物理學原理在體育運動中的應(yīng)用分析

陳美

摘 要：素質(zhì)教育改革促進了學校體育運動的蓬勃發(fā)展，體育運動旨在鍛煉提高學生的身體素質(zhì)，促進身心健康發(fā)展，為此就必須要科學合理的組織開展體育運動，將物理學原理運用其中，學生的體育運動技能會得到顯著提升，同時也能在很大程度上避免出現(xiàn)運動損傷事故。在體育運動過程中可以將運動學、杠桿原理、力學、機械能守恒定律等物理學原理進行運用，指導學生更高效地開展體育訓練。本文主要圍繞物理學原理在體育運動中的應(yīng)用進行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：物理學原理;體育運動;應(yīng)用

在現(xiàn)代社會的進步和發(fā)展背景下，我國的體育事業(yè)得到良好的發(fā)展，并且在素質(zhì)教育改革背景下，學校教學更是社會上引發(fā)了一股“體育熱”，加強學生的體育運動訓練逐漸成為當前中小學教學中的重要內(nèi)容。為了更加科學合理的開展體育運動教學，就應(yīng)該在科學原理的指導下開展，其中將物理學原理運用到體育運動中，能夠幫助學生更好的理解和掌握體育運動技巧方法，這樣能夠提高體育訓練的科學性，促進學生身體素質(zhì)得到更好的鍛煉發(fā)展。

一、物理杠桿原理在體育運動中的應(yīng)用

物理杠桿原理在生活中的運用比較普遍，對于大多數(shù)人來說也不是很陌生，該原理主要包括阻力臂、動力臂、支點、阻力點和動力點幾個要素。人體內(nèi)也有杠桿，并且表現(xiàn)形式較為多樣，主要包括省力杠桿、平衡杠桿和速度杠桿等，其中速度杠桿最為典型。速度杠桿動力臂要弱于阻力臂，需要耗費的力量較大，但是能夠保證人體手腳獲得角度運動速度和幅度。例如在鉛球、鐵餅、標槍這些投擲類體育項目中，運動員就應(yīng)該充分運用杠桿原理，在最后投擲動作上要充分展開上臂，確保阻力臂最大，同時以肩關(guān)節(jié)為支點，肩部肌肉附著點為動力點，這樣就形成了一個人體速度杠桿，可以顯著提升物體運動速度，投擲物體的距離更遠[1]。鏈球項目成績要高于擲鐵餅的成績，其原因就是鎖鏈的存在增加了阻力臂，同理，在羽毛球運動中要抓住球拍的底端也是如此。

二、物理運動學在體育運動中的應(yīng)用

依據(jù)物理運動學原理，轉(zhuǎn)動半徑和角速度決定了線速度的大小，人體的每個動做都是通過關(guān)節(jié)周轉(zhuǎn)動實現(xiàn)的，人體也是一個骨杠桿，在阻力臂及轉(zhuǎn)動半徑加大的過程中，運動員的手腳能夠產(chǎn)生更大的速度力量。例如對于跳遠和投擲標槍、鐵餅的體育運動項目來說，為了跳躍或投擲距離更遠，獲得更好的成績，就必須要遵循物理運動學原理。通過對斜拋公式分析可以得出，初速度、角度與重力加速度是基本要素，其中，跳躍或投擲的距離與初速度的平方是正比例關(guān)系，初速度越大，也就會越遠[2]。因此，在開展跳遠或投擲類體育運動訓練的過程中，就需要重點對學生進行初速度的訓練，這樣的訓練方式才會是更為科學的，才能指導學生獲得更好的運動成績。另外，角度因素也是需要特別注意的，而且不同項目在出手角度也是存在差異的，跳高項目的跳角最大值為45°，跳遠的起跳角度為20°，斜拋類項目需要考慮地斜角和空氣阻力等影響因素，一般出手角度范圍為38°～42°，擲鐵餅最佳出手角度應(yīng)在30°～35°之間。

三、物理動力學在在體育運動中的應(yīng)用

動力學在物理學中是一個重要內(nèi)容，牛頓運動定律是最為主要的物理動力學原理，應(yīng)該運用其指導體育運動的開展。依據(jù)牛頓第一定律，物體運動中會產(chǎn)生慣性，所以長跑運動中應(yīng)該保持勻速前進，借助慣性的力量持續(xù)向前，可以消耗更少的體力。依據(jù)牛頓第二定律，物體運動加速度與合外力是正比例關(guān)系，并且如果物理質(zhì)量越小，加速度也會更大。在體育運動過程中，各種體育器械的質(zhì)量是不變的，所以就必須要通過提高加速度獲得更大的運動力量，實現(xiàn)更好的運動成績。例如在跳高、跳遠或投擲類運動中，都需要通過前期的快速助跑確保加速度最大化，這樣在跳躍或投擲的時候才會產(chǎn)生更大的力量支持。依據(jù)牛頓第三定律，物體運動前會與地面產(chǎn)生摩擦力，這種作用力和反作用力的方向相反，共同推動物體前進[3]。例如在跳遠的時候，人體需要在用力蹬地的時刻獲得反作用力，從而讓人體更有力量能夠跳躍的更遠。在投擲器械的時候也同樣需要蹬地所獲得的反作用力，可以扔的更遠，相反，如果在投擲的瞬間雙腳離開了地面，那么就無法將蹬地力量傳遞到體育器械上，導致運動成績不高。

四、物理機械能守恒定律在體育運動中的應(yīng)用

依據(jù)物理機械能守恒定律的原理，在撐桿跳項目運動中，遠動員主要依靠重力勢能獲得力量，首先要在助跑中獲得動能，支持起跳瞬間的重力勢能，在離開地面后，運動方向和機械能形式發(fā)生了變化，助跑中的動能轉(zhuǎn)化為了撐桿的彈性勢能，并且在身體上升超過一半后，多數(shù)動能又轉(zhuǎn)化為了彈性勢能與重力勢能，在落到墊子上后機械能保持不變。所以，在撐桿跳體育運動訓練中，助跑的加速度是需要重點訓練的內(nèi)容，只有獲得最大化的加速度，才能提供充足的重力勢能，在跨越橫桿時有更大的力量，從獲得更高的成績。

綜上所述，在體育運動訓練開展過程中，應(yīng)該注重將物理學原理運用其中，結(jié)合學生的個體差異，科學合理地組織開展體育訓練，在避免學生身體受到傷害的同時，促進學生的體育運動技能水平得到提高，更好地展現(xiàn)體育運動的獨特競技魅力。

參考文獻：

[1]錢鋒.物理學原理在體育運動中的應(yīng)用[J].中學物理教學參考，2015（10）：55-56.

[2]宋萌.淺談運動學原理在體育運動中的應(yīng)用[J].中學物理教學參考，2016（05）：79

[3]田程化、費真橋、廖文豪.力學原理在體育教學與訓練中的應(yīng)用[J].中學物理教學參考，2018（02）：120