物理研究性課題-物理與體育-體育中的物理原理-跳高-乒乓球-實例分析課件

1、物理與體育物理與體育制作人：李夢版權(quán)所有 不得復制物理與體育課題目標研究過程與成果心得體會跳高乒乓球 體育與物理學聯(lián)系緊密，物理學原理在奧運場上凸顯體育與物理學聯(lián)系緊密，物理學原理在奧運場上凸顯神威。體育項目中蘊含了大量的物理知識，比如說吧，跳神威。體育項目中蘊含了大量的物理知識，比如說吧，跳水，體操中的水，體操中的“轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)”和和“翻翻”，在乒乓球運動中的旋轉(zhuǎn)球，在乒乓球運動中的旋轉(zhuǎn)球，球的轉(zhuǎn)動球的轉(zhuǎn)動 ，跳遠運動員在空中的胯部動作，跳高運動員，跳遠運動員在空中的胯部動作，跳高運動員的起跳動作等等，對其研究有助于運動員提高成績?，F(xiàn)代的起跳動作等等，對其研究有助于運動員提高成績。現(xiàn)代體育也是科技競

2、爭的體育，物理學在其中發(fā)揮了非常重要體育也是科技競爭的體育，物理學在其中發(fā)揮了非常重要的作用。在我們平時的體育鍛煉中的許多現(xiàn)象都可以用物的作用。在我們平時的體育鍛煉中的許多現(xiàn)象都可以用物理學知識來解釋，而我們研究它對于我們的物理學習也有理學知識來解釋，而我們研究它對于我們的物理學習也有非常大的好處，當然，這對我們的動手動腦能力，自主探非常大的好處，當然，這對我們的動手動腦能力，自主探究能力等等也都是巨大的挑戰(zhàn)。究能力等等也都是巨大的挑戰(zhàn)。 此次研究性學習我就列舉了兩種體育運動的實例，此次研究性學習我就列舉了兩種體育運動的實例，并稍作粗略的分析、計算，得到了一些結(jié)論。并稍作粗略的分析、計算，得到

3、了一些結(jié)論。單擊返回目單擊返回目錄錄 我們希望在研究性學習中我們能用自己有限的知識解決一些實際問題，解釋一些體育運動中常見的簡單現(xiàn)象，通過查閱資料、咨詢各科老師、體育教練，盡可能深入的去觀察解釋一項或幾項體育運動，從而培養(yǎng)良好的科學素養(yǎng)，鍛煉自己的理論聯(lián)系實際能力與思考能力，提高自己有關(guān)知識的綜合能力。單擊返回目錄單擊返回目錄n 身高只有身高只有1.83m的霍爾姆的霍爾姆 是跳高場上名副其實的是跳高場上名副其實的 “矮子矮子”，但它有著過人，但它有著過人 的技術(shù)動作與爆發(fā)力以的技術(shù)動作與爆發(fā)力以 及良好的悟性，曾越過及良好的悟性，曾越過 2.40米的高度米的高度n我國著名跳高我國著名跳高運運動

4、員動員朱建朱建華華， ，曾曾經(jīng)經(jīng)以以2.382.38米米打破當打破當時時世界世界紀錄紀錄單擊返回單擊返回 跳高的基本任務是運用自身能力，通過助跑、起跳、過桿和落地等動作形式，使人體騰越盡可能高的橫桿。跳高的技術(shù)特征是：由跑轉(zhuǎn)變?yōu)樘?；由支撐轉(zhuǎn)變?yōu)轵v空；由水平位移轉(zhuǎn)變?yōu)閽伾溥\動。由于跳高運動是由平動和轉(zhuǎn)動兩種運動形式完成的一項復雜的空間運動，并具有周期性運動和非周期性運動的雙重特征，所以說跳高技術(shù)是田徑運動技術(shù)中最困難的技術(shù)之一。 我們對背越式跳高的助跑、起跳等因素進行了分析，得出了以下幾個方面的結(jié)論。背越式跳高v縱觀跳高運動的發(fā)展史，可以看出跳高技術(shù)不斷革新和演變的歷程，由跨越縱觀跳高運動的發(fā)展

5、史，可以看出跳高技術(shù)不斷革新和演變的歷程，由跨越式到剪式、滾式以及俯臥式，每次變革都使跳高技術(shù)更合理、更科學、更能式到剪式、滾式以及俯臥式，每次變革都使跳高技術(shù)更合理、更科學、更能發(fā)揮人體的潛在能力。盡管俯臥式技術(shù)是比較先進的技術(shù)，但自進入發(fā)揮人體的潛在能力。盡管俯臥式技術(shù)是比較先進的技術(shù)，但自進入8080年代年代以來，背越式戰(zhàn)勝俯臥式已成無情的事實。那么背越式技術(shù)的優(yōu)越性在哪兒？以來，背越式戰(zhàn)勝俯臥式已成無情的事實。那么背越式技術(shù)的優(yōu)越性在哪兒？為什么說背越式技術(shù)是最先進的跳高技術(shù)呢？對此，經(jīng)過查閱資料和計算，為什么說背越式技術(shù)是最先進的跳高技術(shù)呢？對此，經(jīng)過查閱資料和計算，我們得到了一些有

6、意思的結(jié)果。我們得到了一些有意思的結(jié)果。我國女子跳高我國女子跳高運動員以運動員以“剪剪式式”越過越過1.77米高度，打破米高度，打破當時世界紀錄當時世界紀錄第第一一個個嘗嘗試試“背背越越式式跳跳高高”的的運運動動員員資料：跳高運動員能騰起越過橫桿，靠的是助跑的慣性力和起跳蹬地的支撐反作用力。由于慣性力的方向是水平向前的，而支撐反作用力是垂直（或近似垂直）向上的，所以起跳后的身體重心沿著一個拋物線軌跡運動。這個拋物線軌跡的高度，取決于起跳時 騰起 初速度和騰起角的大小，也就是說，騰起初速度和騰起角是增加跳高高度的關(guān)鍵。一般說來，應該盡可能增大這兩項數(shù)值。最大騰起角為90度。然而，由于跳高不是單純

7、的垂直向上運動，越過橫桿還必須有一個向前的力量；再則，還須充分利用水平速 度來增大騰起初速度，因此，騰起角應小于90度。至于騰起初速度 ， 則和運動員的素質(zhì)和技術(shù)的熟練程度密切相關(guān)。騰起初速度越大， 跳得就越高。當騰起角一定時，騰起初速度是起決定作用的。 跳高&物理v從動作結(jié)構(gòu)上看，背越式在起跳腳放上起跳點瞬間，身體重心比較高而靠近起跳點的垂線。因此，起跳力量的垂直分力比較大，起跳中身體重心升高得快。這些特點可以使背越式運動員在更高的速度下起跳。v背越式跳高運動員在完成最后幾步助跑時，身體重心軌跡和足掌落地點是沿弧線進行的（見圖）。對弧線助跑，我們進行了一些探究l（1 1）降低身體重心

8、。背越）降低身體重心。背越式最后式最后3434步弧線跑，大致作步弧線跑，大致作圓周運動。因身體承受離心圓周運動。因身體承受離心力作用，致使身體向弧心傾力作用，致使身體向弧心傾斜，半徑越短跑速越快，人斜，半徑越短跑速越快，人體內(nèi)傾越大，這就自然降低體內(nèi)傾越大，這就自然降低了身體重心。通過調(diào)查資料了身體重心。通過調(diào)查資料我們知道：身體內(nèi)傾我們知道：身體內(nèi)傾3030度可度可降低重心降低重心1313厘米。重心降低，厘米。重心降低，自然加長了起跳時的工作距自然加長了起跳時的工作距離。離。l（2）由于背越過桿的由于背越過桿的要求，起跳后身體要轉(zhuǎn)要求，起跳后身體要轉(zhuǎn)成背向橫桿的姿勢，采成背向橫桿的姿勢，采用

9、弧線助跑在不影響跑用弧線助跑在不影響跑速的情況下，至起跳時速的情況下，至起跳時身體已成側(cè)對橫桿了，身體已成側(cè)對橫桿了，這為起跳作好了準備，這為起跳作好了準備，有利于起跳時的身體繞有利于起跳時的身體繞縱軸旋轉(zhuǎn)?？v軸旋轉(zhuǎn)。（3 3）弧線助跑在起跳時有）弧線助跑在起跳時有一個身體由內(nèi)傾轉(zhuǎn)向豎直的運一個身體由內(nèi)傾轉(zhuǎn)向豎直的運動，其所產(chǎn)生的法向加速度動，其所產(chǎn)生的法向加速度V1V1可以加大支撐點的壓力，增加可以加大支撐點的壓力，增加起跳效果；所產(chǎn)生的切向加速起跳效果；所產(chǎn)生的切向加速度度V2V2（離心加速度）有助于向（離心加速度）有助于向橫桿方向的運動（見圖）。這橫桿方向的運動（見圖）。這是身體起跳后由

10、垂直轉(zhuǎn)為水平是身體起跳后由垂直轉(zhuǎn)為水平的主要動力。的主要動力。v 跳高是屬于垂直跳躍項目，盡管跳高是屬于垂直跳躍項目，盡管騰起后受水平速度的影響，但重心軌跡騰起后受水平速度的影響，但重心軌跡仍按拋物線運動。仍按拋物線運動。 據(jù)運動的獨立性據(jù)運動的獨立性, , 從豎直上拋運動公式從豎直上拋運動公式我們推導出了決定跳高最大高度的公式我們推導出了決定跳高最大高度的公式 H=VyH=Vy2 2 /2g/2g = V = V0 02 2sinsin2 2/2g /2g 可以看出，決定重心騰起高度的可以看出，決定重心騰起高度的唯一因素是起跳瞬間的垂直速度。唯一因素是起跳瞬間的垂直速度。 -從左邊的公式可以

11、看出，跳高騰起的高度既依賴于自然彈跳力，又更多地取決于助跑速度在起跳階段換成騰起初速度的效果。平跑速度越快，轉(zhuǎn)換得越好，獲得的騰起高度越大v根據(jù)功率公式：P=W/t=m P=W/t=m v v0 02 2/t/t ，可以得知較大的垂較大的垂直速度直速度V V0 0，必然要求有較大，必然要求有較大的蹬地爆發(fā)功率。的蹬地爆發(fā)功率。同時：P=FxS/tP=FxS/t（P：功率，W：功，t：時間，m：質(zhì)量，F(xiàn)：力，S：工作距離。僅考慮了豎直方向的物理量）。v從左邊公式可以看出，增加爆發(fā)功率的因素有三：一是增大蹬地：一是增大蹬地力力F F；二是增加蹬地；二是增加蹬地工作距離工作距離S S；三是縮；三是縮

12、短起跳時間短起跳時間t t。通過以上分析，我們知道，蹬地力量F的大幅度提高，往往造成腿部肌肉過份粗大的弊端，加大工作距離S，必然在起跳前過多下降重心而造成嚴重減速。所以，縮短起跳時間t，既不增加很多力量，還能取得好的效果。對于蹬地爆發(fā)功率的探究起跳騰空后人體重心的運動軌跡v跳高起跳時身體騰空離地的一瞬間，其身體重心在空中的運動軌跡拋物線已經(jīng)確定。此拋物線是由水平方向和豎直方向的合成速度決定的，拋物線的高度取決于起跳蹬伸時的豎直速度，而拋物線的距離則由助跑的水平速度決定的。因此，在跳高運動中起跳的垂直速度越大越好。v 由拋物線原理得知，跳高運動員一旦起跳騰空后，身體在空中不管做什么動作都改變不了

13、重心的運動軌跡，在空中任何想提高身體重心的努力都是徒勞的。其運動軌跡如下圖：人體在空中的補償運動及相向運動v 既然身體騰空后的重心運動軌跡不能改變，那么跳高的空中動作有何作用呢？v 在查閱相關(guān)資料后，我明白背越式跳高起跳后首先是頭和雙臂過桿，然后是背、腰、臀部依次移過橫桿。為了盡可能利用重心的騰起高度過桿，因此身體某一部分在桿上時，其它部分肢體需盡量垂于桿下，頭肩部過桿后即下沉，相應地升高腰背軀干，這就是空中的補償運動。主動降低部分肢體，而升高一部分肢體，總重心在空中的位置不變。 v 另外，當運動員跳越最大高度，身體在桿上形成“橋”時，為了上舉雙腿，必須上抬頭部和雙肩，做以髖為軸的相向運動。相

14、向運動也是補償運動。（見圖）單擊返回目錄單擊返回目錄v 用物理學家的眼光看乒乓球，你試過嗎？用物理學家的眼光看乒乓球，你試過嗎？一個小小的摩擦力，居然使乒乓球成為一項一個小小的摩擦力，居然使乒乓球成為一項世界性的運動。世界性的運動。v 縱觀乒乓球發(fā)展史，我們發(fā)現(xiàn)，科技上縱觀乒乓球發(fā)展史，我們發(fā)現(xiàn)，科技上一點點微小的進步，居然可以使乒乓球運動一點點微小的進步，居然可以使乒乓球運動發(fā)生如此之大的變革。另外，我還得重新看發(fā)生如此之大的變革。另外，我還得重新看待乒乓球運動員，因為他們能在那么短的時待乒乓球運動員，因為他們能在那么短的時間內(nèi)進行那么復雜的計算！間內(nèi)進行那么復雜的計算！ 實例二：乒乓球中的

15、物理原理v在乒乓球運動中，旋轉(zhuǎn)球是克敵致勝的法寶，那么如何使球能在前進中旋轉(zhuǎn)呢? v如圖l所示：給物體施加一個過質(zhì)心“O”點的推力，該物體就只能沿力的方向平動 。 v如圖2所示：給物體施加一個偏離質(zhì)心“ O ”點的作用力，物體就可在F的作用下既平動又產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。v由以上分析可知，要使乒乓球旋轉(zhuǎn)起來，則要求給球施加一個不通過其球心的力的作用 。 從前面的分析可知，使球轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵在于作用在球上的力不通過球心，從前面的分析可知，使球轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵在于作用在球上的力不通過球心，而這個力從何而來呢而這個力從何而來呢? ?這個力來源于球拍對球的摩擦力。如圖所示，在拍擊球這個力來源于球拍對球的摩擦力。如圖所示，在

16、拍擊球的同時，使拍對球有相對運動就能產(chǎn)生摩擦力的同時，使拍對球有相對運動就能產(chǎn)生摩擦力 。 如圖如圖3 3，拍擊球的瞬間向上拉動球拍，則球受，拍擊球的瞬間向上拉動球拍，則球受F F彈和彈和 摩擦力摩擦力 f f 。 兩個兩個力的作用，球在力的作用，球在F F彈力作用下向前飛行的同時，彈力作用下向前飛行的同時，ff與球相切，產(chǎn)生使球逆時與球相切，產(chǎn)生使球逆時針旋轉(zhuǎn)的效果，這即是乒乓球運動中的上旋球針旋轉(zhuǎn)的效果，這即是乒乓球運動中的上旋球 。 同理，只要在拍擊球瞬間向不同方向拉動球拍，就會使球產(chǎn)生不同方向同理，只要在拍擊球瞬間向不同方向拉動球拍，就會使球產(chǎn)生不同方向且與球相切的摩擦力且與球相切的摩

17、擦力( (如圖如圖4 4、5) 5) 。 實際上在乒乓球運動中的：切、削、搓、拉、帶、提等技術(shù)動作都是指實際上在乒乓球運動中的：切、削、搓、拉、帶、提等技術(shù)動作都是指拍與球接觸瞬間使拍與球產(chǎn)生側(cè)向相對運動，從而使球受側(cè)向摩擦力作用，拍與球接觸瞬間使拍與球產(chǎn)生側(cè)向相對運動，從而使球受側(cè)向摩擦力作用，而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 。v 球球旋轉(zhuǎn)的強烈程度取決于球與拍發(fā)生側(cè)向撞擊的速度。乒乓規(guī)則旋轉(zhuǎn)的強烈程度取決于球與拍發(fā)生側(cè)向撞擊的速度。乒乓規(guī)則要求發(fā)球時球必須向上拋起，這時如果把球拍向下切，摩擦球的側(cè)面，要求發(fā)球時球必須向上拋起，這時如果把球拍向下切，摩擦球的側(cè)面，球的旋轉(zhuǎn)就會加劇。這是利用了物理中的相

18、對運動、相對速度，在實球的旋轉(zhuǎn)就會加劇。這是利用了物理中的相對運動、相對速度，在實踐中發(fā)揮了明顯的技術(shù)效果。這就是所謂的踐中發(fā)揮了明顯的技術(shù)效果。這就是所謂的“合力球合力球”。充分體現(xiàn)充分體現(xiàn)“前三板前三板”的威力。這種發(fā)球制勝的手段幾乎無人能敵。于是引起歐的威力。這種發(fā)球制勝的手段幾乎無人能敵。于是引起歐洲選手們的一片抗議和抵制。于是修改規(guī)則，發(fā)球時，不得在球上升洲選手們的一片抗議和抵制。于是修改規(guī)則，發(fā)球時，不得在球上升過程中擊球。這樣過程中擊球。這樣“合力球合力球”事實上就被取消了。事實上就被取消了。v 但是，不允許發(fā)合力球之后，運動員們又是怎樣發(fā)出高速旋轉(zhuǎn)的球呢？ 調(diào)查結(jié)論：既然合力球

19、的根本關(guān)鍵是球與球拍相對摩擦的速度，調(diào)查結(jié)論：既然合力球的根本關(guān)鍵是球與球拍相對摩擦的速度，那么，就把球高高地拋起來。因為根據(jù)物理規(guī)律，如果忽略空氣阻力，那么，就把球高高地拋起來。因為根據(jù)物理規(guī)律，如果忽略空氣阻力，那么上拋物體的初速度和它下落到這一點時的速度是相同的。既然發(fā)那么上拋物體的初速度和它下落到這一點時的速度是相同的。既然發(fā)球上拋時不準擊球，它下落時總不能還不讓打呀，只是速度還是那么球上拋時不準擊球，它下落時總不能還不讓打呀，只是速度還是那么快，球還是那么轉(zhuǎn)?？?，球還是那么轉(zhuǎn)。合力球與上拋球 前面談到，是否能把球回擊到對方的球臺上，而不至出界或落網(wǎng)，關(guān)鍵前面談到，是否能把球回擊到對方

20、的球臺上，而不至出界或落網(wǎng)，關(guān)鍵在于球拍與水平面的夾角。傾角過小，球必落網(wǎng)；傾角過大，球就出界。有在于球拍與水平面的夾角。傾角過小，球必落網(wǎng)；傾角過大，球就出界。有時，打球時使用的足慣用的成功的角度，一個好機會一使勁，球就落到界外時，打球時使用的足慣用的成功的角度，一個好機會一使勁，球就落到界外了。問題出在哪兒了？怎么調(diào)整呢？了。問題出在哪兒了？怎么調(diào)整呢？ 經(jīng)過思考，我們發(fā)現(xiàn)是揮臂動作過大，球拍觸球時間過長。根據(jù)物理原經(jīng)過思考，我們發(fā)現(xiàn)是揮臂動作過大，球拍觸球時間過長。根據(jù)物理原理，我們猜想這和球速度的增加，和球接觸球拍受力的時間長短有關(guān)。這就理，我們猜想這和球速度的增加，和球接觸球拍受力的

21、時間長短有關(guān)。這就如同步槍的槍管長，子彈受火藥氣作用時間長，子彈的出膛速度就快，子彈如同步槍的槍管長，子彈受火藥氣作用時間長，子彈的出膛速度就快，子彈就打得遠，而手槍槍管短，子彈速度慢一樣。因此，如果球行程過長，就要就打得遠，而手槍槍管短，子彈速度慢一樣。因此，如果球行程過長，就要調(diào)整揮臂動作，縮短揮臂行程。調(diào)整揮臂動作，縮短揮臂行程。 總之，乒乓運動的產(chǎn)生和發(fā)展都是和力學、運動學緊密相聯(lián)的，恰當?shù)乜傊?，乒乓運動的產(chǎn)生和發(fā)展都是和力學、運動學緊密相聯(lián)的，恰當?shù)剡\用物理知識，能使運動員對球路更加得心應手。運用物理知識，能使運動員對球路更加得心應手。球程弧線與揮拍動作單擊返回目錄單擊返回目錄v這次

22、探究提高了我們的理論聯(lián)系實際的能力，增強了我們學習物理的興趣，強化了我們所學的物理知識，讓我們學有所用，活學活用。v 我們發(fā)現(xiàn)，生活中物理無處不在，只要我們有一雙善于發(fā)現(xiàn)捕捉的眼睛，一個勤于思索的大腦，那么我們就能用心體會到物理的奇妙與樂趣。單擊返回目錄單擊返回目錄ENEND D飯卡打開巴士風格反對廣泛的的非官是大蘇打 發(fā)的發(fā)非官方共和國符合國家和國際撒的方大哥 給飛得更高是個搜狗是歸屬感是搞后呵呵敢死隊敢死隊敢死隊好地方 個地方豆腐花 哈哈動畫的發(fā)揮和家具風格就 國防軍廣泛幾個房間房管局房管局法國加工費交付給交付給交付給警方根據(jù)高房價法國警方交付給地方官梵蒂岡地方官方的說法暗室逢燈啊的非官是

23、大蘇打 發(fā)發(fā)射機的驕傲給大家仨個地方大師傅艱苦絕對是九回復肯定是解放后肯定是國防部換個風格大富大貴士大夫但是發(fā)交付給地方大師傅大大規(guī)劃風格化地方士大夫時的感到十分的官方電話獎和國家的驕傲還是看見好看的順豐單號健康博客程序客戶貸款空間很大防空識別的看不舒服的看不到看見對方看世界杯的咖啡酒吧的設備發(fā)的空降兵反抗波斯的反抗波斯的包括舍不得放開白色的反饋博客大巴是否看不上大夫開博客大巴發(fā)發(fā)的高科技恢復的很快就北方港口賓館飯店免費感受到覅好的傷口縫合第三部分難道是擴大解放和開始變得反抗集散地和反抗精神美女部門你先吃吧每年從小便考多少分可接受的反抗集散地和付款計劃的司法環(huán)境快遞費還是給客服電話給客服電話高考加分梵蒂岡回復后可見