柴鯤渤

摘要：物理是與人類生產(chǎn)生活聯(lián)系非常緊密的科學(xué)。生活中的很多現(xiàn)象，都可以用物理知識(shí)進(jìn)行解釋。鑒于此，筆者積極踐行“走出課堂、走進(jìn)生活，不做只會(huì)讀書(shū)的機(jī)器”，以親身參與的競(jìng)技運(yùn)動(dòng)為切入點(diǎn)，對(duì)常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，總結(jié)其中蘊(yùn)藏的物理知識(shí)和原理，進(jìn)一步提升自身分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：競(jìng)技運(yùn)動(dòng) 物理知識(shí)

物理作為一門(mén)自然科學(xué)，與人類生產(chǎn)生活聯(lián)系非常密切。只要用心觀察，生活中到處都是物理的影子。對(duì)于當(dāng)代高中生而言，運(yùn)用學(xué)過(guò)的物理知識(shí)解決實(shí)際生活中的問(wèn)題，能夠不斷提高自身觀察、分析、解決問(wèn)題的能力。

一、物理知識(shí)解釋短跑、游泳的動(dòng)作要領(lǐng)

短跑和游泳是較為常見(jiàn)的體育運(yùn)動(dòng)，其中就包含了許多物理知識(shí)，分析其動(dòng)作要領(lǐng)，就能深刻理解課堂上所學(xué)習(xí)到的物理原理。首先，短跑運(yùn)動(dòng)。短跑，以最快的速度，跑完規(guī)定的距離，屬于極限強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。起跑是贏得短跑的關(guān)鍵點(diǎn)，目的是獲得向前沖力，使身體迅速擺脫靜止?fàn)顟B(tài)，為起跑后加速創(chuàng)造有利條件。想要獲得最大的向前沖力，首先要確保起跑向前推力要足夠大。因此，起跑姿勢(shì)顯得尤為重要。目前，比較推崇的蹲踞式，使地面（或助跑器）對(duì)足部的支持力作用于人體的重心，從而獲得足夠大的向前推力。然后，游泳運(yùn)動(dòng)。游泳，憑借浮力，通過(guò)肢體運(yùn)動(dòng)使身體有規(guī)律地在水中運(yùn)動(dòng)。在競(jìng)技游泳中，要想獲得前進(jìn)的動(dòng)力，主要依靠下肢的前后擺動(dòng)。這可以用牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律來(lái)解釋，在作用力與反作用力的作用下，雙腳向后蹬水時(shí)，水受到的作用力是向后的，人同時(shí)受到水的反作用力，向前游動(dòng)。但是，在自由泳過(guò)程中，下肢運(yùn)動(dòng)的方向是上下的，但依然能夠獲得向前的推進(jìn)力。這又是為什么呢？其實(shí)，應(yīng)用物理知識(shí)很容易解答這個(gè)問(wèn)題。在下肢上下拍打水面的過(guò)程中，左右腳打水的方向不同，雙腳受到的力是斜向前的，但是雙腳受力的分力是向前的，所以人就能夠向前游動(dòng)。

二、物理知識(shí)解釋拔河比賽的勝負(fù)關(guān)鍵

拔河比賽，絕大多數(shù)人都會(huì)認(rèn)為比的是力氣。然而用物理原理對(duì)拔河比賽進(jìn)行分析，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題并非那么簡(jiǎn)單。首先根據(jù)牛頓第三定律可知，在一條直線上的作用力與反作用力大小相等，方向相反。也就是說(shuō)，在拔河過(guò)程中雙方受到的拉力大小是一樣的，并不會(huì)因?yàn)槟姆降牧獯缶蜁?huì)對(duì)對(duì)方施加更大的拉力。因此，雙方力氣的大小并不是比賽勝負(fù)的決定性因素。如果，將拔河比賽兩隊(duì)隊(duì)員看成一個(gè)整體進(jìn)行受力分析，就可以看出，能否被拉動(dòng)的關(guān)鍵取決于隊(duì)員與地面的最大靜摩擦力。如果靜摩擦力大于拉力，則不會(huì)被拉動(dòng)；如果靜摩擦力小于拉力，則會(huì)被拉動(dòng)。由此可見(jiàn)，拔河隊(duì)員與地面的摩擦力才是勝負(fù)的關(guān)鍵。因此，拔河取勝最簡(jiǎn)單的方法就是增大摩擦力。一是，增加隊(duì)員的體重，體重越大，對(duì)地面的壓力越大，摩擦力也越大。二是，穿上底部有凹凸不平紋路的鞋子，使得摩擦系數(shù)變大，摩擦力也隨之增大。三是，腳使勁蹬地，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)地面產(chǎn)生超過(guò)自己體重的壓力，使得摩擦力增加。四是，在發(fā)力時(shí)身體向后仰，借助對(duì)方的拉力來(lái)增大對(duì)地面的壓力，實(shí)現(xiàn)摩擦力的增加。

三、物理知識(shí)解釋劃水運(yùn)動(dòng)滑板不下沉原因

你是否也一樣思考過(guò)為什么滑水運(yùn)動(dòng)員能夠在水面上乘風(fēng)破浪快速滑行，而且站在滑板上不會(huì)沉下去呢？最主要原因就在這塊小小的滑板上。首先滑水運(yùn)動(dòng)員在滑水時(shí)，身體是向后傾斜的狀態(tài)，而雙腳向前用力蹬滑板。這樣就使滑板和水面形成一定的角度，當(dāng)有外力拖動(dòng)運(yùn)動(dòng)員時(shí)，運(yùn)動(dòng)員就通過(guò)滑板對(duì)水面施加了一個(gè)斜向下的力。根據(jù)牛頓第三定律（作用力與反作用力的原理），水面就會(huì)通過(guò)滑板反過(guò)來(lái)對(duì)運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生一個(gè)斜向上的反作用力。而且，外部作用力對(duì)運(yùn)動(dòng)員的拉力越大，運(yùn)動(dòng)員對(duì)水面施加的向下的力也越大。當(dāng)反作用力在豎直方向的分力與運(yùn)動(dòng)員的重力相同時(shí)，運(yùn)動(dòng)員受力平衡就能在水面上快速滑行。

四、物理知識(shí)解釋足球運(yùn)動(dòng)中弧旋球

在足球比賽中，最精彩的部分就是罰前場(chǎng)直接任意球。進(jìn)攻方的主罰球員，要將足球射入防守方五六個(gè)球員組成的“人墻”之后的球門(mén)。被射出的足球能夠繞過(guò)“人墻”，在即將偏離球門(mén)飛出的瞬間，又會(huì)旋轉(zhuǎn)沿弧線拐彎在守門(mén)員的防守死角射入球門(mén)。這就是神奇的弧旋球，又被稱為香蕉球。這里面蘊(yùn)藏的物理原理又是什么呢？首先在罰球的時(shí)候，運(yùn)動(dòng)員并不是踢足球的中心位置，而是偏向一側(cè)踢，更多的是用腳背摩擦足球。這樣，踢出的足球在前進(jìn)的同時(shí)不斷地旋轉(zhuǎn)，由于足球與空氣的摩擦，帶動(dòng)周圍的空氣一起旋轉(zhuǎn)?？諝饬飨鄬?duì)于向前運(yùn)動(dòng)的球來(lái)說(shuō)除了向后流動(dòng)外，還隨著被球旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)的四周空氣環(huán)流層在球的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，在球一側(cè)的空氣除了向后的平動(dòng)外還有足球旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的向后的轉(zhuǎn)動(dòng)，兩者方向一致；而在球的另一側(cè)，平動(dòng)速度（向后）與轉(zhuǎn)動(dòng)速度（向前）方向相反，因此球一側(cè)的空氣速度要大于球另一側(cè)的空氣運(yùn)動(dòng)速度。由伯努利方程可知，氣體的流速越大，壓強(qiáng)越小。足球兩側(cè)空氣流速不同，壓強(qiáng)也不同，足球就向著壓強(qiáng)小的一側(cè)拐彎，這就是神奇的“香蕉球”。

五、結(jié)語(yǔ)

在此次研究中，筆者對(duì)短跑、游泳、拔河、滑水、足球等常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)，從物理層面上進(jìn)行了解釋和分析，有力推動(dòng)了學(xué)以致用、理論聯(lián)系實(shí)際能力的提高。

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（作者單位：石家莊二中實(shí)驗(yàn)學(xué)校）endprint