2025年高一物理上學(xué)期體育與物理科普測(cè)試一、百米賽跑中的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律當(dāng)發(fā)令槍響起，運(yùn)動(dòng)員從靜止開始加速的瞬間，身體前傾的姿態(tài)蘊(yùn)含著豐富的物理原理。在分析百米賽跑時(shí)，首先需要判斷運(yùn)動(dòng)員能否被視為質(zhì)點(diǎn)——若研究全程平均速度，運(yùn)動(dòng)員的形狀和大小對(duì)結(jié)果影響極小，可簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)；但若分析起跑動(dòng)作（如測(cè)試題1所述“研究運(yùn)動(dòng)員百米賽跑的起跑動(dòng)作時(shí)，運(yùn)動(dòng)員不能看成質(zhì)點(diǎn)”），則需考慮肢體的具體運(yùn)動(dòng)。起跑階段，運(yùn)動(dòng)員腳蹬地的力通過鞋底花紋與跑道間的靜摩擦力轉(zhuǎn)化為前進(jìn)動(dòng)力。根據(jù)測(cè)試題5的結(jié)論“兩物體之間有摩擦力，則一定有彈力”，跑鞋與跑道間的正壓力（由運(yùn)動(dòng)員體重產(chǎn)生）是摩擦力存在的前提，這也是專業(yè)跑鞋設(shè)計(jì)凹凸紋路以增大摩擦系數(shù)的原因。加速過程中，速度-時(shí)間圖像呈現(xiàn)傾斜向上的直線（測(cè)試題2），表明運(yùn)動(dòng)員做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小取決于合力與質(zhì)量的比值（牛頓第二定律）。當(dāng)達(dá)到最大速度后，圖像轉(zhuǎn)為水平直線，此時(shí)牽引力與空氣阻力、地面摩擦力平衡，運(yùn)動(dòng)員保持勻速運(yùn)動(dòng)。二、籃球運(yùn)動(dòng)中的力學(xué)平衡在籃球運(yùn)球過程中，手掌與球接觸的瞬間會(huì)同時(shí)產(chǎn)生彈力與摩擦力。當(dāng)手向下按壓籃球時(shí)，球發(fā)生彈性形變產(chǎn)生向上的彈力，而手與球之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)則引發(fā)靜摩擦力，使球獲得轉(zhuǎn)動(dòng)的初速度。測(cè)試題5指出“滑動(dòng)摩擦力的方向一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反”這一說法錯(cuò)誤，例如籃球拍擊地面后反彈時(shí)，地面對(duì)球的摩擦力方向與球的運(yùn)動(dòng)方向相同，幫助球獲得向上的加速度。投籃動(dòng)作是斜拋運(yùn)動(dòng)的典型案例。籃球離開手后，僅受重力作用（空氣阻力忽略不計(jì)），水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)（測(cè)試題9A選項(xiàng)），豎直方向做豎直上拋運(yùn)動(dòng)。若球員在3分線外投籃，初速度約8m/s，出手高度2m，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可計(jì)算出籃球的飛行時(shí)間與水平位移。當(dāng)籃球以45°角出手時(shí)，射程理論上最遠(yuǎn)，這是運(yùn)動(dòng)的合成與分解規(guī)律的應(yīng)用（測(cè)試題多選題6）。三、拔河比賽中的力與平衡拔河比賽的勝負(fù)關(guān)鍵并非取決于拉力大小，而是地面摩擦力的較量（測(cè)試題討論題1）。根據(jù)牛頓第三定律，雙方隊(duì)員的拉力是一對(duì)作用力與反作用力，大小相等、方向相反。若甲隊(duì)隊(duì)員總質(zhì)量為500kg，乙隊(duì)為400kg，假設(shè)摩擦系數(shù)相同，則甲隊(duì)最大靜摩擦力為500kg×g×μ，乙隊(duì)為400kg×g×μ，因此甲隊(duì)更易獲勝。這與測(cè)試題6中“汽車所受阻力跟車重成正比”的模型一致，即質(zhì)量越大，最大靜摩擦力越大。比賽中隊(duì)員身體后傾的姿勢(shì)，本質(zhì)是通過調(diào)整重心位置使拉力沿水平方向，避免分力導(dǎo)致的能量損耗。當(dāng)隊(duì)員腳下打滑時(shí)，靜摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力，此時(shí)摩擦力大小f=μN(yùn)（μ為滑動(dòng)摩擦系數(shù)），由于滑動(dòng)摩擦系數(shù)通常小于靜摩擦系數(shù)，因此一旦打滑便難以恢復(fù)平衡。四、跳高運(yùn)動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化背越式跳高的技術(shù)動(dòng)作充分利用了機(jī)械能守恒定律（測(cè)試題多選題10）。運(yùn)動(dòng)員助跑階段獲得動(dòng)能，起跳時(shí)通過蹬地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，此時(shí)地面的支持力對(duì)人體做功，使動(dòng)能與重力勢(shì)能均增加。當(dāng)身體騰起后，若忽略空氣阻力，機(jī)械能守恒，即動(dòng)能的減少量等于重力勢(shì)能的增加量。以優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員為例，助跑速度約8m/s，質(zhì)量60kg，起跳時(shí)重心升高1.2m，則動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能的過程可表示為：1/2mv2=mgh+ΔE（ΔE為越過橫桿時(shí)的剩余動(dòng)能）。根據(jù)測(cè)試題7，自由下落高度h=1/2gt2，若運(yùn)動(dòng)員重心從最高點(diǎn)下落0.8m，落地時(shí)間約0.4秒，這要求運(yùn)動(dòng)員在空中完成轉(zhuǎn)體動(dòng)作以避免碰桿。五、鉛球投擲的平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律鉛球從出手到落地的過程可視為平拋運(yùn)動(dòng)（測(cè)試題9）。假設(shè)運(yùn)動(dòng)員以14m/s的初速度、40°角投擲，水平分速度v?=14cos40°≈10.7m/s，豎直分速度v?=14sin40°≈9m/s。根據(jù)豎直方向運(yùn)動(dòng)方程h=v?t-1/2gt2（h為出手高度，約2m），可解得飛行時(shí)間t≈1.2秒，水平射程x=v?t≈12.8m，這與世界級(jí)運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)接近。測(cè)試題8中彈簧壓縮問題的物理模型，與鉛球出手時(shí)肌肉的彈性勢(shì)能釋放類似。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員蹬地時(shí)，腿部肌肉如同被壓縮的彈簧，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使鉛球獲得較大初速度。此時(shí)若地面不光滑，靜摩擦力可提供水平方向的沖量，進(jìn)一步增加投擲距離。六、花樣滑冰的圓周運(yùn)動(dòng)花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過收攏雙臂減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而提高角速度（測(cè)試題10D選項(xiàng)“勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度不變”需注意：此處指旋轉(zhuǎn)過程中若不受外力矩，角動(dòng)量守恒，而非角速度恒定）。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員雙臂展開時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑增大，角速度減??；雙臂收攏時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑減小，角速度增大，這符合角動(dòng)量守恒定律L=Iω（I為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，ω為角速度）。在雙人滑托舉動(dòng)作中，男運(yùn)動(dòng)員需提供向心力F=mv2/r，若女運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量50kg，旋轉(zhuǎn)半徑1.5m，角速度3rad/s，則向心力F=50×(1.5×3)2/1.5=50×13.5=675N，約為女運(yùn)動(dòng)員體重的1.35倍。此時(shí)男運(yùn)動(dòng)員手臂肌肉承受的張力需大于該數(shù)值，這要求運(yùn)動(dòng)員具備強(qiáng)大的核心力量。七、體操蹦床的機(jī)械能變化蹦床運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)員從最高點(diǎn)下落時(shí)，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；接觸蹦床后，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能；蹦床反彈時(shí)，彈性勢(shì)能再次轉(zhuǎn)化為動(dòng)能與重力勢(shì)能。若不計(jì)空氣阻力與蹦床能量損耗，整個(gè)過程機(jī)械能守恒（測(cè)試題簡(jiǎn)答題4）。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員從3m高處落下，與蹦床接觸時(shí)速度v=√(2gh)=√(2×10×3)=√60≈7.75m/s。蹦床下陷0.5m時(shí)，彈性勢(shì)能達(dá)到最大，此時(shí)根據(jù)能量守恒：mgh=1/2kx2（k為蹦床彈性系數(shù)）。若運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量50kg，則50×10×3.5=1/2k×0.52，解得k=28000N/m，表明蹦床需要具備極強(qiáng)的彈性形變能力。八、足球運(yùn)動(dòng)的曲線球原理足球比賽中的“香蕉球”是流體力學(xué)與運(yùn)動(dòng)合成的綜合體現(xiàn)。當(dāng)球員用腳內(nèi)側(cè)搓球時(shí)，足球同時(shí)獲得向前的平動(dòng)速度和繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)速度。由于空氣具有黏性，旋轉(zhuǎn)的足球會(huì)帶動(dòng)周圍空氣流動(dòng)，導(dǎo)致球兩側(cè)空氣流速不同。根據(jù)伯努利原理，流速大的一側(cè)壓強(qiáng)小，流速小的一側(cè)壓強(qiáng)大，從而產(chǎn)生橫向壓力差，使足球沿曲線軌跡飛行。從運(yùn)動(dòng)分解角度看，足球的實(shí)際運(yùn)動(dòng)可視為水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)與側(cè)向加速度運(yùn)動(dòng)的合成（測(cè)試題多選題6）。若足球初速度25m/s，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的側(cè)向加速度0.5m/s2，則飛行2秒后側(cè)向位移為1m，足以繞過人墻進(jìn)入球門。這種現(xiàn)象雖未直接出現(xiàn)在測(cè)試題中，但運(yùn)動(dòng)合成的分析方法與教材內(nèi)容一致。九、物理測(cè)試中的體育情境應(yīng)用在2025年高一物理測(cè)試中，體育情境題目占比顯著提升。例如多選題第3題“物體加速度增大時(shí)速度可能減小”，可通過短跑運(yùn)動(dòng)員沖線后減速過程解釋；判斷題第9題“重力勢(shì)能與參考平面選取有關(guān)”，可結(jié)合跳水運(yùn)動(dòng)員從10m臺(tái)起跳的情境，若以水面為參考平面，起跳時(shí)重力勢(shì)能為mgh，入水時(shí)為零。實(shí)驗(yàn)題中，可設(shè)計(jì)“測(cè)量籃球反彈系數(shù)”的探究項(xiàng)目：讓籃球從1.8m高處自由下落，測(cè)量反彈高度h?，計(jì)算恢復(fù)系數(shù)e=√(