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。

　　优秀的运动员经过长时间的专业训练，能够很好的控制自己的重心位置。例如，跳水运动员在自由落体的过程中，仍然能自如的完成空翻旋转等高难度动作。人在高速运动过程中，要保持机体的稳定，就必然要降低重心。例如，滑雪运动员总是通过屈膝弯腰来保持平衡。女子平衡木运动员，在做完一个空翻动作后，往往将手臂伸向身体的两侧，使身体尽快恢复到平衡状态。

　　北京奥运会之后，我们国家由重视竞技体育，转变为竞技体育与全民健身并重，特别是把全民健身的开展作为建设体育强国的重要内容。这样的背景之下，我们从培养体育人才的角度讲，体校的责任越来越重大，位置越来越重要。因此，体校学生掌握好科学文化知识就显得更为重要，如果学生能够将掌握的物理知识运用到各类体育项目的训练与实战中，必定会快速地掌握正确的动作和要领，取得更好的运动成绩，同时也会极大地激发他们的学习兴致和运动情趣，为全民健身事业的开展培养出更多的素质全面的优秀人才。

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