体育运动中的物理知识

陈敬艳 陈庆丰 齐海燕 陈红君

（1.长春师范大学物理学院，吉林 长春 130032；2.东北师范大学附属中学，吉林 长春 130117）

0 引言

很多人都喜欢体育运动，但是有很多人不懂其中运用到的物理知识。目前的物理教学中缺乏与体育运动相结合，使得很多学过物理的人不懂得体育运动中的物理知识。随着人们生活水平的提高和社会的发展，体育运动越来越流行，越来越被重视。体育运动中蕴涵许多物理知识，体育工作者和教练为了提高体育比赛中的成绩，总结出来很多物理学知识运用到体育赛事中，达到最省力、最高效的目的。[1]乒乓球，篮球，足球，网球，滑冰，拔河，跳高，等运动在我们日常生活很常见，这些运动的普及和提高，关系到全民的身体素质，也关系到国家的荣誉。[2]

1 乒乓球中的物理知识

乒乓球是中国的国球，也是世界流行的球类体育项目，我国在乒乓球历史上占有很高的地位。在乒乓球运动中用到了很多物理知识，譬如，将一踩瘪的乒乓球，放在热水里，里面的气体由于温度升高，体积膨胀，会使乒乓球复原。这一现象充分体现了气体的热胀冷缩的特点，使得同学对热学知识充分理解，更为运动员在训练中充分使用乒乓球提供了理念依据。在乒乓球比赛中发球的好坏，是运动员取得胜利的必要条件，运动员发球过程中乒乓球的运动分为四个阶段：

第一阶段：将乒乓球竖直上抛后，到达一定高度，运动过程中乒乓球的动能在减小，重力势能在增加，最高点处动能为零，重力势能最大，动能转化为重力势能。

第二阶段：乒乓球由最高点处静止下落直到接触球拍的瞬间，球的高度越来越小，速度越来越大，这个过程中乒乓球重力势能逐渐变小，动能逐渐变大，重力势能转化为动能。

第三阶段：乒乓球由接触到球拍发生弹性形变的最大时刻这个过程中乒乓球的速度越来越小，而它的弹性形变越来越大，动能逐渐变小，弹性势能逐渐变大，因此是动能转化为弹性势能。

第四阶段：由弹性形变最大至恢复原状。这个过程中乒乓球的弹性形变越来越小，它的速度越来越大。动能逐渐变大弹性势能逐渐变小，因此，它是弹性势能转化为动能。同时，球拍给乒乓球施加了外力的作用使球飞速的运动出去。探讨了能量的相互转化，通过发球的高度，球的弹性变形的状况改变球的速度变换发球技术，学会了物理知识，提高了发球不平。

2 举重中的物理知识

在举重比赛中，运动员上场前总要在手上擦些“白粉”。这种白色粉末叫“碳酸镁”，通常又称为“镁粉”。碳酸镁的质量很轻，具有很强的吸湿作用。运动员在比赛中，手掌经常会出汗，这对体操和举重运动员来说是个非常不利的因素，因为湿滑的掌心会使摩擦力减小，使运动员握不住器械，不仅影响动作的质量，严重的时候还会使运动员造成失误，甚至受伤。碳酸镁的作用就是吸去掌心的汗水，同时增加掌心与器械之间的摩擦力。这样，运动员就能握紧器械，有利于提高动作的质量。

举重的基本原理是应用经典力学方法建立搬举动作的力学模型，定义下肢与地面夹角θ 为广义坐标，考虑均匀举重方式，假定重物提升y1 和躯干角α 与θ 的微分约束关系，通过对多刚体系统动力学方程求解，求得髋角β 的加速度曲线及髋部的内力和内力矩，并求得便于深入讨论力学及理解析表达式。通过分析表明，举重动作髋部内力、内力矩大小主要和举重时角加速度有关，尽量控制以均匀方式举重方式是举重的理想方式。

3 拔河中的物理知识

在拔河比赛中是不是哪一队的力气就一定能胜利呢？这并不是个简单的力量相加的问题。根据作用力与反作用力原理，参加拔河的两个队伍中A 对B 施加了多大拉力，B 对A 也同样也产生一样大小的反作用力。可见，双方之间的拉力并不是决定胜负的因素。通过受力分析，当所受的拉力小于与地面的最大静摩擦力就不会被拉动。所以如何增大与地面的摩擦力是胜负的关键。大家知道，静摩擦力与两个值是成正比，一是摩擦系数，二是对接触面的压力。于是要设法增大上述两项值才能赢得比赛，首先，队员的体重越重对地面的压力就越大，静摩擦力也会随之增大。其次，要穿上鞋底花纹较深较大的鞋子，也可以增大摩擦系，使摩擦力增大。

4 跳高中的物理知识

跳高的姿势经历了由滚式、跨越式、剪式、背越式的演变。这一次又一次的演变，是向着“能量最低原理”方向努力的。每一次的演变都使人体重心降低了，由于机械能守恒定律，一定量的动能只能转化成一定量的势能，所以要用同样的动能跳过更高的杆，唯有降低运动员过杆时的重心，所以人们一次次的找出使人体重心降低的方法。这就是人们更好地应用物理知识的结果。

5 结束语

除了这些运动之外，还有很多体育运动中都运用到了物理知识。物理学既是一门实验科学，又是一门应用科学，体育运动不仅是以身体练习为基本手段，以增强人的体质，促进人的全面发展有组织的社会活动群众体育，还是竞技体育，代表着国家。因此，体育运动中蕴涵着许多物理知识，了解和掌握物理学知识，进而将其运用到体育运动中，在生活中学习知识，在运动中体验知识，在比赛中发挥知识，不但会让物理贴近学生，让学生更加喜欢体育运动，而且对体育运动的发展具有重要意义。

［1］王则珊.学校体育理论与研究[M].北京：北京体育大学出版社，1995.

［2］乔际平，刘甲岷.物理创造思维能力的培养[M].北京：首都师范大学出版社，1998.