体育运动中的物理问题集锦.doc

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1、.体育运动中的物理问题集锦  丰富多彩的体育运动与物理知识有着密切的联系,以体育运动为背景的试题,具有浓郁的生活气息,能够让学生体会到物理知识的实用性——物理学对提高体育运动水平具有广泛指导作用。物理教学中可以有意识地设计、选用这类习题,指导学生分析解决体育运动中的实际问题,提高学生的科学文化素质,提高学生学习物理的兴趣,增强学生综合运用知识分析、解决实际问题的能力。解答此类问题时,弄清问题情景是前提,简化物理过程(状态)是要诀,建立理想模型是关键,然后运用相关的知识进行分析,从而获得问题的解答。本文整理了部分涉及体育运动的物理问题,权作引玉之砖。  一、原地跳起(

2、直线运动)  例1 (2005年高考理综物理试题)原地跳起时,先屈腿下蹲,然后突然蹬地,从开始蹬地到离地是加速过程(视为匀加速),加速过程中重心上升的距离称为“加速距离”,离地后重心继续上升,在此过程中重心上升的最大距离称为“竖直高度”,现有下列数据:人原地上跳的“加速距离”d1=O.50m,“竖直高度”;跳蚤原地上跳的“加速距离”,“竖直高度”,。假想人具有与跳蚤相等的起跳加速度,而“加速距离”仍为0.50m。则人上跳的“竖直高度”是多少?  解析 设跳蚤起跳的加速度为口,离地时的速度为口,则对加速过程和离地后上升过程分别有    若假想人具有和跳蚤相同的加速度a

3、,在这种假想下人离地时的速度为V,与此相应的竖直高度为H,则对加速过程和离地后上升过程分别有    由以上各式可得    代入数值,得  。 二、接力赛跑(直线运动、)例2甲乙两运动员在训练交接棒的过程中发现:甲经短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程;乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的,为了确定乙起跑的时机,需在接力区前适当的位置设置标记,在某次练习中,甲在接力区前S0=13.5m处作了标记,并以V=9m/s的速度跑到此标记时向乙发出起跑口令,乙在接力区的前端听到口令时起跑,并恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,完成交接棒,已知接力区的长度为L=20m。求:⑴此次

4、练习中乙在接棒前的加速度a。⑵在完成交接棒时乙离接力区末端的距离。解析⑴在甲发出口令后,,甲乙达到共同速度所用时间为:..设在这段时间甲、乙的位移分别为S1和S2,则:S1=S2+S0联立以上四式解得:⑵在这段时间,乙在接力区的位移为:完成交接棒时,乙与接力区末端的距离为:L-S2=6.5m评注如果学生对接力赛交接棒问题情境熟悉,能将实际情境抽象成匀速直线运动追赶匀加速直线运动,问题便不难解决。注意接力区有一定的长度,交接棒必须在接力区完成。三、跳水运动(竖直上抛运动)例3 一跳水运动员从离水面10m高的平台上跃起,举双臂直体离开台面,此时其重心位于从手到脚全长的中

5、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,他可以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点,取,结果保留二位有效数字)。  解析 运动员的跳水过程是一个很复杂的过程,现在要讨论运动员在空中的运动时间,这个时间与运动员所做的动作以及水平运动无关,只由竖直分运动决定,因此忽略运动员的动作,把运动员当成一个质点,同时忽略他的水平运动,这两点题目都作了说明,所以一定程度上,“建模”的要求已经有所降低,但我们应该理解这样处理的原因。这样,我们

6、把问题提炼成了质点作竖直上抛运动的物理模型。    可画出示意图如图1。由图可知,运动员作竖直上抛运动,上升高度h=0.45m;从最高点下降到手触到水面,下降的高度为H=10.45m.下面分段处理该运动。  运动员跃起上升的时间为     从最高点下落至手触水面,所需时间为..      所以运动员在空中用于完成动作的时间约为 四、排球运动(平抛运动)  例5 某排球运动员站在离网3m线上,正对网前跳起将球水平击出(不计空气阻力),击球点的高度为2.5m,如图2所示。已知排球场总长为18m,网高度为2m。试问击球的速度在什么围才能使球既不触网也不越界?  解析 球被

7、击后的运动可以看作平抛运动。当球刚好触网而过时,  飞行时间   下限速度   当球刚好打在边界线上时,/s  故应满足:。评注 排球被水平击出后做平抛运动,当水平速度较小时,水平射程较小,可能触网;当水平速度较大时,水平射程较大,可能越界,所以存在一个围。对排球恰好触网和压线这两种临界状态进行分析,求出击球速度的临界值是求解本题时的关键。五、滑雪运动(平抛运动、功能关系)例4倾斜雪道的长为25m,顶端高为15m,下端经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

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