胡海濤 喻孜

羽毛球高吊殺中的簡明物理學原理及教學實踐

胡海濤 喻孜

（南京林業(yè)大學，江蘇 南京 210037）

文章探討羽毛球高吊殺中的簡明物理學原理?；诹黧w力學理論，羽毛球雖然初始速度較大，然而減速很快?；趧恿慷ɡ?，在被動高遠球和殺球過程中，為獲得較高的球速，要增加擊球力量，更重要的是要縮短球拍和球的接觸時間；而吊球貼網的關鍵是獲得較低的球速，要減小擊球力量，并增加球拍和球的接觸時間。在教學實踐中發(fā)現，將物理學原理融入教學中，學習者能更好理解羽毛球技術，獲得更好的學習體驗。

羽毛球，高吊殺，物理學原理

羽毛球是我國傳統(tǒng)優(yōu)勢項目，在國內有很高的人氣[1]。近年來，隨著經濟發(fā)展，人們生活水平提高，參與羽毛球活動的人越來越多。羽毛球技術有很多，在這些技術中，高遠球、吊球和殺球（通常簡稱為“高吊殺”）是最基本的技術，在實戰(zhàn)過程中運用最多。因而，人們對高吊殺技術進行了各類研究[2,3]。文獻[2]側重于對訓練模式進行探討，文獻[3]則通過分析訓練過程中采集而來的生物學信號，分析運動負荷。這些研究都著眼于直接提高運動員競技成績。本文旨在探討羽毛球高吊殺中的簡明物理學原理，并討論在教學過程中如果對羽毛球高吊殺做原理性的解釋，是否能夠幫助學習者更快的學會羽毛球技術。

1 羽毛球的球速

羽毛球是球速最快的運動，職業(yè)運動員殺球時，羽毛球脫離拍面的初始球速可達到300km/h?？墒菫槭裁丛趯嶋H對抗過程中，很多運動員都能輕松接起殺球呢？

根據流體力學理論，羽毛球在空中會受到空氣阻力，

f=?12Cdρv2（1）

式中Cd代表空氣阻力系數，ρ為空氣密度， v代表羽毛球的速度，g代表重力加速度，m代表羽毛球質量。從上式中可以看到，羽毛球受到的空氣阻力正比于速度的二次方。在球類運動中，由于羽毛球質量輕，因此殺球時羽毛球脫離球拍拍面瞬間的初始速度非?？?。然而，由于羽毛球所受的空氣阻力正比于速度二次方，羽毛球受到的阻力也非常大。因此羽毛球同時也是減速最快的球類運動。根據文獻[4]的模擬結果，假設初始階段，羽毛球的速度為100m/s，在0.1s內球速就會降低為10m/s。因此，在羽毛球競技時，想要提高回球質量，就必須想方設法的提高羽毛球的初始球速，因為羽毛球減速很快，如果沒有一個較大的初始速度，球過網后球速過低，對手就會贏得充分的準備時間。

2 如何獲取較大的球速

如果羽毛球能夠獲得一個較大的初始速度，會在回球時占據優(yōu)勢。如何獲取較大的球速？在擊球時，羽毛球和球拍會進行碰撞。根據牛頓運動定律，可以得到動量定理的微分表達式：

ΔP=F Δt (2)

（2）式中ΔP 代表羽毛球碰撞時動量的改變量，F代表球拍對球的平均作用力，Δt代表球和球拍作用的時間

。動量P可以由下式定義：P=mv, （3）

m代表羽毛球質量，v代表羽毛球運行速度

從（2）式和（3）式可以分析得到，羽毛球運行速度，依賴于兩個因素：作用力和作用時間。

增加球拍和球的作用力。這就需要運動員平時加強力量訓練，這樣就能在揮拍時，提高提高拍面的擊打力。這是很多初學者都會在訓練中刻意注意到的。然而，很多初學者使出了很大的力量，可是擊球后并未獲得很大的球速。這是因為他們忽略了第二個因素：作用時間。如果拍面和球接觸時間過長，根據（2）式，羽毛球獲得的動量就會變小，再根據（3）式可得，羽毛球的速度就會降低。因此，在擊打羽毛球時，為了獲取較高的球速，需要在擊球瞬間使力量集中，讓拍面把力量都傳遞到球頭上，使羽毛球迅速脫離拍面，就好像拍子“制動”一樣。這種“制動”，在被動高遠球和殺球中經常會使用。

3 吊球貼網的關鍵

吊球需要球盡量的貼網。羽毛球脫離拍面后會做拋體運動。羽毛球貼網即是要求羽毛球盡快的落地。因此，與殺球不同，吊球需要球獲得較低的初速度。根據公式（2）和（3），要做的是降低拍的打擊力量，同時盡可能的延長拍面與球的作用時間。因此，在吊球技術中，往往會要求擊球時球拍“包裹”球頭，這種包裹實質上可以起到延長拍面和球接觸時間的作用。

4 教學實踐

將羽毛球高吊殺的物理學原理融入教學后，學習者有多大的認同度呢？筆者在實際教學過程中做了嘗試。在大學羽毛球課堂中，筆者在教學環(huán)節(jié)中引入了物理學原理的教學，并設計了問卷進行調查。問卷問題為“物理學原理對自己學習羽毛球是否有幫助”。要求被調查者做出選擇評價，選項有 “非常有用”“一般”和“沒用”三類。調查樣本數為300人。將樣本按照性別和文理科專業(yè)進行分類統(tǒng)計。統(tǒng)計樣本分類結構及統(tǒng)計結果如表1。

表1 樣本結構

理工科文科 男生100人55人 女生55人90人

表2 男女生統(tǒng)計結果

非常有用一般沒用 男生90人60人5人 女生70人70人5人

表3 文理科統(tǒng)計結果

非常有用一般沒用 文科70人65人10人 理工科90人65人0人

表4 總樣本統(tǒng)計結果

非常有用一般沒用 160人130人10人

從表2和表3可以看到，不同種類人群對羽毛球高吊殺的物理學原理是否有用，有不同的主觀感受。男生群體中，認為非常有用的人數為90人，占比58%，認為一般的人數為60人，占比39%，而認為沒用的人數為5人，占比3%。女生群體中，認為非常有用的人數為70人，占比48%，認為一般的人數為70人，占比48%，而認為沒用的人數為5人，占比4%。與男生相比，女生對理工科公式和原理興趣稍弱，因此，認為非常有用的人數占比稍低。如果把樣本按照學科專業(yè)分為理工科和文科來進行統(tǒng)計，文科群體中，認為非常有用的人數為70人，占比48%，認為一般的人數為65人，占比45%，而認為沒用的人數為10人，占比7%。女生群體中，認為非常有用的人數為90人，占比58%，認為一般的人數為65人，占比42%，認為沒用的人數為0人。與文科生相比，理工科學生認為非常有用的人數占比偏高。

總的樣本數統(tǒng)計結果如表4所示。認為非常有用的人為160人，占比53%，認為一般的人數為130人，占比43%，認為沒用的人數為10人，占比4%。

因此，綜合表2、表3和表4，可以看出，雖然不同群體因為各自的文化專業(yè)背景，對羽毛球的物理學原理是否有幫助具有不同的主觀感受，但是，總的來說，在羽毛球教學中加入對高吊殺物理學原理的講解對學生學習的主觀感受能產生積極作用。

那么實際的教學效果又是如何呢？筆者在實際教學課程中，選取了兩個教學班，每個班30人，一共60人，做了教學對比。在授課過程中，一個班(下文中編號為“甲”)在教授高吊殺技術時會進行物理學原理的講解，另外一個班(下文中編號為“乙”)在教授高吊殺技術時則只會講解動作要領不做原理性的剖析。最后對高吊殺動作進行考核。考核方式為10個球，讓每位學生完成高吊殺技術動作，最后根據擊球效果進行評分。評分等級為A、B和C（A等級最高，B次之，C最低）。最后統(tǒng)計學生的成績，結果見表5。

從表5可以看到，甲班的成績明顯優(yōu)于乙班，這說明，在教學中加入物理學原理的講解是客觀有效的。

表5 成績統(tǒng)計結果

ABC 甲班10人15人5人 乙班6人18人6人

5 結論

基于流體力學理論，羽毛球雖然初始速度較大，然而阻力正比于速度二次方，因此羽毛球是減速最快的球類運動。基于動量定理，在被動高遠球和殺球過程中，為了獲得較高的球速，需要增加擊球力量，但更重要的是需要縮短球拍和球的接觸時間，也就是合理的運用“制動”。而吊球貼網的關鍵是獲得較低的球速，這就需要減小擊球力量，同時增加球拍和球的接觸時間。把這些物理學原理融入了大學課堂的教學中，發(fā)現如果在教學過程中對高吊殺的物理原理做簡要解釋，有助于學習者加深對羽毛球技術的理解，從而更快掌握羽毛球的高吊殺技術。

[1]傅小惠，王佳賓，張林.我國群眾性羽毛球運動現狀與對策研究[J].成都體育學院學報，2008,34(4)：47-50.

[2]陳其遒.高殺、殺吊組合球路練習[J].羽毛球，2018(3)：84-85.

[3]王聰,秦學林.基于TRIMP的羽毛球訓練及比賽負荷監(jiān)控[J].體育與科學,2013(6):73-78.

[4]徐寧,王山水,劉平.球類物體在空氣中飛行阻力的應用研究[J].應用物理,2019,9(2):7.

Brief Principle of PhysicsofBadminton High Drop Smash and It’sTeaching Practice

HU Haitao, etal.

(Nanjing Forest University, Nanjing 210037, Jiangsu, China)

胡海濤（1981—），碩士，講師，研究方向：體育教學、體育數據分析。

喻孜（1981—），博士，副教授，研究方向：理論物理學。