论述物理知识在体育运动中的运用

论述物理知识在体育运动中的运用

在体育训练和竞技中，运动员的奔跑、跳跃、投掷、推拉、击打、蹬踢等运动都包含着丰富而深奥的物理学知识。如果运动员懂得这些知识并加以运用，必会对自己的运动成绩和竞技水平产生事半功倍的效果。特别是作为一名体校的物理教师，在讲授课本内容的时候，不失时机地穿插讲解一些物理学知识点在体育中的运用，必会提高学生参入运动的积极性，使他们感到学有所用、学有所得，便于巩固学到的科学文化知识，最终达到完成教育教学任务的目的。下面我来论述物理知识在体育运动中的一些运用。

一、“速度”的概念在体育运动中的运用

速度表示物体在单位时间内通过的路程。单位时间内通过的路程越长，物体运动的越快，反之，越慢。比赛场上的大多数运动，几乎都与速度的快慢有关联。比如径赛和短道速滑等项目，运动员的比赛成绩都是通过用时的多少来确定。裁判员根据运动员到达终点时消耗时间的多少来决定最终的名次，用时少的速度就快些;而银幕前和比赛现场的观众

则特别关注跑或游在最前面的运动员，他们是根据在相同的时间内跑或游的路程长短来判断快慢。

体校教师经常会参与各种级别运动会的计时工作，每次赛前培训会议上，裁判长总会强调，掐表的时候一定要注意观察，看到发令枪“冒烟”迅速开始计时。物理教师当然知道

其中的奥妙，因此，在讲授速度的概念时，以此为例，告知学生，空气中声音的传播速度是340m/s，光的传播速度是30万公里/秒，然后引导学生思考，学生们运用速度的概念

经过简单的计算，马上就会明白其中的道理。

竞技体育不仅是实力的比拼，更是战术的博弈。而利用速度的变化制定实施的战术最为常见，也最为简单有效，并且被广泛运用于各类竞技项目中。

比如，篮球比赛中，球员突然启动或者停止甩开防守，行进间急停跳投，假动作快慢集合扰乱防守人的节奏，快攻中加速奔跑摆脱防守等等，都是通过速度的改变来达到目的。还有马拉松比赛，平静漫长的奔跑过程，是实力的对抗，更是智慧的较量，2004年雅典

奥运会，我国选手孙英杰虽然只获得一万米长跑的第六名，但正是在她的高质量变速领跑下，消耗了对手的体力，我国另一位运动员邢慧娜匀速跟跑，保存了体力，最终赢得一万米长跑的奥运会金牌。

二、“弹性形变”在体育运动中的运用

弹性形变是指物体受到外力作用后，形状发生改变，当外力消失后，物体逐渐恢复原有形状，这样的形变称之为弹性形变。

弹性形变在体育器材中的运用非常普遍，比如，射箭运动，运动员发力拉弓，使弓发生形变，当运动员撒手撤去拉力后，弓在恢复形变的过程中将箭弹出。再比如，田径运动中的撑竿跳高，运动员所用的撑竿由密度小、弹性好的高性能材料制作而成，运动员通过助跑，压竿，使竿子反生形变，竿子恢复原状使运动员腾空翻越横杆，完成比赛。当然，有时我们会看到特别惊险的一幕，运动员在压竿的过程中，竿子突然断裂。这是因为运动员压竿过猛，超出了撑竿的弹性限度，产生了不可逆形变，导致竿子断裂。

因此，弹性限度内的弹性形变才有恢复原状的能力。

跳水运动是大家喜闻乐见的体育项目之一，其中跳板跳水运用的就是弹性形变的原理。跳板的材料是有弹性、强度高的金属或玻璃钢，运动员在比赛过程中，首先用力踩踏跳板，使跳板变弯曲，跳板反弹后将运动员送向空中，这样，运动员就可以获得一定的高度，完成各种空翻动作。

弹性形变的例子不但在比赛中经常见到，在平常的训练中也比比皆是。在教学过程中，学生在掌握了弹性形变的基本概念后，在老师的启发下，就会跃跃欲试的讨论他们训练中遇到的弹性形变，比如，拍篮球，踢足球，打网球，蹦床等等。这个时候，教师结合理论，给学生进行系统的分析，不但能使学生更明白自己所从事的训练项目，甚至可以衍生出创新性训练。

三、无处不在的“摩擦力”

摩擦力是指，相互接触挤压的物体之间由于相对运动或者相对运动趋势，而在接触面上产生的，阻碍这种相对运动或者相对运动趋势的力，称为摩擦力。研究表明，摩擦力的大小取决于两个方面的因素，分别是正压力的大小和接触面的粗糙程度。正压力越大，接触面越粗糙，物体所受到的摩擦力就越大，反之，则越小。

对于不同类型的运动项目和运动器材，摩擦力的作用是不同的，有些需要增大摩擦，而另外一些则可能希望摩擦力越小越好，最好为零。径赛项目中，运动员所穿的跑鞋底部大多会安装有钉子，这些钉子，有的长些，有的短些，一般来说，短跑运动员的鞋钉会长一些，因为距离短，所以运动员必须在很短的时间内获得较大的加速度，鞋钉长一些，抓地更好，摩擦力更大，不容易打滑，有利于取得较好的成绩。

而长跑运动员的鞋钉相对会短一些，长跑过程中，运动员的耐力比爆发力更重要一些，摩擦力够用就好了，因此鞋钉可以短一些，运动员跑起来感觉更为舒适，有利于长距离奔跑。另外，田赛项目中的标枪，铅球，链球等等，这些器材的构造都考虑了摩擦的因素。标枪细长笔直且表面光滑，枪头尖锐，链球的表面也很圆滑，这些构造使得它们在空中飞行与空气接触摩擦时，产生的摩擦力较小，有利于运动员取得较好的成绩。

美职篮热火队的著名球星勒布朗詹姆士，在比赛前总喜欢双手捧上一堆镁粉，抛向空中，点燃观众的热情。镁粉在体育比赛和平常训练中被广泛使用，镁粉的主要成分是碳酸镁，碳酸镁具有很好的吸水性，而且质量很轻，呈颗粒状，运动员在激烈的对抗中，身体大量出汗，湿滑的身体与运动器材接触时，一不小心就会从器械上摔下来，造成伤害。在出汗部位涂抹一些镁粉，不但可以吸掉水分，还可以增加接触面的粗糙程度，增大摩擦，有利于提高运动员的竞技水平。

四、体育运动中的“动量定理”

在经典力学里，物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化，叫做动量定理。冲量是一个过程量，等于作用在物体上的力与力的作用时间的乘积。根据动量定理的涵义，我们不难得出这样的结论:当动量的变化量为一恒量时，力的作用时间和作用力的大小成反比，即力的作用时间越短，物体所受的冲击力越大，反之，越小。

许多体育器材和护具都是运用动量定理的原理制作的。比如，一些铁制健身器材的表面都被包裹的厚实的海绵。拳击运动员上场前会被要求穿戴专用的拳击手套，头套，牙套等护具。体操运动员在做一些危险的空翻动作时，地上会有很多海绵垫子等等。这些都是通过延长力的作用时间，从而减轻运动员所以受到的冲撞，使运动员的身体受到的作用力减小到最低的程度。另外，动量定理还被广泛运用于各类比赛项目中。足球比赛中，我们经常可以看到，运动员在接胸部高度的平直球时，重心迅速后移，收胸、收腹挡住球。通过这一系列的动作，延长了足球与球员胸部的作用时间，缓冲了来球力量，最大限度的减轻了足球对胸部的冲撞力度，把球停在身前，稳稳接住球的同时保护了球员身体不受到损害。

体校的物理教师，在讲授动量定理的过程，不但要讲清楚具体的概念，更要因地制宜地结合体校学生每天训练的特点，教会他们如何运用动量定理去保护自己在训练中少受伤甚至不受伤。

五、“重心”的概念在体育运动中的运用

地球上的物体，由于地心引力的作用，都要受到重力的作用，如果把物体的各部分受到的重力作用集中于一点，这一点就是物体的重心。规则物体的重心，一般在它的几何中心，不规则物体的重心与物体的形状和质量分布有关。例如台球的在球心处，标枪的重心则在线把上。

人体也有重心，那么人体的重心在哪个部位呢?这个问题没有一个标准答案。这是因为，人总是“不安分”的，无时无刻不在变换着位置，即使是睡觉时也会时不时的翻身。一

般当人站立时，重心在腰部中间。但是，当你举起一只手臂时，重心就会发生变化。