賞析一組以多哈亞運為背景的物理題

2006年12月15日亞運火炬在多哈的哈里發體育場熄滅，中國代表團共奪得165枚金牌，連續第七次在亞運會上雄踞金牌第一位。而以體育競技題材形式的實際問題立意新穎，情景獨特，它要求考生在問題所給信息中，提取有用信息，予以加工轉化，構建出正確的物理模型，從而運用相關的物理規律加以求解，對學生的提取信息能力、分析綜合能力、及理論聯系實際都有較高要求，已成為高考命題的一個熱點。

1網球

多哈當地時間十二月十三日中午，中國選手鄭潔以2∶1擊敗印度的米爾扎，奪得多哈亞運會女子網球單打冠軍，并為中國隊獲得本屆亞運會上的首枚網球金牌。某次發球中鄭潔在離開網的距離為s=12m處，沿水平方向發球，發球高度為H=2.4m。網的高度為h=0.9m。（1）若網球在網上h1=0.1m處越過，求網球的初速度。（2）若按上述初速度發球，求該網球落地點到網的距離。（g=10m/s2，不考慮空氣的阻力）

解析（1）由于不計空氣阻力，網球將作平拋運動，作出網球運動的軌跡示意圖，如圖1所示，由此可知球越過同時，豎直落下高度為h2=H1-h-h1=2.4-0.9-0.1=1.4(m)，水平位移為s=12m。設網球的初速度為v，網球運動的時間為t，根據平拋運動的規律有：S=vt，H=gt212聯立以上兩式并代入數據得 。

（2）設網球以上述初速度運動，落地時水平位移為s1，落地點到網的距離為s2，所需時間為t1。根據平拋運動的規律有：S1=vt1，H=gt21/2聯立以上兩式并代入數據得S1=2Hg=15.7m，故離網的距離為S2=S1-S=3.7m。

2蹦床

蹦床運動在中國起步較晚，但發展速度很快，蹦床在本界亞運會上首次成為正式比賽項目，中國隊包攬了所有的金銀牌，隨著中國蹦床隊在近兩年的優異表現，很多人都把這個項目看成是中國隊在北京奧運會的希望，蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運動項目。一個質量為60kg的運動員，從離水平網面3.2m高處自由下落，著網后沿豎直方向蹦回到離水平網面5.0m高處。已知運動員與網接觸的時間為1.2s。若把在這段時間內網對運動員的作用力當作恒力處理，求此力的大小。

解析將運動員看作質量為m的質點，從h1高處下落，剛接觸網時速度的大小

彈跳后到達的高度為h2，剛離網時速度的大小v2=2gh2(向上）②

速度的改變量Δv==v1+v2(向上）③

以a表示加速度，Δt表示接觸時間，則

Δv=aΔt④

接觸過程中運動員受到向上的彈力F和向下的重力mg。由牛頓第二定律，

由以上五式解得：F=1.5×103N

3跳水

中國小將王鑫摘得多哈亞運會跳水最后一塊金牌，從而中國連續8屆包攬跳水所有金牌，為中國跳水夢之隊增添新的輝煌。如果王鑫從離水面10m高的平臺上向上躍起，舉雙臂直體離開臺面。此時其重心位于從手到腳全長的中點，躍起后重心升高0.45m達到最高點。落水時身體豎直，手先入手。（在此過程中運動員水平方向的運動忽略不計。）從離開跳臺到手

觸水面，他可用于完成空中動作的時間是_____s。（計算時，可以把運動員看作全部質量集中在重心的一個質點。g取為10m/s2，結果保留二位數字）

解析跳水是運動員上躍、團身、旋轉、伸展、入水連續完成的動作，但身體的重心卻是作豎直上拋運動和自由落體運動。由題意可知，作豎直上拋運動的高度h=0.45m，自由落體高度H=10.45m，運動員躍起上升時間為

從最高點下落至手觸水面所需時間為

4體操

在本界亞運會上，楊威共參加了男子團體，全能，鞍馬，吊環，雙杠，單杠六個項目的角逐，獲得了除鞍馬和單杠外的四枚金牌。楊威在單杠項目上做“單臂大回環”，用一只手抓住單杠，伸展身體，以單杠為軸做圓周運動，假設楊威的質量為65kg，那么，在完成“單臂大回環”的過程中，楊威的單臂至少要能夠承受多大力？解析因為運動員用一只手抓住單杠，伸展身體以單杠為軸做圓周運動，所以運動員在圓周運動的最高點最小速度應為0。設運動員的重心到桿距離為L，在最低點的速度為v，運動員的單臂至少承受的力為F。運動員從最高點運動到最低點過程中機械能守恒:2mgl=mv22，v=2gl；在最低點處，運動員所受拉力與重力提供向心力，此時單臂承受的力最大。

5跳高

“中國跳高神童”的黃海強，9日在多哈亞運會跳高比賽中三次未能跳過2米10，結果排名墊底。在18歲的黃海強身上，寄托著中國人很大期望。對生于1988年的黃海強而言，多哈亞運會的失利并非壞事，因為他還年輕。希望他能夠在北京奧運會上給國人以驚喜。索托馬約爾，身高1.7m，質量為63kg，其重心位于身高的中點，已知運動員跳高時候的能量全部由有氧呼吸產生的能量提供，1mol葡萄糖（C6H12O6）能提供的能量為1260KJ（計算時，可以把運動員看作全部質集中在重心的一個質點，（g=10m/s2）

（1）索托馬約爾跳高時的最小起跳速度是多少？

（2）索托馬約爾在起跳過程中至少消耗了體內多少克葡萄糖？

解析運動員做豎直上拋運動時，起跳速度最小，運動員上升的最大高度：

因此，起跳速度

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。