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θ=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ω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θ。不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度ω与夹角的关系θ。

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θ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