与体育运动有关的高考物理试题解析

与体育运动有关的高考物理试题解析 与体育运动有关的高考物理试题解析陕西省宝鸡市陈 仓区教育局教研室 邢彦君 陕西理工学院物理系物理 061 班 邢星 从生活走向物理 从物理走向生活 是高中物理新 课程的基本理念之一 在物理教学中体现这一理念 要引 导学生从生产 生活现象中学习物理知识与方法 运用所 学物理知识与方法分析解决生产 生活中的实际问题 体 育运动由于其健体强身作用和惊险刺激 成为一项大众项 目 以体育项目为背景编制高考试题 是近年高考命题的 一大亮点 本文以 2008 年全国及各省市考题为例分析如下 1 考题解析 1 1 以乒乓球运动为背景 编制抛体运动问题 例 1 江苏物理 13 题 抛体运动在各类体育运动项目 中很常见 如乒乓球运动 现讨论乒乓球发球问题 设球 台长 网高 乒乓球反弹前后水平分速度不变 竖直分速 度大小不变 方向相反 且不考虑乒乓球的旋转和空气阻 力 设重力加速度为 g 1 若球在球台边缘 O 点正上方高度为 h1 处以速度 v1 水平发出 落在球台的 P1 点 如图 1 实线所示 求 P1 点距 O 点的距离 x1 2 若球在 O 点正上方以速度 v2 水平发出 恰好在 最高点时越过球网落在球台的 P2 点 如图虚线所示 求 v2 的大小 3 若球在 O 点正上方水平发出后 球经反弹恰好越过 球网且刚好落在对方球台边缘 P3 处 求发球点距 O 点的高 度 h3 分析与求解 1 球从发出到落台的运动为平抛运动 设发球后飞行时间为 t1 P1 点到 O 点的距离 即球的水平 位移为 x1 根据平抛运动公式有 解此两式得 2 球从发出到第二次落台 先后经历平抛运动和斜上 抛运动 设发球高度为 h2 飞行时间为 t2 同理根据平抛 运动公式有 由于乒乓球反弹前后水平分速度极竖直分 速度大小均不变 球从发出到第一次落台的运动 平抛运 动 与第一次反弹到过网的运动 斜上抛运动的前半段 对称 故第二次发球时的高度 h2 与网高相等 即 h2 h 两次运动的水平位移相等 即 解以上四式得 3 这是一个擦边球问题 球的运动过程同 2 中一样 如图 3 所示 设发球高度为 h3 从发出到第一次落台的飞 行时间为 t3 同理根据平抛运动得 同 2 中分析 球从发出到第一次落台的运动 反弹后到斜上抛轨迹最高 点的运动 从斜上抛轨迹最高点到台边的运动对称 故有 设球从恰好越过球网到最高点的运动时间为 t 水平距 离为 s 则有 由对称性及几何关系知 解以上各式 得 1 2 以水上滑板运动为背景 编制力分的平衡及功率问题 例 2 重庆第 23 题 滑板运动是一项非常刺激的水上运动 如 图 4 所示 研究表明 在进行滑板运动时 水对滑板的作 用力 Fx 垂直于板面 大小为 kv2 其中 v 为滑板速率 水 可视为静止 某次运动中 在水平牵引力作用下 当滑板 和水面的夹角 37 时 滑板做匀速直线运动 相应的 k 54 kg m 人和滑板的总质量为 108 kg 试求 1 水平牵引力的大小 2 滑板的速率 3 水平牵引力的功率 重力加速度 g 取 10 m s2 sin 37 取 3 5 忽略空气阻力 分析与求解 1 以滑板和运动员为研究对象 其受 力如图 5 所示由共点力平衡条件可得 解此两式得 F 810N 2 由 1 知 依题意有 解此两式得 3 水平牵引力的功率 P Fv 4050 W 1 3 以 飞椅 游乐项目为背景 编制圆周运动问题 例 3 广东物理第 17 2 题 有一种叫 飞椅 的游乐 项目 示意图如图 6 所示 长为 L 的钢绳一端系着座椅 另一端固定在半径为 r 的水平转盘边缘 转盘可绕穿过其中 心的竖直轴转动 当转盘以角速度 匀速转动时 钢绳与 转轴在同一竖直平面内 与竖直方向的夹角为 不计钢 绳的重力 求转盘转动的角速度 与夹角的关系 分析与求解 设当转盘转动角速度 钢绳与竖直方向 的夹角为 时 座椅到中心轴的距离为 R 则 对座椅进 行受力分析如图 7 所示 在水平方向运用牛顿第二定律有 解此两式得 1 4 以自行车运动为背景 编制直线运动图像问题 例 4 广东物理第 10 题 某人骑自行车在平直道路上 行进 图 8 中的实线记录了自行车开始一段时间内的 v t 图 象 某同学为了简化计算 用虚线作近似处理 下列说法 正确的是 A 在 t1 时刻 虚线反映的加速度比实际的大 B 在 0 t1 时间内 由虚线计算出的平均速度比实际的 大 C 在 t1 t2 时间内 由虚线计算出的位移比实际的大 D 在 t3 t4 时间内 虚线反映的是匀速运动 分析与求解 此题巧妙地将对速度图像意义的考查放 在了学生熟悉的自行车运动中 考查了速度图像意义的各 个方面 同时给出了处理非匀变速直线运动 微元分 析 化变为恒 的思路与方法 由图可知 t1 时刻虚线的斜率小于实线的斜率 即虚 线反映的运动的加速度小于实线反映的运动的加速度 故 A 错 0 t1 时间内 虚线与坐标轴围成的 面积 大于实线 与坐标轴围成的 面积 即由虚线计算出的平均速度大于 由实线计算出的平均速度 故 B 对 t1 t2 时间内 虚线与 坐标轴围成的 面积 小于实线与坐标轴围成的 面积 即由虚线计算出的位移小于实线计算出的位移 故 C 错 t3 t4 时间里 虚线是一条平行于 t 轴的直线 即它反映的运 动为匀速直线运动 故 D 对 因此 本题选 BD 2 应试对策 由以上分析求解可以看出 试题虽以各项体育运动为 背景 但解答所需知识和方法仍以物理基础知识与方法为 主 复习中要以对基础知识的理解和基本物理方法的运用 训练为主 如果学生平时比较乐于参与有关体育运动或对常见的 体育运动比较熟悉 分析和解答这类问题就容易将题中所 涉及的物体的实际运动与相应的物理运动 模型 建立链 接 完成由 实际问题 到 物理模型 的过度就相对容 易些 因此 平时要引导学生运用所学物理知识分析体育 项目中相关物体运动的物理性质 运用所学物理知识解决 体育项目中相关运动技巧 结合相关知识和方法的复习 及时编拟与之有关的涉及体育运动的练习题进行训练 2008 11