国际奥林匹克物理竞赛专题分析
物理竞赛运动学专题一：斜坡斜抛问题
1物理竞赛运动学专题一：斜坡斜抛问题例1、斜坡上斜抛问题(向下坡抛)：如图为抛射面截面，设在此截面内斜坡倾角α，物体抛出速度v ，求当抛射角θ多大时，射程S 最大。
（忽略空气阻力）分析：此题使用解析几何的方法较自然，问题将转化为求抛物线被直线所截长度，这是高中解析几何中的典型问题。
解法1：如图建立坐标，斜坡所在的直线方程为:x y ⋅-=αtan (1)物体斜上抛的轨迹为抛物线，时间t 从抛出开始，其参数方程是： )3(21sin )2(cos 2 gt t v y t v x -⋅=⋅=θθ 将(2)(3)代入(1)两边，可求得物体下落到斜坡上的时间0t :gv t t )cos tan (sin 20θαθ+== (4) 设落点P 坐标为),(00y x ，则有：00cos t v x ⋅=θ (5)2αcos 0x OP S ==射程 (6)由(4)(5)(6)可解得：(其中注意三角函数倍角公式))sin 1(cos )sin 1(24,22)7()sin )2(sin(cos )tan 2cos tan 2(sin cos 222max 222ααααπθπαθααθααθαθα-=+=-==+++=++=g v g v S S g v S g v S 取极大值时当进一步简化为讨论：1）、对于向上坡抛的情况，只要把上式中的 α改为－α (假设抛射面内斜坡与水平面夹角的锐角为α),（7）变为)sin 1(24,22)7()sin )2(sin(cos 2max 22ααπθπαθααθα+=+==---=g v S S g v S 取极大值时当综合两种情况，在斜坡上，要使抛出物体的射程最远，初速度方向应沿斜面与竖直面夹角的平分线。
2）．（7）式中如果射程S 不变，可转化为求θ多大时，v 最小的一类问题。
下面举例说明。
17、(15分)在一山坡上有一个敌人据点，现要在山脚下架炮轰击该据点，经侦知据点与架炮处的距离约1500米，山坡斜度为30度，试估算炮弹射出时的速度至少要多大才能击中？（g 取10m/s 2, 忽略空气阻力)。
国际奥林匹克物理竞赛题的分析
这里
p=1 a
n12 - n22
n12 - sin 2 qi
x0和q由边界条件决定 z=0,x=0得 q=0
z=0,
dx dz
=
x'
=
tan qi
x0=
a sin qi
n12 - n22
• 1.d.
• 2a.在 x a
a sin qi a
n12 - n22
光可以在光纤纤芯中传播的最大入射角θiM
第一个交点的坐标 z与时间τ的比值称为光信号沿光 纤的传播速度.假定该速度随θi是单调变化的。
求出θi＝θiM时的传播速度(vM)。 再求出光线沿轴线Oz的传播速度(v0)。 比较这两个速度。(3.25分)
b.会聚于O点的载波光束以不同的入射角θi
（ 0 qi qi）M
入射,导出在z处最高重复频率f的表达式 （即光脉冲不交迭）.计算在1000m处两个 相继信号脉冲可以分辨的最高重复频率f。 （1.75分）
－2006年国际奥赛题
物理描述
考虑Collela, Overhauser and Werner著名的 中子干涉仪实验,在干涉仪中,我们将假设分束板和 反射镜是理想的,实验研究重力场对中子德布罗意 波影响.
a
a
M
IN
OUT2
BS
2q
a
2q
M a
BS OUT1
BS – 分束板
M –反射镜
IN
OUT2 OUT1
射，晶格周期） （2006奥赛）
• 从理论和实验考试内容的构成上看 • 力学占20％ • 电学占23％ • 光学占22％ • 热学占18％ • 近代物理占17％ • 从百分比比看,五科差不多，但由于实验中
奥林匹克物理竞赛之力学解题方法 (共138张PPT)
a1 g (sin 1 cos1 ) a2 g (sin 2 cos2 )
Fx MaM m1a1x m2a2 x
aM 0
答案：劈块受到地面的摩擦力的大小为2.3N，方向水平向右。
例5．如图所示，质量为M的平板小车放在倾角为θ的光滑斜面 上（斜面固定），一质量为m的人在车上沿平板向下运动时， 车恰好静止，求人的加速度。
A B tan
由绳的弹力的特点得 A B 绳上才有弹力。
f B B N B B mB g cos
变形练习 １．其他条件不变，将轻质绳换成轻质杆。
２．将A、B“匀速下滑”改为“下滑”，再分轻质绳和轻质 杆两种情况讨论。
例3．如图所示，物体系由A、B、C三个物体构成，质量分别为 mA、mB、mC。用一水平力F作用在小车C上，小车C在F的作用 下运动时能使物体A和B相对于小车C处于静止状态。求连接A和 B的不可伸长的线的张力T和力F的大小。（一切摩擦和绳、滑轮 的质量都不计）
例8．质量为1.0kg的小球从高20m处自由下落到软垫上，反弹 后上升的最大高度为5.0m，小球与软垫接触的时间为1.0s，在 接触时间内小球受合力的冲量大小为（空气阻力不计，取 g=10m/s2） （ ） A．10N· s B．20N· s C．30N· s D．40N· s 点评：
将三个阶段作为一个整体来研究
三．等效法 1．方法简介
将一个情境等效为另一个情境
2d v0 cos t
2v0 sin gt
2F a M m
点评：五说题意
例2.用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图所示， 今对小球a持续施加一个向左偏下30°的恒力，并对小球b持续 施加一个向右偏上30°的同样大小的恒力，最后达到平衡，表 示平衡状态的图可能是
奥林匹克物理竞赛之力学解题方法
潘爱国panaiguopanqi@
高中物理竞赛辅导
例3．如图所示，物体系由A、B、C三个物体构成，质量分别为 mA、mB、mC。用一水平力F作用在小车C上，小车C在F的作用 下运动时能使物体A和B相对于小车C处于静止状态。求连接A和 B的不可伸长的线的张力T和力F的大小。（一切摩擦和绳、滑轮 的质量都不计）
T cos N sin ma
T sin N cos mg
解析：
对整体
F 3ma F T ma
求极值得？
600
3mg sin F 2 cos
对B
Fmax 3mg
潘爱国panaiguopanqi@
高中物理竞赛辅导
1．方法简介:从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律 的方法。 层次深、理论性强，运用价值高。变繁为简、变 难为易。 2．赛题精讲 例1．如图所示，人和车的质量分别为m和M，人用水平力F拉 绳子，图中两端绳子均处于水平方向，不计滑轮质量及摩擦， 若人和车保持相对静止，且水平地面是光滑的，则车的加速度 为多少？
对M
对M-m
F kMg
对m kmg kma2
2 v0 2a2 x2
关闭油门前 kMg k (M m) g (M m)a1 1 2 x L x1 x2 L v0t a1t 2 v v0 a1t M x L 关闭油门后 k (M m) g (M m)a2 M m
a1 g (sin 1 cos1 ) a2 g (sin 2 cos2 )
Fx MaM m1a1x m2a2 x
aM 0
答案：劈块受到地面的摩擦力的大小为2.3N，方向水平向右。
38届物理竞赛预赛解析
38届物理竞赛预赛解析导言38届物理竞赛预赛作为一场重要的学术竞赛，吸引了众多物理爱好者的参与。
本文将对此次竞赛的题目进行解析，以帮助读者更好地理解和掌握其中的物理知识。
一、第一题第一题主要考察了电路的基本知识。
题目要求根据已知的电阻值和电源电压，计算电路中的电流强度，并求出电源所消耗的功率。
解题时，我们可以根据欧姆定律和功率公式进行计算，得出最终结果。
需要注意的是，题目中提到了电源的两个端点，我们要正确判断电流的流向，以保证计算结果的准确性。
二、第二题第二题涉及到了光的折射现象。
题目给出了两个介质的折射率和入射角度，要求计算出折射角度。
在解答这道题时，我们可以运用折射定律，根据已知的数据进行计算，最终得出结果。
此外，还需要注意角度的单位，确保计算过程的准确性。
三、第三题第三题是一道力学题，考察了物体在斜面上的运动。
题目给出了物体的质量、斜面的倾角和摩擦系数，要求计算物体在斜面上的加速度。
解答这道题时，我们可以运用牛顿第二定律和斜面上物体的受力分析，得出加速度的表达式，并进行计算。
需要注意的是，题目中提到了摩擦系数，我们要根据具体情况选择合适的模型进行计算。
四、第四题第四题是一道热学题，涉及到了热传导和温度变化。
题目给出了两个物体的初始温度和热传导系数，要求计算它们达到热平衡时的温度。
解答这道题时，我们可以运用热传导定律，根据已知的数据进行计算，最终得出结果。
需要注意的是，题目中提到了热传导系数，我们要根据具体情况选择合适的公式进行计算。
五、第五题第五题是一道电磁学题，涉及到了电场和电势能。
题目给出了电场强度和电荷间的距离，要求计算电势能的变化。
解答这道题时，我们可以运用电势能的定义和电场强度的公式，根据已知的数据进行计算，最终得出结果。
需要注意的是，题目中提到了电场强度的方向，我们要正确判断电势能的变化情况。
六、第六题第六题是一道光学题，涉及到了光的干涉现象。
题目给出了两束光的波长和相位差，要求计算出干涉条纹的间距。
奥林匹克竞赛物理
奥林匹克竞赛物理
奥林匹克竞赛物理是一种以物理科学学科为主要研究内容的学科有关竞赛，主
要包括参赛者在基础学科知识积累、研究方法掌握和实践能力培养方面的素质提升项目。
整个竞赛组织严谨，因此参赛队伍对参赛者物理学科知识积累有较高要求。
竞赛物理主要以基础物理学科为主要研究内容，包括物理学基本理论研究，熟
悉物理学的实验器材，理解物理实验的原理，学习物理实验的基本步骤，能够正确判断现象及其背后的物理原理，熟悉物理实验的假说检定和数据处理方法，了解物理学中各类定理、公式及其使用方法等内容。
参赛者必须运用所学的理论知识、实验技能以及科学推理能力在竞赛中解决问题，触及其它科学学科的相关理论，运用科学的分析思维，把握和认识物理学的前沿知识，以达到锻炼参赛者多面技术与理论水平的目的。
在竞赛物理的学习过程中，参赛者需要系统地掌握和深入思考物理学的基本理
论知识，努力了解物质结构及其特性，培养参赛者对物理学中经典实验和必备知识的认识，掌握物理实验的基本方法，进行实验及其解释成果的归纳总结，构建分析、思考和求解物理问题的能力，以此进一步提高参赛者物理学科学习水平，扩大参赛者物理学科学习的视野，促进参赛者物理学学术能力的发展。
奥林匹克物理竞赛旨在提高参赛者理论知识积累、实验技巧熟练以及思维能力
等物理科学素养，培养参赛者科学分析、推理及解决实际科学问题的思维能力，并为学习更高层次的物理知识打下坚实的基础，从而促进参赛者学习物理学的潜力发挥。
关于一道物理奥赛试题的学习及思考
关于一道物理奥赛试题的学习及思考杨思锋（安徽省教育科学研究院安徽合肥230061）摘要：物理奥林匹克竞赛是一项非常专业的物理学习和研究活动，深受广大高中理科学生的欢迎。
它已经成为中学物理课程学习中有益的补充。
本文通过对一道竞赛试题的解析，说明物理学习与实际生产、生活的关系。
关键词：物理奥林匹克竞赛试题分析每年物理奥赛的复赛试题都是由国内几个一流高校的教师命制的。
试题基本是他们科研工作的另一种形式的呈现,既有科学理论的探索,也有科学实验结果的反映，其特点就是理论和实际相结合。
与其他物理题相比（如高考试题、学业水平考试试题、教材上的习题等），它们更接近运用物理学的知识解决实际的问题一这是物理学习目的的重要方面。
2019年的全国复赛试题,在联系实际方面表现得更为合理,对高中物理课堂教学具有很好地启示作用。
下面举一例进行说明。
如图a,旅行车上有一个半径为R的三脚圆凳（可视为刚性结构），三个相同凳脚的端点连线（均水平）构成边长为a的等边三角形，凳子质心位于其轴上的G点,半径为r的一圆筒形薄壁茶杯放在凳面上，杯底中心位于凳面中心O点处，茶杯质量为賦远小于凳子质量），其中杯底质量为年（杯壁和杯底各自的质量分布都是均匀的）,杯高为H（与杯高相比,杯底厚度可忽略）。
杯中盛有茶水，茶水密度为P。
重力加速度为g。
（1）为了使茶水杯所盛茶水尽可能多并保持足够稳定，杯中茶水的最佳高度是多少？（2）现该茶水杯的底面边缘刚好缓慢滑移到与圆凳的边缘内切于D点时静止（凳面边有小凸缘,防止物体滑出;凳面和凳面边的凸缘各自的质量分布都是均匀的），且OD丄AC（见图b）,求此时旅行车内底板对各凳脚的支持力相对于滑移前（该茶水杯位于凳面中心处）的改变。
我们可以从以下几方面对该试题进行学习和体会。
一、用物理知识解决实际问题的第一步，是建构知识模型。
由于中学生的知识水平状况，试题明确了几个模型：（1）三脚圆凳一刚体（即结构,包括形状不发生变化）；（2）薄壁茶杯一不考虑茶杯的侧壁厚度,即认为杯壁的半径为r不变;（3）茶杯质量远小于凳子质量证凳子不翻到（车底板对三个脚的支持力大于零）；（4）杯壁和杯底各自的质量分布都是均匀的;凳面和凳面边的凸缘各自的质量分布都是均匀的一可以用一般的几何知识进行计算（避免微积分等过于细致、复杂的运算）。
国际物理奥赛介绍,奥林匹克物理竞赛题
国际委员会职责
指导、监督竞赛按照条例进行； 在参赛队伍到达后，确保所有成员在各个方面符合要求。对不符 合规定条件的选手，将取消其参赛资格； 赛前与主办方讨论题目的选择、解答，建议评分标准。委员会有 权改变、否决建议的题目，但不能提出新的题目。改变不能影响 实验仪器。试题的表达及评分标准将有最终决议。国际委员会会 议的与会者要对试题保密，不能给任何参赛者以协助； 确保对学生正确与公正的分级。所有评分需由国际委员会接受； 确定竞赛的获奖人，决定奖牌和优秀奖的颁发。国际委员会的决 定为最终决定； 检查竞赛成绩； 选择将在未来指定为竞赛承办者的国家.
学生旅游购物活动，晚上参加盛大的国庆预演
高, 获奖面创历史新低(46.4%)
6金, 7银, 9铜, 23表扬奖（45人）
主要国家的成绩(前30届得奖率统计)：
波兰, 82% 前苏联, 98%; 俄罗斯, 95% 中国大陆, 97%(100%?); 台湾, 90% 匈牙利, 93% 美国, 84% 平均: 54%
亚洲物理奥赛APhO—Asia physics Olympiad
规则：
设秘书处，主席和秘书长两人
1984年起至今，Waldemar Gorkowski任主席
各队的领队组成国际委员会，是IPhO的最 高权力机构 每队五名选手（第三届起），2位领队 命题由主办方负责。国际委员会讨论通过。 主办方须有至少一道备选题，一旦正题被委 员会（以2/3票数）否决，则启用。
国际物理奥赛介绍
国际物理奥赛IPhO回顾—International physics
Olympiad 1967年，波兰，华沙 第1届
参赛国：波兰，保加利亚，匈牙利，罗马尼亚，捷克5国，每队 3名学生，共15人参赛 4题理论题，1道实验题
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2006年亚赛题 1。理论题由四部分构成
平板电容器中电场电势问题 密封容器中活塞运动过程中热学问题 马里亚纳群岛海谷中重力与压力问题 光学系统的光焦度 2。滑动摩擦下的谐振子与相图 3。原子的激光冷却
2006年国际竞赛题 1。中子干涉仪中的重力 2。观察运动的细棒 3。有5个部分组成
数码相机中的分辩本领 煮鸡蛋需要的热量 闪电的能量利用 毛细管中的血液流动中的力学问题 摩天大厦中的压力和温度问题
1.3(3.0) 当干涉仪被旋转了角后，求两条路径之间的光程 差质以量及N普Mop，t朗。入克将射常答中数案子h用。的以德下布物罗理意量波来长表l示0，：重a力,q加, 速，度中g子，
1.4 (1.0) 引进体积参数
h2 V= 并将Nopt用A，V，l0，来表示。gM 2
已知 M= 1.675×10−27 kg g= 9.800 m s−2， h= 6.626 × 10−34 J s，
1。飞船中的失重问题 2。光纤中光束传播问题 3。两种气体系统的压缩和膨胀 2004年国际奥赛题 1。乒乓电阻 2。升空 的气球 3。原子探针显微镜
2005年亚赛题 1。气缸里的弹簧活塞与秋千问题 2。磁聚焦 3。运动平面镜的光反射
2005年国际奥赛题 1。失足的卫星 2。电学量的绝对测量（欧姆的确定，安培的确定） 3。重力场中的中子
求V的值。
1.5(2.0) 如果把从强度相长到相消又回到相长作为一 个循环，问当=-90 的值由增加到=90 时，输 出端口out1共经历了多少个完整的循环？
实验数据 在一次实验中，干涉仪的参数选为a = 3.600 cm 及q =22.10°，结果观察到19.00个完
整的循环。 1.6(1.0) 问在这次实验中的l0值为多少？ 1.7(1.0) 如果在另一次类似的实验中观察到了30.00
几何描述 当=0时，干涉仪的平面是水平的；而
当=90 时，该平面是竖直的，且两个输出 端口皆在旋转轴的上方。
问题
• 1.1(1.0) 求两条路径所形成的菱形的面积。 1.2(1.0) 以旋转轴所在的水平面为基准，求 输出端口out1的高度。
• 将与的答案用a,q, 来表示。
光程 光程Nopt（为一个数）是几何路径 长度（距离）与波长的比值。但如果l的值 不是常数、而是沿着路径变化，则Nopt可通 过求1/l沿着路径的积分得到。
实验题
• 霍耳效应和磁电阻效应（2004亚赛） • 电学黑盒子（2004亚赛） • 力学黑匣子（2004奥赛） • 用反射方法间接测量物体形状（2005亚赛） • 斜面上的磁刹车问题 （2005亚赛） • 用白炽灯测量普朗克常数 （2005奥赛） • 在45℃—65℃范围内测量铝的比热（2006亚赛） • 液氮的汽化热的测量（2006亚赛） • 用微波进行光学实验（测波长，折射率，受限全反射
考虑重力的中子干涉仪
－2006年国际奥赛题
物理描述
考虑Collela, Overhauser and Werner著名的 中子干涉仪实验,在干涉仪中,我们将假设分束板和 反射镜是理想的,实验研究重力场对中子德布罗意 波影响.
a
a
M
IN
OUT2
BS
2q
a
2q
M a
BS OUT1
BS – 分束板
M –反射镜
IN
OUT2 OUT1
。
干涉仪中采用与光学类似的符号如图1a . 中子从入口IN进入干涉仪,沿图示的两条路 径到达两个输出端口，在输出端口OUT1和 OUT2检测,两条路经形成一个菱形，其面积 一般为数个平方厘米（cm2）。
• 中子的德布罗意波（波长约为10−10 m）产 生干涉，当干涉仪水平放置时，所有中子 都从输出端口out1输出。但如果将干涉仪以 中子入射方向为轴旋转角，则可以观察到 依赖于的中子输出量在out1与out2两个端口 之间的再分配。
，晶格周期） （2006奥赛）
• 从理论和实验考试内容的构成上看
• 力学占20％ • 电学占23％ • 光学占22％ • 热学占18％ • 近代物理占17％
• 从百分比比看，五科差不多，但由于实验 中近代物理实验没有，所以近代物理在理 论考试中占近30％。
• 题目来源 • 常规题占40％，如乒乓电阻，电学黑匣子等 • 与日常生活密切相关现象方面40％，如秋千中的能量问题
，磁刹车问题。 • 科研成果转化20％，如原子的激光冷却，重力场中的中子
。
• 题目的难度通常分三个层次 • 第一层次：一半选手能做，金牌一般是满分。 • 第二层次：一半选手能做50％，金牌一般能得分80％以上 • 第三层次：题型比较新，金牌能完成部分内容大约50％
2。三个不同层次难度理论题
基本题
=
1 2M
p12
MgH
1 ( h )2 = 1 ( h )2 MgH
2M l0 2M l1
得到：
l0 = l1
gM2 1-2 h2
l20H
由于
gM 2 h2
l20 H
数量级为10－7
l0 l1
=1-
gM2 h2
l20H
Nopt=l0caoqsghM 22 l20H
Nop= t 2gh2M 2l0taqnsin
国 2。三个不同层次难度理论题 3。典型实验题
一、三年6届题型分析
奥林匹克物理竞赛中亚洲赛和国际赛大纲
基本相同，出现形式相同，难度也基本相同，
因此作为相同样本处理分析。这样三年6届共 有18道理论题8道实验题。
• 理论题内容为 2004年亚赛：
1.2 OUT1相对IN的高度
H = D s i= n2 a sq is n in
1.3根据给定光程的定 义两斜边光程相同.
OU
I
T2
N
OU
T1
OUT1与IN光程差为：
N op= tlL 0-lL 1=l0cao q(s 1-l l1 0)
由于重力影响，在OUT1和IN波长不同，满足
1 2M
p02
个A的完值整为的多循少环？，而入射中子的l0 = 0.2000 nm，求
解答
1.1 从图可知
菱形的边长为
a
a
M I
N
B
2
2
S
q
q
a
Ma
a BS – 分束板 M –反射镜 L=
cosq
OU
T2 B
S OU
T1
平行线的距离为 D=caoqssin 2q)(=2asiqn
菱形面积为 A=LD =2a2taqn