体育与物理

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  “老师,你说的摩擦力我们物理老师也说过。”一次单杠课上学生讲的话让笔者忽然豁然开朗。在体育教学实际中,物理知识无处不在,体育与物理之间存在着密不可分的关联。
  
  足球是学生喜欢的运动项目之一,在欣赏比赛时,除了为自己喜爱的球队、球星呐喊助威和每一个进球激情狂欢
  外,有没有想过用物理的眼光来欣赏它?足球运动包含太多物理知识。“球为什么会越滚越慢?”“运动员绊倒时为什么会前倾?”“球在下落后,为什么每次上升的高度都比上一次低?”等等,这些都是用物理知识来解释的。在比赛过程中,运动员相互碰撞跌倒后,常看到运动员双手抱腿,在地上翻滚。这时,队医就会迅速进场,从药箱中取出一只瓶子,对着球员的伤痛处喷出一股白雾,一会儿伤员疼痛消失,就可以重新入场比赛。实际上这是因为瓶中装的是“冷气雾镇痛”,它是由氟氯甲烷配一些镇痛治伤药组成,这种药液从喷嘴喷到伤处时,迅速汽化成雾状。由于汽化要吸收大量的热量,运动员受伤处温度将急剧下降,血管收缩,神经麻痹,于是痛感就很快消失。有时球在空中划着美丽的弧线,直挂球门死角。那么球为什么在空中划着美丽的弧线呢?那是因为运动员在踢球时,用脚的内侧或外侧摩擦球使球在空中水平方向运动,这样就造成球的水平两侧的气流速度大小不一样,根据气体流速与压强的关系,空气对球在水平方向上的力的大小也就不一样,所以球在前进的同时,还在与球前进方向垂直的水平方向上发生弯曲,从而造成“美丽的弧线”。
  在短距离体育教学中总是会用到钉子鞋,一双不起眼的鞋子也离不开物理知识,跑步快慢与步幅和步频有直接关系,而在步幅、步频一定的情况下,穿钉子鞋与不穿钉子鞋有着巨大的差别:双脚与地面的摩擦力大小,穿钉鞋跑步可增大摩擦,若鞋底较滑,摩擦力小,不利于跑步。与摩擦力相关的还有穿着衣服游泳阻力较大,游得慢,游泳时戴游泳帽,穿游泳衣等。
  乒乓球运动中也存在着物理原理,接球、击球时球从运动到静止,从静止到运动,力能改变物体的运动状态。球击中网,网会发生变形,力能使物体发生形变。当乒乓球瘪了,放入热水中一烫,就会恢复原状,气体的热胀冷缩现象。从高出落下,再回升势能→动能→势能。越高的地方落下,转化成的动能越大,被反弹上去越高,是能的转化和守恒定律。
  当看到滑水运动员在水面上乘风破浪快速滑行时,有没有想过滑水运动员站在滑板上为什么不会沉下去呢?滑水运动员在滑水时,总是身体向后倾斜,双脚向前用力蹬滑板,使滑板和水面有一个夹角。当前面的游艇通过牵绳拖着运动员时,运动员就通过滑板对水面施加一个斜向下的力。而且,游艇对运动员的牵引力越大,运动员对水面施加的这个力也越大。因为水不易被压缩,根据牛顿第三定律(作用力与反作用力定律),水面就会通过滑板反过来对运动员产生一个斜向上的反作用力。这个反作用力在竖直方向的分力等于运动员的重力时,运动员就不会下沉。因此,滑水运动员只要依靠技巧,控制好脚下滑板的倾斜角度,就能在水面上快速滑行。
  跳远是田径运动最传统的项目之一,在这一项目中运动员的先天素质无疑是最主要的,影响跳远的2个最重的因素是速度和跳跃高度,然而跳远项目也是跟物理离不开的,它包括起跳角、空气阻力、能量守恒定律、能量转化、速度等等相关内容。
  射击“三点一直线”在射击比赛中,运动员要取得好成绩,就必须掌握“三点一直线”的原理,即眼睛看到瞄准点、准星尖和标尺缺口三者重合再进行射击。这符合光的直线传播规律。
  再来说一下跑步的原理。假定一个人正在用一只脚站立着,而且假定他用的是右脚。现在,假定他提起了脚跟,同时把身体向前倾。这时候,从他的重心引下的竖直线自然要越出脚的底面的范围,人也自然要向前跌倒;但是这个跌倒还没有来得及开始,原来停在空中的左脚很快移到前面,并且落到从重心引下的竖直线前面的地面上,使从重心引下的竖直线落到两脚之间的面积中间。这样一来,原来已经失去的平衡恢复,这个人也就前进一步。这个人自然也可以就是这样停留在这个相当吃力的状态。但是假如他想继续行进,那么他就得把身体更向前倾斜,把从重心引下的竖直线移到支点面积以外,并且在有跌倒倾向的同时,重新把一只脚向前伸出,只是这一次要伸的不是左脚,而是右脚──于是又走了一步,就这样一步一步走下去。因此,步行实际上是一连串的向前倾跌,只不过能够及时把原来留在后面的脚放到前面去支持罢了。
  体育跟物理是分不开的,教师在上体育课的同时不但要发现、学习、思考,在锻炼中学习,同时要把学习到的物理知识运用到实际的体育课堂中。
  (作者单位:山东省淄博市临淄区第八中学)
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