第64 讲 北京冬奥会冰壶赛与中考物理原创试题-2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义

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策略1：了解冰壶自身的基本构造和物理参数
冰壶（Curling）又称掷冰壶，冰上溜石，是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目，被大家喻为冰上的“国际象棋”，它考验参与者的体能与脑力，展现动静之美，取舍之智慧，属于冬奥会比赛项目。冰壶由壶体、手柄和螺栓组成，直径不到30厘米，重量近20公斤，壶体花岗岩产自苏格兰。运动员借助启蹬器发力滑行，两脚鞋底的结构不同，便于在滑行与制动间切换，就这个石墩墩造价居然高达“18万”。
包括冰壶、比赛用鞋和毛刷。冰壶由苏格兰不含云母的花岗岩石凿磨制成，标准直径30厘米、高11.5厘米、重19.1公斤。参赛队员脚穿比赛专用鞋，两鞋底部质地不同，蹬冰脚的鞋底为橡胶制成，而滑行脚的鞋底为塑料制成。
策略2：了解冰壶比赛场地的基本情况
冰壶标准场地长45.72米，宽5米，冬奥会赛场设四条赛道。为减小壶与冰面的摩擦，比赛前要在冰面上均匀喷洒水珠，形成点状麻面，也就是“麻点”。
策略3：了解冰壶比赛的基本规则
（1）男/女冰壶比赛分10局制或8局制，双方各4人上场，分一垒、二垒、三垒和四垒，每局每队投出8个冰壶，顺序交叉投壶，每局中冰壶最接近圆心的一方得分；比赛结束后得分多着获胜。
（2）混合双人冰壶比赛中每队2名队员，男女各1名。无替补队员。得分计算与一般冰壶比赛算法相同。比赛采取8局制。每队每局投出5个冰壶。1局比赛投第1个壶的队员必须投该队最后1个壶。另外1名队员应在该局中投该队的第2、3、4壶。投第1个壶的队员可以每局更换。
（3）两队之间比赛，每队四人（1名队长、1名队员投壶、2名队员刷冰）两队轮流掷球，不仅需要使冰壶准确到达营垒的中心，同时让对方的冰壶远离圆心，最后以冰壶距离营垒圆心的远近决定胜负比赛双方各4人登场，分一垒、二垒、三垒和四垒，顺序交叉投壶，10局比赛，每局中冰壶最接近圆心的一方得分，得分多者获胜。
二、冬奥会冰壶比赛中需要弄清的几个物理问题
1.运动员为什么要一直摩擦地面
这个动作叫做“擦冰”，擦冰的作用有两个，一为让冰壶滑行的更远，二为微调冰壶的前行轨迹（即所谓的“点线”）。用冰刷擦拭冰面使冰面温度升高，造成冰面熔化，在冰场表面形成一层水膜，减小摩擦力，使冰壶滑行得更远。擦冰还能调整冰壶线路的走向，当投手的冰壶划出去的时候，这个壶不是按照之前设计的路线，在活动的时候，这两个刷冰的选手就会在玩命地擦冰 ，能够通过刷冰面来调整这个冰壶的走向，然后回到他们之前预期的方向。
2.运动员“擦冰”时为啥要一直呐喊？
在比赛中，投壶队员把壶投出后通常会喊两种命令：Hurry r Hurry Hard：一般是作为战术指导的队员喊出这个命令，意思是让擦冰的运动员快速擦冰。Wha：就是我们经常听到的类似“我我我”的声音，意思是让冰壶前方擦冰的运动员停止擦冰。
3.投手能不能控制冰壶的方向？
冰壶是可以控制方向的，如果冰壶投掷出时是顺时针旋转，冰壶会向右偏。冰壶投掷出时是逆时针旋转，那么冰壶就会向左偏。
4.冰壶比赛中几个常见的术语
（1）双飞(Duble Takeut)：用自己一个球，将对方两个球击出大本营。
（2）打定(Nse Hit)：用自己的一个球，将对方的球击出大本营后定住不动停留在大本营。
（3）打甩(Hit and Rll)：用自己的一个球，将对方的球击出大本营后滑出大本营。
（4）偷分(Steal)：在先手的情况下，从对方那里得分。
三、冬奥会冰壶比赛中物理问题涉及的中考知识点有哪些？
1.涉及时间、路程、速度；
2.涉及声现象；
3.温度，物态变化；
4.物体的颜色；
5.质量、密度、体积；
6.物体受力分析；
7.平衡力；
8.惯性；
9.重力；
10.压强；
11.克服摩擦力做功；
12. 新材料及其应用。
四、冰壶及其赛道
与速度滑冰、花样滑冰不同，冰壶赛道冰面非常奇特，并不是平整光滑的表面，甚至还有一层薄薄的冰粒，如同细小的“鹅卵石”，或“小疙瘩”。制冰师每次在制冰时，会在光滑如镜的冰面上喷洒水珠，每一颗水珠通常在2到3毫米大小，这些水珠遇冷迅速凝固成冰粒，此过程被称之为“打点”。这样做的原因为了减小摩擦。
为什么冰壶赛道冰面要做这么多的“小疙瘩”呢？这不是更“粗糙”了吗？这里涉及到的知识点，即“熔点与压强”的关系。
因为冰壶很沉，大约20千克一个，壶底是平面，中心凹进去一点，放到铺满小冰粒的冰面上，接触点的压强很大，导致冰的熔点降低而熔化，熔化后的水膜可以减小摩擦。
所以冰壶并不是在冰面上滑行，而是在这些“冰粒”上滑行。如果做成光滑的平面，可能会出现这样的结果：冰壶底面中间内凹，四周接触部分的冰熔化后，整个冰壶会如同吸盘一样“吸”在冰面上。
五、例题解析
【例题】为了迎接2022年北京冬奥会冰壶比赛，各地选手和爱好者积极做好备战工作。如图是某运动员训练场景。冰壶重19.1公斤。若某回合运动员想将冰壶送到与出手点相距25m的目标位置，该运动员正对目标位置，以大小为的速度将冰壶推出，此过程冰壶受到的摩擦力是自身重力的0.02倍，结果发现冰壶与出手点相距15m时停止了运动，所用时间为20s。
根据以上数据信息，判断则以下结论正确的是（ ）
A.冰壶从出手到停止这段时间内的平均速度为7.5m/s；
B.冰壶的重力为191N；
C.冰壶受到的摩擦力大小为191N；
D.冰壶从出手到停止这段时间内，摩擦力做功大小为46.154J。
六、2022北京冬奥会冰壶比赛中物理原创试题及其解析展现
1.北京冬奥会冰壶项目是本次赛事场次最多、赛程最长的比赛项目，从2022年2月2日持续至2月20日，开幕前两天开赛，闭幕当天结束所有的比赛。2月2日晚，北京冬奥会揭幕战——冰壶混合双人赛将在国家游泳中心“冰立方”打响。图为中国冰壶队范苏圆（左）和凌智在比赛中。冰壶被推出后在冰面上运动时，对其受力说法正确的是（ ）
A.冰面很光滑，冰壶只受到重力作用。
B.冰壶受到重力、摩擦力作用。
C.冰壶受到重力、冰面的支持力、冰面对其摩擦力。
D.冰壶受到重力、人对其推力、冰面的支持力、冰面对其摩擦力。
2.2022年北京冬奥会冰壶比赛中蕴含很多物理知识，如图所示是运动员在比赛过程刷冰的情景。针对运动员为什么不停擦冰，下列观点正确的是（ ）
A.擦冰使冰面温度升高，冰面融化形成水层，减少摩擦，让冰壶滑得更远。
B.擦冰是动能与势能转化的过程；
C.擦冰是减小冰面内能，让冰面温度降低；
D.擦冰是摩擦起电现象。
3.冰壶是2022北京冬奥会比赛项目。如图所示，在水平冰面上运动员把冰壶平稳推出的瞬间，若不计冰面的摩擦，关于该过程说法正确的是( )
A.冰壶对运动员的作用力和运动员对冰壶的作用力是一对相互作用力
B.冰壶对运动员的作用力和运动员对冰壶的作用力是一对平衡力
C.冰壶只受到重力和支持力
D.冰壶运动状态不变
4.2022年北京冬奥会冰壶比赛是一项物理知识含量很高的活动，下列关于冬奥会冰壶比赛项目的说法正确的是（ ）
A.比赛所用冰壶的材料是大理石；
B.冰壶离开运动员后可以继续在冰面上滑行是因为受到了惯性力；
C.擦冰是增大冰内能，让冰温度升高，使冰壶和冰之间形成一层水膜，水膜的形成属于熔化现象；
D.由于冰面很光滑，所以冰壶不受摩擦力作用。
5．若冰壶在水平冰面上的运动视为匀变速直线运动，有一质量m=20kg的冰壶从被运动员推出到静止共用时间为t=20s，运动的路程s=40m，取g=10N/kg，则冰壶在此过程中，冰面对冰壶的支持力大小为_____N；平均速度的大小为_____m/s。
6．如图所示．冰壶比赛时一名运动员用力将冰壶推出，说明了力可以改变物体的_____，冰壶由于惯性继续向前运动；其他运动员在冰壶前进途中，不断地刷冰，目的是为了减小冰壶与冰面之间的_____摩擦（选填“滑动”或“静”）.
7.北京2022 年冬奥会，冰壶是比赛项目之一。一名队员将冰壶掷出后，另外两名队员用冰刷刷冰面。目的是为了________ 冰壶与冰面之间摩擦。_____冰壶滑行的距离。（选填增大或减小）
8.冰壶是2022年北京冬奥会的比赛项目,冰壶由苏格兰不含云母的花岗岩石凿磨制成，标准直径30厘米、高11.5厘米、重19.1公斤。与冰道接触面积即底面积为0.02m2,g=10N/kg.下图是比赛场景。求：
（1）冰壶的重力大小；
（2）冰壶静止时对冰面的压强。