1.物理与现代生活

    [例1]  救人的生物力学问题：据报道，1991年5月的一天，北京一位4岁小男孩从15层楼高坠下，被地面上的一位叔叔接住，幸免于难，假若小男孩与他的救命恩人间的相互作用时间是0.50s，那么

（1） 试估算救命恩人受到的平均冲击力多大？

    （2）假设叔叔接小孩的受力如图所示，冲击力的作用点离关节0.10m，手臂部肌肉的拉力离关节0.02m，试估算救命恩人手臂肌肉所受拉力多大？

    （3）若一般肌腱的拉伸强度的极限为10⁸N/m²，臂肌张紧时的平均横截面积为50mm²，试估算救命恩人是否会因救人而受伤？

（通常4岁孩子质量约15kg，每层楼高约3.0m, g取10/s²）

[答案]  （1）1050N  （2）5250N   

（3）臂肌张紧时的压强为1.05×10⁸Pa>10⁸Pa。因此，救命恩人会救人而受伤。

[评注]  本题以社会生活实例为背景,综合了中学物理、生物两门学科的知识内容，涉及理解、判断、分析综合解决实际问题等方面多种能力的综合应用，体现了科学精神和人文精神的融合。

    [例2]  奔跑中生物体拮抗肌所做的功是随着每迈一步对腿的加速和减速完成的，腿离开地面时，腿从静止直到接近等于身体的速度，同样，在腿又回到静止的过程中，拮抗肌又做了相当的功。现有一个以3m/s的速度奔跑的质量为70kg的人，他每条腿的质量约为10kg，其步子的长度（同一只脚的两个相邻足迹之间的距离）为2m，此人每秒内每条腿迈出1.5步，求此人奔跑过程中的能量消耗率（肌肉的效率η约为0.25）。

[答案]  1080W

[评注]  本题通过对人体特定活动的研究，体现能量守恒与转化的基本观点，奔跑过程中人体消耗的能量一部分转化为机械能（动能），这一过程由拮抗肌做功实现，再根据代谢效率（肌肉的效率），求出奔跑过程中总能量的消耗率。编排本题在于利用能量守恒及转化的关系，使学生对生物体活动过程进行定量的计算。

    [例3] （1）有一种沙漠里的蝎子，它捕获甲虫的能力十分惊人，周围地里的小虫稍有一点动静，都逃不脱它的魔爪，试用所学知识解释其奥秘。

   （2）观察蚂蚁在桌上爬行时，突然对它重重地吹一口气，它立即被吹走了；如果吹气的强度是逐渐增大的，发现它感受到风时立即停止爬行，这时吹气加强到最大，它也不会被吹走。此外，还能观察到蚂蚁可倒吊在光滑的玻璃板的下面爬行。试用力学原理分析出蚂蚁脚部可能有什么特殊结构？如何解释观察到的现象？

[答案]  略

[评注]  本题是物理知识与生物学知识的结合，要求学生通过现象观察的记录，经过推理分析，解释这种现象。