专题十 物理与有关学科综合例举

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1、名师辅导教学内容：专题十物理与有关学科综合例举●2001年7月13日，一个不眠之夜，一个13亿人的不眠之夜，中华儿女期盼的眼睛注视着一个历史性时刻，国际奥委会第112次全体会议投票表决，北京获得2008年第29届奥运会主办权。举办奥动会是13亿中国人民的共同心愿，1990年7月邓小平同志在视察北京亚运村时提出：“中国要申办奥运会。”从1993年首次申办到现在申办成功，申奥一直是举国上下普遍关心的话题。2008年北京奥运会，“将给中国和世界体育留下独一无二的宝贵遗产”。下面是三个物理在体育比赛中应用的实例：【例1】1888年，澳大利亚短跑运动员舍里尔一改传统

2、的站立式起跑方式，采用蹲踞式起跑技术，大大提高了自己的短跑成绩，从此蹲踞式起跑技术风靡一时，对现代短跑产生了深远的影响。舍里尔的发明来自他对袋鼠的观察，他模仿袋鼠的起跑姿势，并结合短距的特点而创造了蹲踞式短跑技术。如某一短跑运动员，采用站立式起跑100m赛跑，前50m跑掉5.1s，到达终点时速度为12ms-1，赛跑总时间为10.2s，采用蹲踞式后关50m跑掉4.9s，后50m情况与站立式一样，分别求出两次赛跑的平均速度。并说明蹲踞式起跑优势的物理原理。【解析】据平均速度的原始定义式：传统起跑的平均速度v1==9.804ms-1蹲踞式起跑的平均速度v2==1

3、0ms-1蹲踞式起跑能使臀肌和大腿前面的股四头肌和小腿后面的三头肌被拉长，使这些肌肉群处于收缩前的“绷紧”状态，从生物力学角度分析，肌肉在收缩前先拉长，可以提高肌肉的张力，有利于发挥肌肉收缩能力，在后蹬运动的一刹那，就会产生相当大的爆发力。从纯物理力学角度看，蹲踞式起跑时，身体重心低，支撑反作用力和水平面间夹角比站立式要小得多，水平分力变大，水平冲量变大，提高了起动时的初速度，从而可以提高短跑的成绩。【说明】不仅蹲踞式起跑可用力学知识来分析，人体运动系统的一举一动无不包含着力学知识，人体的各种运动动作，都可模拟为机械运动，从力、能量等角度来加以分析。【例2

4、】一跳水运动员从离水面10m高的平台上跃起，举双臂直体离开平台，此时其重心位于人手到脚全长的中心。跃起后重心升高0.45m达到最高点，落水时身体竖直，手先入水（在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计），从离开跳台到手触水面，他可用于完成空中动作的时间是s（计算时，可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点。g取10m/s2，结果保留2位有效数字）。【解析】可把运动员在空中的实际运动抽象为质点竖直上抛运动来处理。设运动员的初速度为v0，运动总时间为t，根据竖直上抛运动规律可得：h=v02/2g,s=v0t-gt2/2即0.45=v02/(2×10),-10

5、=v0t-10t2/2解得：t=1.7s【说明】本题将物理学科的运动学知识点与体育竞技项目结合在一起，综合解释了跳水项目的物理原理。并突出了重心的概念。【例3】在一种叫“蹦极跳”的运动中，质量为m的游戏者身系一根长为L、弹性优良的轻质柔软橡皮绳，从高处由静止开始下落1.5L时到达最低点，若在下落过程中不计空所阻力，则以下说法正确的是（）A.速度先增大后减小B.加速度先减小后增大C.动能增加了mgLD.重力势能减少了mgL【解析】人体在开始下落的L米内作自由落体，从下降L到1.5L过程中，物体除重力外还受逐步增大的方向向上的弹力作用，物体在作变加速后作变减速

6、运动，所以整个过程先加速后减速，动能变化为零。重力势能减少了1.5mgL。正确答案是A。【说明】从动力学和能量角度分析蹦极运动的运动特点，是一个理论联系实际的好题，并对该项体育运动有一定的理论指导意义。●2001年9月11日，美国遭受恐怖分子的重大袭击，纽约的世贸大厦、华盛顿美国国防部的五角大楼均遭到重大袭击，纽约的标志性建筑——世贸大厦的双楼全部倒塌，近五千人丧于非命，整个事件使世界为之惊呆。充分说明虽然和平与发展是当今世纪的二大主流，但世界并不太平。由此爆发的以美为首的多国部队以消灭阿富汗塔里班正权和以本·拉登为首的“基地”恐怖组织为目的战争是人类进入

7、新世纪世界最大的军事行动。美国对阿富汗的战争使大量高科技含量的武器装备纷纷登场。美国动用了国内国际上一切的力量和手段对付阿富汗塔里班政权和拉登恐怖组织，并形成了反恐怖组织的世界性联盟。下面是三个与之相关的例举：【例4】美国对阿富汗的轰炸中，使用了各种炸弹，包括集束炸弹和贫铀炸弹。贫铀是从金属中提炼“U”以后的副产品，其中含有“U”，比重为钢的2.5倍，贫铀炸弹的最大穿甲深度可达900mm，杀伤力极大，残留物可长期起作用。（1）常规炸弹最大穿甲深度可达100mm，弹头可穿过50人，同样形状的贫铀炸弹可穿过的人数可达（）A.100人B.150人C.450人D.

8、900人（2）贫铀炸弹的放射性可使生物体发生变异，导致癌症和白血病