高一物理暑假专题:体育竞技中物理知识的应用(一)鲁教版 知识精讲

高一物理暑假专题:体育竞技中物理知识的应用(一)鲁教版 知识精讲

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1、高一物理暑假专题:体育竞技中物理知识的应用(一)鲁教版【本讲教育信息】一.教学内容:暑假专题:体育竞技中物理知识的应用(一)二、知识重点:1、了解体育竞技中物理知识的应用2、能够恰当地构建物理模型解决体育竞技中的问题3、理论联系实际,能够将物理知识和体育规则有效联系到一起三、知识难点:1、将体育竞技项目抽象成合理的物理模型,从而解决问题2、不同实际问题的差异性和物理本质的把握及物理方法的应用【典型例题】2008年北京奥运在即,与体育竞技有关的物理试题,必将成为近几年高考的热点问题,而这些与体育竞技相关的问题多数又属于力学问题,所以

2、,我们在学习力学知识时,要深入思考,学以致用,理论联系实际,能够做到举一反三,触类旁通,从而彻底学会,学懂,学透力学知识。下面我们举一些典型例题来分析一下:例1、下列哪个说法是正确的()A、游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态B、蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C、举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D、体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态分析:本题考查的知识点为超重、失重。答案:B例2、举重运动是力量和技巧充分结合的体育项目。就“抓举”而言,其技术动作可分为预备、提杠铃、发力、下蹲支

3、撑、起立、放下杠铃等六个步骤,图1所示照片表示了其中的几个状态。现测得轮子在照片中的直径为1.0cm。已知运动员所举杠铃的直径是45cm,质量为150kg,运动员从发力到支撑历时0.8s,试估测该过程中杠铃被举起的高度,估算这个过程中杠铃向上运动的最大速度;若将运动员发力时的作用力简化成恒力,则该恒力有多大?分析:题目描述的举重的实际情景,要把它理想化为典型的物理情景。抓举中,举起杠铃是分两个阶段完成的,从发力到支撑是第一阶段,举起一部分高度。该过程中,先对杠铃施加一个力(发力),使杠铃作加速运动,当杠铃有一定速度后,人下蹲、翻腕

4、,实现支撑,在人下蹲、翻腕时,可以认为运动员对杠铃没有提升的作用力,这段时间杠铃是凭借这已经获得的速度在减速上升,最好的动作配合是,杠铃减速上升,人下蹲,当杠铃的速度减为零时,人的相关部位恰好到达杠铃的下方完成支撑的动作。因此从发力到支撑的0.8s内,杠铃先作加速运动(当作匀加速),然后作减速运动到速度为零(视为匀减速),这就是杠铃运动的物理模型。解析:根据轮子的实际直径0.45m和它在照片中的直径1.0cm,可以推算出照片缩小的比例,在照片上用尺量出从发力到支撑,杠铃上升的距离h′=1.3cm,按此比例可算得实际上升的高度为h=

5、0.59m。设杠铃在该过程中的最大速度为,有,得减速运动的时间应为加速运动的位移:又解得根据牛顿第二定律,有解得评注:该题中,将举重的实际情景抽象成物理模型,是解题的关键,这种抽象也是解所有实际问题的关键。这里,首先应细致分析实际过程,有了大致认识后,再做出某些简化,这样就能转化成典型的物理问题。比如该题中,认为发力时运动员提升的力是恒力,认为运动员下蹲、翻腕时,对杠铃无任何作用,认为杠铃速度减为零时,恰好完全支撑,而且认为杠铃的整个运动是直线运动。例3、(2007年宁夏高考试题23题)倾斜雪道的长为25m,顶端高为15m,下端经

6、过一小段圆弧过渡后与很长的水平雪道相接,如图所示。一滑雪运动员在倾斜雪道的顶端以水平速度v0=8m/s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μ=0.2,求运动员在水平雪道上滑行的距离(取g=10m/s2)解析:如图选坐标,斜面的方程为:①运动员飞出后做平抛运动②③联立①②③式,得飞行时间t=1.2s落点的x坐标:x1=v0t=9.6m落点离斜面顶端的距离:落点距地面的高度:接触斜面前的x分速度:y分速度:

7、沿斜面的速度大小为:设运动员在水平雪道上运动的距离为s2,由功能关系得:解得:s2=74.8m例4、(1999年高考全国卷)一跳水运动员从离水面10m高的平台上向上跃起,举双臂直体离开台面,此时其重心位于从手到脚全长的中点,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,结果保留二位数)分析:运动员的跳水过程是一个很复杂的过程,主要是竖直方

8、向的上下运动,但也有水平方向的运动,更有运动员做的各种动作。构建物理模型,应抓主要因素。现在要讨论的是运动员在空中的运动时间,这个时间从根本上讲与运动员所作的各种动作以及水平运动无关,应由竖直运动决定,因此忽略运动员的动作,把运动员当成一个质点,同

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