體育中的物理知識分析

陳佳欣 湖南省廣益實驗中學

體育中的物理知識分析

陳佳欣 湖南省廣益實驗中學

本文基于體育運動的視角，就體育運動當中所含有的物理知識進行分析，并通過相關的典型例題，分析了體育類物理問題的相關解答技巧，希望能夠為高中學生的物理學習提供幫助。

體育運動 高中物理 例題分析

近幾年來，就全國各地物理高考題進行觀察，出現了很多基于體育運動為背景的物理問題，這種問題與實際生活密切相關，解答過程相對靈活，難度適中。不但對學生的物理知識掌握情況進行了解，也讓問題具有了一定的新穎性，所以針對此類問題的研究，也是學生高中物理學習過程中的重點。

1 跳繩當中所涉及到的高中物理知識問題

問題：在學校舉辦的跳繩比賽中，運動員小紅體重為50kg，她在一分鐘之內跳繩180次，小紅每跳躍一次，地面和腳部的接觸時間為跳躍一次所使用時間的40%，求小紅在跳繩的過程中克服自身重力做功的平均功率為多少。

解答：首先，大家可以計算中小紅跳一次繩所需要的時間，即

小紅在空中停留的時間為：

推算出由離地到最高點的時間

從豎直做上拋運動規律能夠計算出上升的高度：

所以小紅每跳一次繩所克服重力所做的功為：

點評：跳繩是一項簡單的體育運動，但其中涉及到多個物理過程，學生在解答過程中，必須要理清跳繩運動所涉及的物理過程，并逐層分析，這樣才能得出正確答案。整體來講，這道題的難度不大，但要求學生必須要對跳繩運動進行全面的分析，只有這樣，才能保證答題的正確。

2 跳高運動所涉及到的高中物理知識問題

問題：學校運動會上，身高1．6m的小王同學參加跳高比賽，比賽過程中，小王同學向前助跑一段距離之后，越過了高度為1．6m的橫桿，則小王同學在起跳時豎直向上的速度大約是（）（g取10m/s2）

A、1．6m/s

B、2m/s

C、4m/s

D、7．2m/s

圖1

解答：圖1即為運動員小王的跳躍過程，如圖所示，他的跳躍高度（H）主要由以下三部分構成：第一部分為身體在騰空以前的中心高度，記作H1，決定這一部分大小的是由運動員的腿長身高和身體騰空之前擺出的動作確定的。第二部分是身體在騰空之前到騰空以后身體達到最高點是的數值距離，記作H3，把小王騰空之后所進行的動作看作是豎直上拋運動，所以決定H2大小的是小王在起跳過程中的初速度。第三，小王在起跳之后，身體達到最高點時，身體重心與橫桿之間所產生的距離，記作H3，小王在實際運動的過程當中，是很難做到H3為正值的，絕大多數情況為0或者負值。

綜上，則有地面到小王身體越過橫桿最高點的速度可以建立式子：

令H3為0，該式子便可以變成H=H1+H2；又有H1的值為小王同學身高的二分之一，所以小王同學在跳高的過程中存在有聯合解出因此該問題正確選項為C。

點評：在該問題中，學生解答的突破口，就是需要在腦海當中就運動員跳高的流程圖進行繪制，并逐層對其進行運算，之后再將對應數據代入，便能求出對應的值。解答此類問題時，學生必須要有明確的頭腦，通過對跳高運動動作的分解和逐一分析，最終得出正確答案。

3 體操運動當中所涉及到的高中物理知識問題

問題：在體操運動項目中，ab兩名運動員在秋千上進行如圖2所示的運動展示，即運動員在A點從靜止狀態出發，在秋千到達最低點B時，運動員a立刻將運動員b進行水平方向推出，此時運動員a正好回到A點，求運動員b落地位置C點和O點在水平方向上距離的大小。（設運動員b的質量是m1，運動員a的質量是m2，同時存在有m1：m2=2：1，秋千重量可忽略不計，其擺長為R，C點和O點在垂直方向上的距離為5R。）

圖2

在兩位運動員分離之后，b運動員將會做平拋運動，令其達到C點時所消耗的時間為t，并根據運動學規律，可以建立式子：

再通過機械能守恒定律能夠得到a運動員回到A點時，存在有：

將m1：m2=2：1帶入式子，能夠得出s=8R。

點評：這道問題有一定的難度，需要大家對平拋運動、機械能守恒、動能守恒等都有較好的掌握，才能建立式子，聯立解答。

基于體育運動的高中物理考題，是最近幾年高考問題的重要發展趨勢，此類問題雖然整體難度并不是很高，但是需要學生進行靈活的思考，并對運動動作進行深入的分解，將每一個步驟代入相關的物理學理論，才能最終得出正確答案。學生針對此類問題，必須要高度重視，才能取得更加優異的成績。

[1]陳敬艷,陳慶豐,齊海燕,等.體育運動中的物理知識[J].科技視界,2014,(31):44.