体育运动中物理知识的应用

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投掷铅球运用的物理知识

一、投掷铅球时的角度应该是多少

在物理学习中讨论过斜抛运动的问题：将物体以一定的速率斜向上抛出，如果空气阻力可以忽略，则仰角为多大时抛出的距离最远？答案为45°。但是，投掷铅球的情况不同，铅球的投掷点即出手点不是在地面上，而是离地有一定高度。所以，以同一出手速率作45°及40°仰角投掷，当落回投掷点同一水平面时，水平距离以45°者较大。但是，当它们落到地面时，水平距离却是40°者较大。通过复杂的计算，可以得到以下的结论：投掷铅球获得最大的距离，其出手的仰角应小于45°。这角度随铅球出手速度的增大而增大，而随出手高度的增大而减小。对出手高度为1.7m～2m，而出手速度为8m／s～14m／s的人来说，出手仰角应为38°～42°。

二、投掷铅球为什么要滑步

在体育运动中，投掷手榴弹和标枪的运动员，大都是来用助跑的方法，在快速奔跑中把投掷物投掷出去。这是为了使投掷物在出手以前就有较高的运动速度，再加上运动员有力的投掷动作，运用力的合成与分解投掷物获得了更大的合力，投掷物就能飞得更远。投掷铅球时，运动员被限制在固定半径的投掷圈内，根本无法通过助跑来提高铅球的初速度。如果站在那儿不动，把处于静止状态的铅球投掷出去，那是投掷不远的。在物理学中动量定理：Ft=mv，由此可知，要使铅球在出手前就有较大的运动速度，必须增加给铅球施加作用力的时间（在作用力不变的情况下）。所以，铅球运动员大都是采用背向滑步的方法：先把上身扭转过来，背向投掷方向，然后摆腿、滑步、前冲，再用力推出铅球。通过这一系列的动作，使铅球在被推出前就已具有较大的运动速度。

乒乓球运动与物理知识

一、物理知识与球拍的选择

选择一个适合自己的球拍能更快的提高运动水平。在运动中不同的人对球有不同的打法和不同的理解，技术动作也各不相同。对快攻型选手，要求争取时间使打出的球速度快，具有较大的威胁，这样就要求选择能产生强弹力的较硬的球拍。对削球型选手和以弧线球取胜的选手，主要是使球在运行过程中产生高速自转来增强攻击能力，这时选择的球拍要有较大的动摩擦系数，且质地较软的球拍，让球可在拍面上产生较长时间接触，使摩擦力对球的作用时间能更长，从而产生更强的旋转。

二、力矩与乒乓球的旋转

在乒乓球运动中，旋转球是克敌制胜的法宝，那么如何使球能在前进中旋转呢？如图1所示，给物体施加一个过质心“O”点的推力，该物体就只能沿力的方向平动。

如图2所示，给物体施加一个偏离质心“O”点的作用力，物体就可在F作用下既平动又产生旋转。其转动效果由F对O点产生的力矩的大小决定。由以上分析可知，要使乒乓球旋转起来，则要求给球施加一个不通过其球心的力的作用。

三、摩擦力与球的转动

从前面的分析可知，使球转动的关键在于作用在球上的力不通过球心，而这个力从何而来呢？这个力来源于球拍对球的摩擦力。如图3、图4、图5所示，在拍击球的同时，使拍对球有相对运动就能产生摩擦力。

如图3所示，拍击球的瞬间向上拉动球拍，则球受弹力F弹和摩擦力F摩。两个力的作用，F弹过球心不产生力矩，球在F摩力作用下向前飞行的同时，f’与球相切，产生使球逆时针旋转的效果，这即是乒乓球运动中的上旋球。

同理，只要在拍击球瞬间向不同方向拉动球拍，就会使球产生不同方向且与球相切的摩擦力（如图4、5所示）。

实际上在乒乓球运动中，切、削、搓、拉、带、提等技术动作都是指拍与球接触瞬间拍与球产生的侧向相对运动，从而使球受侧向摩擦力作用，而产生旋转。

运用力学原理纠正单杠骑撑前回环错误动作

在高中体育教学中教授单杠骑撑前回环技术时，练习者容易出现身体重心不能提高，前腿不向前迈，上体不向前快速前倒；后半周前面腿不能及时前伸下压，不能完成回环等错误动作。出现这些情况时我们往往是按照教材中的动作要领进行改正错误，但经过较长的实践后，我们发现高中学生具有一定的物理知识，运用运动力学原理来纠正上述错误能起到事半功倍的效果。下面就谈一下自己的做法：

（一）根据运动力学原理讲述的动作要领，让学生想着动作观看示范动作，使其建立正确的动作表象。（二）重心不提高，前腿不向前迈，上体不能前倒，完不成回环可采取：帮助者站在练习者前方一手托住脚一手扶其小腿后部，要求练习者两臂伸直撑杠顶肩，提高身体重心，挺胸前跨，增加敢于前跨的信心。（三）后半周前脚不能及时前伸下压增加重力矩可采取：帮助者站在杠后托练习者背部，让他体会伸腿压杠动作。（四）练习者杠上不能控制回环速度，回环超过一周可采取：在杠后一手托住练习者背部，一手扶其后腿，让练习者体会翻腕上杠，抬头挺胸，同时两腿制动的动作。

（作者单位：河南省襄城县襄城高中）