物理研究性课题-物理与体育-体育中的物理原理-跳高-乒乓球-实例分析课件.ppt

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1、物理与体育,物理研究性课题,制作人：李梦版权所有 不得复制,体育与物理学联系紧密，物理学原理在奥运场上凸显神威。体育项目中蕴含了大量的物理知识，比如说吧，跳水，体操中的“转”和“翻”，在乒乓球运动中的旋转球，球的转动，跳远运动员在空中的胯部动作，跳高运动员的起跳动作等等，对其研究有助于运动员提高成绩。现代体育也是科技竞争的体育，物理学在其中发挥了非常重要的作用。在我们平时的体育锻炼中的许多现象都可以用物理学知识来解释，而我们研究它对于我们的物理学习也有非常大的好处，当然，这对我们的动手动脑能力，自主探究能力等等也都是巨大的挑战。此次研究性学习我就列举了两种体育运动的实例，并稍作粗略的分析、计算

2、，得到了一些结论。单击返回目录,课题概述,我们希望在研究性学习中我们能用自己有限的知识解决一些实际问题，解释一些体育运动中常见的简单现象，通过查阅资料、咨询各科老师、体育教练，尽可能深入的去观察解释一项或几项体育运动，从而培养良好的科学素养，锻炼自己的理论联系实际能力与思考能力，提高自己有关知识的综合能力。,课题目标,单击返回目录,身高只有1.83m的霍尔姆 是跳高场上名副其实的“矮子”，但它有着过人 的技术动作与爆发力以 及良好的悟性，曾越过 2.40米的高度,我国著名跳高运动员朱建华，曾经以2.38米打破当时世界纪录,图片欣赏,单击返回,跳高的基本任务是运用自身能力，通过助跑、起跳、过杆和

3、落地等动作形式，使人体腾越尽可能高的横杆。跳高的技术特征是：由跑转变为跳；由支撑转变为腾空；由水平位移转变为抛射运动。由于跳高运动是由平动和转动两种运动形式完成的一项复杂的空间运动，并具有周期性运动和非周期性运动的双重特征，所以说跳高技术是田径运动技术中最困难的技术之一。我们对背越式跳高的助跑、起跳等因素进行了分析，得出了以下几个方面的结论。,实例一：跳高中的物理原理,背越式跳高,纵观跳高运动的发展史，可以看出跳高技术不断革新和演变的历程，由跨越式到剪式、滚式以及俯卧式，每次变革都使跳高技术更合理、更科学、更能发挥人体的潜在能力。尽管俯卧式技术是比较先进的技术，但自进入80年代以来，背越式战胜

4、俯卧式已成无情的事实。那么背越式技术的优越性在哪儿？为什么说背越式技术是最先进的跳高技术呢？对此，经过查阅资料和计算，我们得到了一些有意思的结果。,我国女子跳高运动员以“剪式”越过1.77米高度，打破当时世界纪录,第一个尝试“背越式跳高”的运动员,资料：跳高运动员能腾起越过横杆，靠的是助跑的惯性力和起跳蹬地的支撑反作用力。由于惯性力的方向是水平向前的，而支撑反作用力是垂直（或近似垂直）向上的，所以起跳后的身体重心沿着一个抛物线轨迹运动。这个抛物线轨迹的高度，取决于起跳时 腾起 初速度和腾起角的大小，也就是说，腾起初速度和腾起角是增加跳高高度的关键。一般说来，应该尽可能增大这两项数值。最大腾起角

5、为90度。然而，由于跳高不是单纯的垂直向上运动，越过横杆还必须有一个向前的力量；再则，还须充分利用水平速 度来增大腾起初速度，因此，腾起角应小于90度。至于腾起初速度，则和运动员的素质和技术的熟练程度密切相关。腾起初速度越大，跳得就越高。当腾起角一定时，腾起初速度是起决定作用的。,跳高&物理,从动作结构上看，背越式在起跳脚放上起跳点瞬间，身体重心比较高而靠近起跳点的垂线。因此，起跳力量的垂直分力比较大，起跳中身体重心升高得快。这些特点可以使背越式运动员在更高的速度下起跳。背越式跳高运动员在完成最后几步助跑时，身体重心轨迹和足掌落地点是沿弧线进行的（见图）。对弧线助跑，我们进行了一些探究,弧线助

6、跑,背越式,与,（1）降低身体重心。背越式最后34步弧线跑，大致作圆周运动。因身体承受离心力作用，致使身体向弧心倾斜，半径越短跑速越快，人体内倾越大，这就自然降低了身体重心。通过调查资料我们知道：身体内倾30度可降低重心13厘米。重心降低，自然加长了起跳时的工作距离。,（2）由于背越过杆的要求，起跳后身体要转成背向横杆的姿势，采用弧线助跑在不影响跑速的情况下，至起跳时身体已成侧对横杆了，这为起跳作好了准备，有利于起跳时的身体绕纵轴旋转。,（3）弧线助跑在起跳时有一个身体由内倾转向竖直的运动，其所产生的法向加速度V1可以加大支撑点的压力，增加起跳效果；所产生的切向加速度V2（离心加速度）有助于向

7、横杆方向的运动（见图）。这是身体起跳后由垂直转为水平的主要动力。,对跳高为什么用,跳高是属于垂直跳跃项目，尽管腾起后受水平速度的影响，但重心轨迹仍按抛物线运动。据运动的独立性,从竖直上抛运动公式我们推导出了决定跳高最大高度的公式 H=Vy2/2g=V02sin2/2g 可以看出，决定重心腾起高度的唯一因素是起跳瞬间的垂直速度。,-从左边的公式可以看出，跳高腾起的高度既依赖于自然弹跳力，又更多地取决于助跑速度在起跳阶段换成腾起初速度的效果。平跑速度越快，转换得越好，获得的腾起高度越大,速度高度,根据功率公式：P=W/t=m v02/t，可以得知较大的垂直速度V0，必然要求有较大的蹬地爆发功率。同

8、时：P=FxS/t（P：功率，W：功，t：时间，m：质量，F：力，S：工作距离。仅考虑了竖直方向的物理量）。,从左边公式可以看出，增加爆发功率的因素有三：一是增大蹬地力F；二是增加蹬地工作距离S；三是缩短起跳时间t。通过以上分析，我们知道，蹬地力量F的大幅度提高，往往造成腿部肌肉过份粗大的弊端，加大工作距离S，必然在起跳前过多下降重心而造成严重减速。所以，缩短起跳时间t，既不增加很多力量，还能取得好的效果。,对于蹬地爆发功率的探究,起跳腾空后人体重心的运动轨迹,跳高起跳时身体腾空离地的一瞬间，其身体重心在空中的运动轨迹抛物线已经确定。此抛物线是由水平方向和竖直方向的合成速度决定的，抛物线的高度

9、取决于起跳蹬伸时的竖直速度，而抛物线的距离则由助跑的水平速度决定的。因此，在跳高运动中起跳的垂直速度越大越好。由抛物线原理得知，跳高运动员一旦起跳腾空后，身体在空中不管做什么动作都改变不了重心的运动轨迹，在空中任何想提高身体重心的努力都是徒劳的。其运动轨迹如下图：,人体在空中的补偿运动及相向运动,既然身体腾空后的重心运动轨迹不能改变，那么跳高的空中动作有何作用呢？在查阅相关资料后，我明白背越式跳高起跳后首先是头和双臂过杆，然后是背、腰、臀部依次移过横杆。为了尽可能利用重心的腾起高度过杆，因此身体某一部分在杆上时，其它部分肢体需尽量垂于杆下，头肩部过杆后即下沉，相应地升高腰背躯干，这就是空中的补

10、偿运动。主动降低部分肢体，而升高一部分肢体，总重心在空中的位置不变。另外，当运动员跳越最大高度，身体在杆上形成“桥”时，为了上举双腿，必须上抬头部和双肩，做以髋为轴的相向运动。相向运动也是补偿运动。（见图）,单击返回目录,用物理学家的眼光看乒乓球，你试过吗？一个小小的摩擦力，居然使乒乓球成为一项世界性的运动。纵观乒乓球发展史，我们发现，科技上一点点微小的进步，居然可以使乒乓球运动发生如此之大的变革。另外，我还得重新看待乒乓球运动员，因为他们能在那么短的时间内进行那么复杂的计算！,实例二：乒乓球中的物理原理,在乒乓球运动中，旋转球是克敌致胜的法宝，那么如何使球能在前进中旋转呢?如图l所示：给物体

11、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的作用下既平动又产生旋转。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。,原理1：力矩与球的旋转,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，拍击球的瞬间向上拉动球拍，则球受F弹和 摩擦力 f。两个力的作用，球在F弹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

12、，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)。实际上在乒乓球运动中的：切、削、搓、拉、带、提等技术动作都是指拍与球接触瞬间使拍与球产生侧向相对运动，从而使球受侧向摩擦力作用，而产生旋转。,原理2：擦力与球的转动,球旋转的强烈程度取决于球与拍发生侧向撞击的速度。乒乓规则要求发球时球必须向上抛起，这时如果把球拍向下切，摩擦球的侧面，球的旋转就会加剧。这是利用了物理中的相对运动、相对速度，在实践中发挥了明显的技术效果。这就是所谓的“合力球”。充分体现“前三板”的威力。这种发球制胜的手段几乎无人能敌。于是引起欧洲选手们的一片抗议和抵制。于是修改规则，发球时

13、，不得在球上升过程中击球。这样“合力球”事实上就被取消了。但是，不允许发合力球之后，运动员们又是怎样发出高速旋转的球呢？调查结论：既然合力球的根本关键是球与球拍相对摩擦的速度，那么，就把球高高地抛起来。因为根据物理规律，如果忽略空气阻力，那么上抛物体的初速度和它下落到这一点时的速度是相同的。既然发球上抛时不准击球，它下落时总不能还不让打呀，只是速度还是那么快，球还是那么转。,合力球与上抛球,前面谈到，是否能把球回击到对方的球台上，而不至出界或落网，关键在于球拍与水平面的夹角。倾角过小，球必落网；倾角过大，球就出界。有时，打球时使用的足惯用的成功的角度，一个好机会一使劲，球就落到界外了。问题出在

14、哪儿了？怎么调整呢？经过思考，我们发现是挥臂动作过大，球拍触球时间过长。根据物理原理，我们猜想这和球速度的增加，和球接触球拍受力的时间长短有关。这就如同步枪的枪管长，子弹受火药气作用时间长，子弹的出膛速度就快，子弹就打得远，而手枪枪管短，子弹速度慢一样。因此，如果球行程过长，就要调整挥臂动作，缩短挥臂行程。总之，乒乓运动的产生和发展都是和力学、运动学紧密相联的，恰当地运用物理知识，能使运动员对球路更加得心应手。,球程弧线与挥拍动作,单击返回目录,这次探究提高了我们的理论联系实际的能力，增强了我们学习物理的兴趣，强化了我们所学的物理知识，让我们学有所用，活学活用。我们发现，生活中物理无处不在，只

15、要我们有一双善于发现捕捉的眼睛，一个勤于思索的大脑，那么我们就能用心体会到物理的奇妙与乐趣。,心得体会,单击返回目录,END,饭卡打开巴士风格反对广泛的,的非官是大苏打 发的发非官方共和国符合国家和国际撒的方大哥 给飞得更高是个搜狗是归属感是搞后呵呵敢死队敢死队敢死队好地方 个地方豆腐花 哈哈动画的发挥和家具风格就 国防军广泛几个房间房管局房管局法国加工费交付给交付给交付给警方根据高房价法国警方交付给,地方官梵蒂冈地方官方的说法暗室逢灯啊,的非官是大苏打 发发射机的骄傲给大家仨个地方大师傅艰苦绝对是九回复肯定是解放后肯定是国防部换个风格大富大贵士大夫但是发交付给,地方大师傅大大规划风格化地方士

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