与冬奥会有关的高考物理试题赏析.pdf

曾国平 与冬奥会有关的高考物理试题 赏析 2 0 1 0年温哥华冬奥会刚刚圆满结束 以王 潆为代表 的中国队勇夺 5金 刨冬奥会最好成 绩 冬奥会众多比赛项目与物理知识紧密联系 运用物理规律解决有关问题 既可以巩固所学 的物理知识 又可以增强学习物理的兴趣 很好 地落实 了 从生活走向物理 从物理走 向生 活 这一高中物理新课程 的基本理念 现以近几年 高考物理试题为例 做浅要分析 领悟新课程的 基本理念和高考趋势 一 滑板运动 例 1 2 0 0 5年上海 卷 如 图 1所示 某滑板 爱好者在 离地 h 1 8 m 高的平台上滑行 水平离 开A点后落在水平地面的 点 其水平位移s 3 m 着地时由于存在能量损失 着地后速度 变为 4 m s 并以此为初速度沿水平地面滑 行 s 8 m后停止 已知人与滑板 的总质量 m 6 0 k g 求 1 人与滑板在水平地面滑行 时受到的平 均 阻力大 小 2 人与滑板 离开平台时的水平初速度 空气阻力忽略不计 g 1 0 m s 解析 1 设滑板在水平地面滑行时受到 的平均阻力为 根据动能定理有 一 0一 m 由 式解得 鱼 Q N 6 0 N 2 s 2 X 8 2 人和滑板一起在空 中做平抛运 动 设 初速度为 飞行时间为 t 根据平抛运动规律有 戈 s 1 Y 知 由 两式解得 s 3 m s 5 m s 点评 本题 以滑板运动为情景 设计了一个 平抛运动与匀减速直线运动相结合的情景 考 查了平抛运动和动能定理等规律的应用 属于 容易题 二 跳台滑雪 例 2 2 0 0 7年 宁 夏卷 倾斜雪道的长为 2 5 m 顶 端高为 1 5 m 下端 经 过 一 小 段 圆弧 过渡后与很长的水平雪道相接 如图2所示 一 滑雪运动 员在倾斜 雪道 的顶 端以水平速度 8 r r ds 飞 出 在落到倾斜 雪道上 时 运动 员靠 改变姿势进行缓冲使 自己只保 留沿斜 面的分速 度而不弹起 除缓冲外运动员可视 为质点 过渡 轨道光滑 其长度可忽略 设滑雪板与雪道的动 摩擦因数 0 2 求运动员在水平雪道上滑行 的距 离 取 g 1 0 m s 解析 t 运动员飞出后做平抛运动 则有 r o t l Y 由 几何关系得 Y 叶 联立 式 得飞行时间 1 2 s 落点的 坐标 r o t 9 6 m 落点离斜面顶端 的距离 25 r 5 叮 耘 s l 2 m c o s O 落点距地面的高度 h 1 s 1 s i n 0 7 8 m 接触斜面时的 分速度 8 m s Y分速度 g t 1 2 m s 沿斜面的速度大小为 口 C O S 0 y s i n 0 1 3 6 m s 设运动员在水平雪道上运动的距离为 s 由能量守恒定律得 1 m g h 1 一 n tx m g c o s O L s 1 tx m g s 2 解得 s 2 7 4 8 4 m 点评 本题 以跳台滑雪为情景 主要考查了 平抛运动 速度的合成分解和能量守恒等相关 知识 应用平抛运动求解时注意 1 水平位移 和竖直位移 Y的联系 2 落到倾斜雪道后的 速度为水平速度 和竖直速度 沿斜面的分 解的和 解题的难点与关键点 属于中档题 三 冰 壶 例 3 2 0 0 9年宁夏卷 冰壶比赛是在 水 平冰面上进行的体育项 目 比赛场地示意如图 3所示 比赛时 运动员从起 滑架处推着冰壶出 发 在投掷线A B处放手让冰壶以一定的速度滑 出 使冰壶的停止位置尽量靠近圆心 0 为使冰 壶滑行得更远 运动 员可以用毛刷擦冰壶运行 前方的冰面 使 冰壶与冰面间的动摩擦 因数减 小 设 冰 壶与 冰 面间 的动摩擦 因数 为 0 0 0 8 用毛刷擦冰 面后动摩擦 因数减少至 2 0 0 0 4 在某次比赛中 运动员 使冰壶 c在投 掷线中点处以2 m s 的速度 沿虚线滑 出 为使 冰壶 C能够沿虚线恰好到达圆心 0点 运动员 用毛刷擦冰面的长度应为多少 g取 1 0 m s 解析 设冰壶在未被毛刷擦过的冰面上滑 行的距离为 s 所受摩擦力的大小为 在被毛 26 刷擦过 的冰面上滑行的距离为 s 所受摩擦力 的大小为 则有 S l S 2 S 式中 S 为投掷线到圆心 0的距离 1 m g 2 m g 设冰壶的初速度为 由能量守恒定律得 s 1 m 2 联立以上各式 解得 2 一 g a 1一 2 代人数据得 s 1 0 m 点评 2 0 0 9年中国女子冰壶 队首次获得 了 世界锦标赛冠军 这引起 了人们对冰壶运动的 关注 本题以冰壶 比赛为情景 主要考查 了能量 守恒 的应用 同时注意位移的几何关 系 属于中 档题 当然也可 以由牛顿第二定律结合运动学 公式求解 四 U形池 例 4 2 0 0 7 A F 差 滑 板 运 动 受 到 青 一 少年的追捧 如图 4所示是某滑板运动员在一次表演时的一部分 赛道在竖直平面内的示意图 赛道光滑 F G I为 圆弧赛道 半径 R 6 5 m C为最低点并与水 平赛道B C位于同一水平面 K A D E平台的高 度都为 h 1 8 i n B C F处平滑连接 滑板 0 和 b 的质量均为 m m 5 k g 运动员质量为 M 4 5 k g 表演开始 运动员站在滑板 b上 先 让滑板 n从 A点静止下滑 f 0 1 s 后再与 b 板一起从A点静止下滑 滑上 B C 赛道后 运动 员从 b 板跳到同方向运动 的n 板上 在空中运动 的时间t 0 6 s 水平方向是匀速运动 运动 员与 板一起沿C D赛道上滑后冲出赛道 落在 E F赛道的P点 沿赛道滑行 经过 G点时 运动 员受到的支持力 N 7 4 2 5 N 滑板和运动员 的所有运动都在同一竖直平面 内 计算时滑板 和运动员都看作质点 取 g 1 0 m s 1 滑到 G点时 运动员的速度是多大 2 运动员跳上滑板 口 后 在B C 赛道上与 滑板 口共同运动的速度是多大 3 从表演开始到运动员滑至 的过程 中 系统的机械能改变了多少 解析 首先需要明确滑板运动员整个运动 过程 可分为四个阶段 I 运动员在斜坡顶端 A处 站在 b 板上由 静止出发 与早出发 0 1 S 的 n板一起沿斜坡下 滑 进入水平赛道 B C后 运动员从 b板跳 到同方向运动的 E l 板上 运动员跳起后作斜上 抛运动 飞行时间0 6 s 运动员落在 口板上 与 口板一起沿斜坡 C D上滑 冲出赛道作斜上抛运动 落在赛道E F 的 P点 运动员继续与 口板一起沿赛道 E 滑 行 经过最低点 G 1 在 G点 运动员和滑板一起做圆周运 动 设速度为 则 N Mg M v R E 解得 M巫 6 5 s 2 设滑板n 由A 点下滑到B C 赛道后速度 为 由机械能守恒定律有 mgh 1 m 口 2 l 解得 C z g h 运动员与滑板 b 一起 由A点静止下滑到B C 赛道后 速度也为 运动员由滑板 b 跳到滑板 口 设蹬离滑板 b 时的水平速度为 在空中飞行的水平位移为 5 则 s v 2 t 2 设起跳时滑板 0 与滑板 b 的水平距离为s 则 s o V 1 t 1 设滑板 在 t 时间内的位移为 s 则 S l 1 t 2 由几何关系有 s s 0 s 1 且 p t 2 t 2 1 t 1 t 2 运动员落到滑板 0后 与滑板 口共同运动 的速度为 由动量守恒定律有 m v 1 Mv 2 m 口 联立 式 得 厚 6 9 m 一 扎 厶 5 一 3 设运动员离开滑板 b 后 滑板 b 的速度 为 由动量守恒定律有 m 1 Mv 2 m 3 解得 秽 3 一3 m s 因为 l 3 l 3 m sm 3 由于各球都做平抛运动 所 以它们碰 后的时间是相同的 如果不是同时落地就不能 利用平抛知识来