北京冬奧會高考物理考點

　　今天，小編為大家整理了冬奧會相關(guān)物理知識，一起來看看吧。

　　01.冰刀與熔點

　　冰刀是冰上運動的核心裝備之一，速度滑冰、花樣滑冰、冰球運動都離不開冰刀。了解滑冰的人都知道，冰刀的刀刃是比較鋒利的，甚至說是比較危險的。

　　2010溫哥華冬奧會女子3000米接力賽，中國代表隊勇奪金牌，在隊員們忘情慶祝，與教練擁抱過程中，王濛無意間給隊友破了相，隊友張會的臉被割傷，事后縫了十針。

　　你去網(wǎng)上搜一下“冰刀劃傷”就會發(fā)現(xiàn)，冰刀傷人的案例在賽場上，甚至是訓(xùn)練場上時常發(fā)生。

　　那么問題來了，既然危險，為什么要把冰刀做的這么鋒利呢？

　　簡單來說，冰刀設(shè)計的很薄，首先是為了蹬冰啟動、加速時的抓地力。畢竟刀刃是嵌入冰里的，蹬冰時可以提供一個垂直于冰刀的反作用力。

　　除此之外，最常見的解釋是：增大與冰面的壓強從而降低冰的熔點，使得接觸點的冰熔化成水膜從而減小摩擦。

　　知識點1干摩擦與濕摩擦

　　干摩擦是發(fā)生在固體與固體之間的摩擦，濕摩擦是發(fā)生在固體與液體或氣體之間的摩擦，相同壓力下，后者的摩擦系數(shù)比前者小很多。

　　比如，為了減小機械之間的摩擦，工業(yè)上通常會加潤滑油，這就是利用濕摩擦較小的特點。再比如，剛被濕拖把清掃過的地面非常的滑，也是因為了類似的原理。

　　冰的表面，比大多數(shù)的物體表面都要光滑（據(jù)說表層有一層很薄的水膜），但是對于滑冰而言還不夠，如果能在冰的表面撒一層水，其摩擦系數(shù)會進(jìn)一步減小。

　　但現(xiàn)在存在一個問題，如果真的在低溫冰面上灑水，水也會很快凝固。那怎么辦呢？總不能在冰面上灑潤滑油吧？

　　這時候就需要第二個知識點幫你解答。

　　知識點2 冰的熔點與壓強

　　對于冰這種晶體來講，熔化時體積是變小的，在壓強比較大的時候，水更傾向變?yōu)轶w積更小的液態(tài)，換句話說其熔點會降低。這一點，可以從水的三相圖中得到答案。

　　冰刀之所以做得鋒利，是為了通過減小受力面積從而增大與冰面的壓強，如此原來接觸點部分的冰熔點降低會迅速熔化，從而起到潤滑作用。劃過的冰面，因為冰刀對冰面壓強的消失熔點回升，熔化后的水又迅速結(jié)冰了，這就是復(fù)冰現(xiàn)象。

　　在初中物理課中，老師可能會演示一個叫做“繩子穿冰塊”的物理實驗。

　　這個實驗中，被繩子勒住的地方壓強大，接觸處的冰因熔點降低而熔化，當(dāng)繩子穿過之后熔點回升又重新凝固了。

　　02.花樣滑冰與角動量守恒

　　花樣滑冰是一項集優(yōu)雅，舞姿以及體育技巧于一體的極具觀賞性體育項目，選手往往在優(yōu)美的音樂和高度的滑行中做個各種高難度的動作。

　　花樣滑冰里最有趣的物理現(xiàn)象是：運動員原地旋轉(zhuǎn)時，雙手展開時轉(zhuǎn)速不快，但將手收近身體時旋轉(zhuǎn)速度會越來越快。這是為什么？

　　這里面涉及到的物理概念有：角速度、角動量、角動量守恒。

　　知識點1 角速度

　　角速度是圓周運動中質(zhì)點在Δt時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角為Δθ，即為描述物體繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢的物理量，用符號ω表示。

　　知識點2 角動量

　　角動量是指質(zhì)點動量p對O點之動量矩（通常稱為角動量），簡記為L。當(dāng)剛體繞定軸轉(zhuǎn)動時，其角動量等于：

　　其中的 J 為剛體繞軸的轉(zhuǎn)動慣量，有時也用 I 表示。這里需要強調(diào)的是，雖然不同形狀的剛體的轉(zhuǎn)動慣量計算方法不同，但從下表能看出，轉(zhuǎn)動慣量與旋轉(zhuǎn)半徑r有關(guān)，r變大時，轉(zhuǎn)動慣量也變大。

　　注：角動量知識點是大學(xué)才學(xué)到的。

　　知識點3 角動量守恒

　　如果物體所受合外力矩等于零，或者不受外力矩作用，物體的角動量保持不變，這個結(jié)論叫做角動量守恒。

　　用以上原理，咱們來解釋花滑旋轉(zhuǎn)模型：

　　在光滑的冰面上旋轉(zhuǎn)起來時，若忽略摩擦力、空氣阻力，那么初始的角動量視為固定值，初始手臂伸展轉(zhuǎn)動慣量I。在身體收緊時，就是將旋轉(zhuǎn)半徑r變小的過程，即轉(zhuǎn)動慣量變小，根據(jù)角動量守恒，角速度自然就變大，所以就轉(zhuǎn)的越來越快啦！