2025年高考物理总复习北京冬奥会中的物理考点速收藏

2025年高考物理总复习北京冬奥会中的物理考点速收藏冰刀与熔点冰刀是冰上运动的核心装备之一，速度滑冰、花样滑冰、冰球运动都离不开冰刀。了解滑冰的人都知道，冰刀的刀刃是比较锋利的，甚至说是比较危险的。2010温哥华冬奥会女子3000米接力赛，中国代表队勇夺金牌，在队员们忘情庆祝，与教练拥抱过程中，王濛无意间给队友破了相，队友张会的脸被割伤，事后缝了十针。

你去网上搜一下“冰刀划伤”就会发现，冰刀伤人的案例在赛场上，甚至是训练场上时常发生。那么问题来了，既然危险，为什么要把冰刀做的这么锋利呢？简单来说，冰刀设计的很薄，首先是为了蹬冰启动、加速时的抓地力。毕竟刀刃是嵌入冰里的，蹬冰时可以提供一个垂直于冰刀的反作用力。除此之外，最常见的解释是：增大与冰面的压强从而降低冰的熔点，使得接触点的冰熔化成水膜从而减小摩擦。知识点1

干摩擦与湿摩擦干摩擦是发生在固体与固体之间的摩擦，湿摩擦是发生在固体与液体或气体之间的摩擦，相同压力下，后者的摩擦系数比前者小很多。比如，为了减小机械之间的摩擦，工业上通常会加润滑油，这就是利用湿摩擦较小的特点。再比如，刚被湿拖把清扫过的地面非常的滑，也是因为了类似的原理。冰的表面，比大多数的物体表面都要光滑（据说表层有一层很薄的水膜），但是对于滑冰而言还不够，如果能在冰的表面撒一层水，其摩擦系数会进一步减小。但现在存在一个问题，如果真的在低温冰面上洒水，水也会很快凝固。那怎么办呢？总不能在冰面上洒润滑油吧？

这时候就需要第二个知识点帮你解答。知识点2

冰的熔点与压强对于冰这种晶体来讲，熔化时体积是变小的，在压强比较大的时候，水更倾向变为体积更小的液态，换句话说其熔点会降低。这一点，可以从水的三相图中得到答案。冰刀之所以做得锋利，是为了通过减小受力面积从而增大与冰面的压强，如此原来接触点部分的冰熔点降低会迅速熔化，从而起到润滑作用。划过的冰面，因为冰刀对冰面压强的消失熔点回升，熔化后的水又迅速结冰了，这就是复冰现象。在初中物理课中，老师可能会演示一个叫做“绳子穿冰块”的物理实验。02:242:24这个实验中，被绳子勒住的地方压强大，接触处的冰因熔点降低而熔化，当绳子穿过之后熔点回升又重新凝固了。拓展知识

捏雪球你想过没有，原本松软的雪，为什么捏一下就可以变成硬的雪球？雪是微小的冰晶，受到外部挤压时熔点降低，发生熔化。捏成雪球后不再给它压力，熔化的部分又重新结冰，把其余没有融化的冻结成型，所以捏好后的雪球可以保持形状。滚雪球时也是利用雪球本身重力，实现雪“熔化”→“凝固”的过程。花样滑冰与角动量守恒花样滑冰是一项集优雅，舞姿以及体育技巧于一体的极具观赏性体育项目，选手往往在优美的音乐和高度的滑行中做个各种高难度的动作。

花样滑冰里最有趣的物理现象是：运动员原地旋转时，双手展开时转速不快，但将手收近身体时旋转速度会越来越快。这是为什么？这里面涉及到的物理概念有：角速度、角动量、角动量守恒。知识点1

角速度角速度是圆周运动中质点在Δt时间内转过的角为Δθ，即为描述物体绕圆心转动的快慢的物理量，用符号ω表示。知识点2

角动量角动量是指质点动量p对O点之动量矩（通常称为角动量），简记为L。当刚体绕定轴转动时，其角动量等于：其中的

J

为刚体绕轴的转动惯量，有时也用

I

表示。这里需要强调的是，虽然不同形状的刚体的转动惯量计算方法不同，但从下表能看出，转动惯量与旋转半径r有关，r变大时，转动惯量也变大。注：角动量知识点是大学才学到的。知识点3

角动量守恒如果物体所受合外力矩等于零，或者不受外力矩作用，物体的角动量保持不变，这个结论叫做角动量守恒。用以上原理，咱们来解释花滑旋转模型：在光滑的冰面上旋转起来时，若忽略摩擦力、空气阻力，那么初始的角动量视为固定值，初始手臂伸展转动惯量I。在身体收紧时，就是将旋转半径r变小的过程，即转动惯量变小，根据角动量守恒，角速度自然就变大，所以就转的越来越快啦！这个神奇的原理，不懂滑冰的人也可以体验一下：一个人坐在能绕轴转动的凳子（转台）上，手握哑铃或其他重物，开始时平举双臂，使人和凳子一起以某固定角速度转动起来。然后人迅速收缩双臂，这时你会发现人转的更快了！

值得一提的是，在2020年12月9日的中国空间站《天宫课堂》上，航天员叶光富也做了一个角动量实验；

张开双臂，转得慢；缩回双臂，转得快。在失重环境中转动没有摩擦力影响，这个实验更加容易成功，这可能是世界上最标准的角动量守恒实验了，好羡慕哦~

冰壶比赛为什么要擦地？冰壶可称其之为集技巧与智慧于一体的体育运动，被大家誉为冰上的“国际象棋”。中国冰壶队于2003年成立，短短十几年的发展中成绩斐然。老规矩，聊一下冰壶运动中的物理知识。知识点1

冰壶赛道表面不光滑与速度滑冰、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”。而这样做的原因让人费解——为了减小摩擦。WHAT？学过初中物理的人都知道，物体表面越粗糙，动摩擦系数越大。那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，曾经讲过，即“熔点与压强”。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。知识点2

为什么要“擦冰”？相信很多人在电视上看过冰壶比赛，一位队员表情严肃的推出冰壶，冰壶前方还有两位紧张的大喊并且疯狂“擦地板”，然后看见冰壶撞开对手冰壶，稳稳旋进圆心，队员欢呼······问题来了，运动员为什么要“擦地板”呢？这个过程实际叫做“刷冰”，是冰壶比赛重要技术之一。很多人以为，刷冰是为了清扫冰面，顺便给冰壶“注入灵魂”，实际上并不是。刷冰的主要目的在于，通过冰刷的摩擦，使冰面温度升高，造成冰面熔化，在冰表面形成一层水膜，减小摩擦力。赛场上，刷冰面的意义就在于让冰壶旋转更少并滑得更远。而刷冰面的强弱程度则取决于你想让冰壶留在什么位置。这里面的技巧可比你想象得多很多，这也是该运动会被称作“冰上象棋”的原因。知识点3

冰壶撞击与动量守恒对于普通观众而言，在冰壶比赛上最期待看到的就是冰壶们的“精彩”撞击。而冰壶撞击模型，是高中物理“动量守恒”和“碰撞”中的重要命题素材。动量守恒定律是现代物理学中的三大基本守恒定律之一，基本描述为：一个系统不受外力或所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。m1v1+m2v2=m1v1ˊ+m2v2ˊ考虑到冰壶质量很大，滑行过程中所受阻力很小，因此可以近似理解为符合动量守恒定律。多说无益，做一道简单的物理题：速度滑冰“压弯”的原因本部分难度最大，而涉及到的比赛项目是中国冬奥会队伍的强势“夺金点”——短道速滑。了解冬奥会的人都知道，中国的短道速滑队战绩辉煌，堪称中国队在冬奥会上的“王者之师"。中国短道速滑队2002年美国盐湖城冬奥会，中国女子短道速滑运动员杨扬获得500米、1000米冠军，这是中国冬奥会金牌史第1、2枚金牌。2014年温哥华冬奥会上，在主教练李琰的带领下，由王濛、周洋、张会、孙琳琳组成的中国女子短道速滑队，包揽了女子500米、1000米、1500米和3000米接力女子短道速滑项目的全部四枚金牌，创造了历史。2018年平昌冬奥会，中国短道速滑队武大靖获得500米冠军。含金量十足！在短道速滑比赛途中，个人最喜欢的场面就是运动员们的“弯道”超车，要知道短道速滑中弯道大约占总距离的50%，能否掌握弯道技巧对于速滑运动员非常重要。运动员们过弯道时，身体总是大幅度向内倾斜，一边的身体几乎贴着地面。问题来了：这种“压弯”的目目的是什么？物理原理又是什么呢？如果用一句话简单解释“压弯”原理，就是重力与离心力的力矩平衡，说的再简单点就是“不压弯，会被甩出去”。知识点1

力平衡运动员滑冰转弯看作圆周运动，此时冰刀卡在冰面上时受到的摩擦力提供向心力。为了方便研究，引入了另一个虚拟的力，即“离心力”，其大小与向心力相等，方向相反。如下图，讨论力平衡问题↓↓↓因此在水平方向上，摩擦力f等于离心力v2m/r。知识点2

力矩平衡除了力的平衡分析，接下来还要对力矩平衡进行分析。如果滑冰转弯时人的身体是直立的，上半身会因为惯性会做离心运动而被“甩出去”。你肯定有过这样的经验：车转弯时，车内的乘客容易向外倾倒，这时候一般人的上半身会不自觉的向内倾斜做出“抵抗”。不仅仅是滑冰运动员，摩托车过弯时也有明显“压弯”现象。如图，为了保持平衡，以冰刀和地面接触点为圆心，重力的力矩应该等于离心力的力矩。

一通推导完毕，你会得到上面的式子↑↑↑可以看出，如果转弯时的速度很大，为了不被甩出去有两种方法：①增大转弯半径r：这