所受风力是一种竖直方向均匀分布的水平力。其次，可以假定匀质绳单位长度所受风力为f，方向水平向右,单位长度所受重力为g0，方向竖直向下。因此该题的 解法有

解法1.微元法
当匀质绳稳定时，取长度为?l的细绳为研究对象，其受力分析如图所示

其中风力为f?l水平向右，重力g0?l竖直向下，绳中张力的合力为?T,方向为沿 绳方向。当选取的绳长足够短时，绳段可以视为质点，由三共点力平衡条件可知，重力 与风力的合力沿绳方向。因为匀质绳单位长度上所受重力与风力的大小和方向都不变(即恒力)，所以匀质绳的张力方向处处相同。满足这个条件的形状只有A选项。

解法2.等效法

如果轻绳仅受重力，绳稳定时的位形为竖直线。但绳受到均匀风力作用时，风力和 重力都是分布力，可等效成一个新的分布力，于是位形为“等效竖直线”，匀质绳的形状 为直线。

解法3.实验法

借助一条柔软的细绳，将细绳悬挂在电风扇或空调出风口，观察细绳的形状。

二、对新高考情境化试题的思考

物理学是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的学科。物理学研究大至宇 宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律。为了突出物理问题的主要方面， 忽略问题的次要因素，通常需要对真实的对象和过程建立合理的物理模型，然后对物理 模型开展分析研究，并逐步通过实验修正模型，最终建立全面反映真实物理对象和过程 的物理模型。随着新高考命题改革政策的推进，物理试题已经逐渐从解题向解决问题转 变，理想化模型逼近真实模型将会是一个可能的趋势。例如，“轻绳”变成“匀质绳”;“轻 杆”变“匀质杆”;“轻弹簧”变成“匀质弹簧”;”点电荷”变“线电荷”、“体电荷”;另一个趋势即是情境化试题的增加，对合理建立物理模型提出了更高的要求。从真实的情境中构建 物理模型，学生需要对基本物理模型的特征非常熟悉，处理模型的方法非常熟练，对模 型的适用场景也要非常清晰。