物理知識在體育運動中的應(yīng)用

亳州市風(fēng)華實驗中學(xué) 安徽亳州 236800

體育運動主要指的是以身體練習(xí)為基本手段，不斷增強個人的體質(zhì)，促進人全面發(fā)展及精神文明建設(shè)的社會活動。體育運動與物理這門學(xué)科有著緊密的聯(lián)系，各項體育運動中均滲透了多種物理知識。如果我們能夠掌握并了解體育運動中的物理知識，那么我們就可以在今后的運動過程中更好地提高身體素質(zhì)及體育成績，并促進體育運動的穩(wěn)步發(fā)展。

1 慣性定理在體育運動中的運動

慣性定理是高中物理中的重要內(nèi)容，屬于力學(xué)模塊的知識范圍。在體育運動中，很多的項目均涉及到慣性定理，合理運用慣性定理可以提高比賽的成績[1]。比如，對于跳高運動員而言，其常常需要借助一段助跑，然后借助慣性促使身體抬高到可以越過跳高橫桿。在這個過程中，慣性作用為身體提供了動力。在百米賽跑的時候，運動員到達(dá)終點后并不能停在終點線上，而是會繼續(xù)向前奔跑，在一段距離之后才能停下來，這也是因為慣性的作用。鉛球運動員在旋轉(zhuǎn)將鉛球拋出后，身體依舊會按照投擲的方向運動一定的幅度。舉重運動員上舉杠鈴的時候，常常需要用很大的力氣來把握杠鈴的運動狀態(tài)，也就是將杠鈴從靜止的狀態(tài)進入到運動的狀態(tài)[2]。杠鈴一旦進入到運動的狀態(tài)，就需要舉重運動員保證上舉杠鈴時動作連貫，途中若出現(xiàn)停頓，那么不但不能完成舉重，還會導(dǎo)致比賽失敗，這主要因為人身體某部分若受外力的作用，那么身體的其余部分將無法做出相應(yīng)的改變。

2 斜拋運動在體育運動中的應(yīng)用

向斜上方拋出物體的運動被稱作斜拋運動，可分成朝水平方向的勻速直線運動、朝豎直方向的豎直上拋運動，其中水平方向的斜拋運動通常被稱作為射程，而豎直方向則通常稱作為射高。

在高中物理學(xué)中，我們就做過一些關(guān)于斜拋運動的練習(xí)題：將一個物體以一定速率斜向上方拋出，若忽略空氣阻力，向上拋出的角度設(shè)為多大才可以使球飛出的距離最遠(yuǎn)？答案是45°。但是，這個結(jié)果也經(jīng)常會受到一些因素的影響，主要因為投擲鉛球的情況存在差異，鉛球投擲點也就是出手點并非在地面上，而是距離地面有一定的高度。因此，將一個鉛球分別以45°、40°的仰角投出后，球落回投擲點的同一水平面時，其水平距離以45°為大，但球落到地面的時候，水平距離則是40°的比較大。通過上述的分析可得出如下的結(jié)論：在進行鉛球運動的時候，想要讓鉛球獲得最大距離，鉛球出手仰角應(yīng)該小于45°。對于出手高度在1.7～2m，出手時鉛球速度為8m/s～14m/s的運動員而言，達(dá)到最遠(yuǎn)距離的出手仰角是38°～42°。

3 流體力學(xué)在體育運動中的應(yīng)用

在世界杯足球賽的賽場上，我們常?？梢钥吹桨l(fā)球運動員站在罰球線上，對方的防守隊員在前方組成人墻以阻斷球直線前行的道路[3]。但是人墻并不能擋住球的運動，發(fā)球運動員常常是一腳抽射，足球常會從人墻的一側(cè)沿弧線朝球門飛去，進入到防守的死角位置，這樣的球常常會讓守門員感到猝不及防，這樣的點球技術(shù)就是人們常說的“香蕉球”。香蕉球也涉及到了物理知識，我們要分析球弧線飛行的原理。球之所以能弧線飛行的原因為罰球運動員在踢球的時候，腳并不是對著球正中心位置，而是置于球重心稍偏部位。在用腳發(fā)球的過程，運動員通過足背給球提供一定摩擦力，這樣就可以讓足球在前進過程中旋轉(zhuǎn)，在飛行過程旋轉(zhuǎn)的足球與空氣發(fā)生摩擦，進而讓周圍空氣也一同受影響，使得足球兩側(cè)空氣發(fā)生變化，并表現(xiàn)為一快一慢，而兩側(cè)不同空氣流速下的壓強差給予了足球一個內(nèi)向力，最終使足球朝弧形軌跡出發(fā)?？偨Y(jié)即為：氣體的流速若越大，壓強也就越小。足球在飛行的過程中，直線飛行是兩側(cè)空氣流速相同，若球兩側(cè)流速并不相同則球會朝壓強小的一側(cè)偏離，這樣就使得球的飛行線路呈弧線。

4 摩擦力知識在體育運動中的應(yīng)用

相互摩擦的兩物體，其接觸面上出現(xiàn)阻礙相對運動的力就被稱為摩擦力。影響摩擦力大小的因素主要包括施加壓力的大小、接觸面粗糙程度等，因此學(xué)生在進行體育運動時就可以提高摩擦力，從而提高自己的體育成績。物體在運動的過程中，均會受摩擦力作用。在進行體育運動的時候，很多運動員的成績都會受到摩擦力的影響，如單杠運動、短跑運動等[4]。比如在舉重運動中，運動員常常會在手上擦上白粉，這些白粉實際上為鎂粉，手在擦過鎂粉后會增加手同被握物體的摩擦力，這樣可減少運動過程的失誤。再比如在游泳比賽中，運動員常常穿戴緊身的泳衣并戴泳帽。泳衣與泳帽的目的主要是減少運動員同水之間的摩擦，提高運動員前進的速度。短跑運動員在跑步的時候常常會換上專門的短跑運動鞋，這種鞋的底部常常安裝了防滑釘，這使得運動員在高速奔跑的時候，小釘可以扎入到跑道中，這樣可以防止運動員在運動中出現(xiàn)打滑摔倒的情況。拔河比賽中也涉及到摩擦力的知識。拔河比賽并不是比拼哪一隊的力氣大，而是考驗運動員的技巧及對摩擦力的合理運用。通過受力分析，哪一方受的拉力比地面最大靜摩擦力小，哪一方就不會被拉動，反之則會被拉動前進。所以拔河比賽中勝利的關(guān)鍵在于增大同地面的摩擦力。而通過物理學(xué)習(xí)我們都知道，靜摩擦力同摩擦系數(shù)和對接觸面的壓力成正比，拔河雙方的運動員均要增大自己這邊的摩擦系數(shù)以及對地面的壓力，在雙方總體重大致相同的情況下，若想增大摩擦系數(shù)，則運動員可以穿上鞋底花紋較深的鞋子或者保持傾斜的姿勢。

5 圓周運動在體育運動中的應(yīng)用

在體育運動項目中，涉及圓周運動的項目為鏈球[5]。以圓周運動的物體，其速度方向會沿著圓周切線的方向而不斷發(fā)生著變化，所以物體存在向心加速度，加速度的大小可用公式a=v2/r來表示，方向均指向圓心的位置。物體受到外力的作用，外力方向常指向圓心，大小用公式F=ma=mv2/r來表示，這個力通常被稱作向心力。物體進行圓周運動的必要條件是需要受到一個同速度且方向相垂直的外力，促使物體運動的方向發(fā)生改變。而如果作用力同速度的方向保持平行，則這個力僅會改變速度大小，不會改變速度方向。人體帶動鏈球進行圓周運動的時候，手臂能夠通過球施加向心力使球運動方向發(fā)生改變，進而讓球進行圓周運動，而手放開的時候鏈球受的合力也變成零，這樣由于慣性球?qū)⒊芯€的方向飛出。

6 牛頓第三定律在體育中的應(yīng)用

牛頓第三定理主要表明力與物體間的作用是相互的，運動員在進行走跑跳等動作的時候，人體獲得的動力主要是人蹬地的過程，地面可給予人體反向的作用力。因此為了獲得較大反作用力，所以運動員必須加大蹬地力度，以創(chuàng)造良好的運動條件。

7 結(jié)語

每一種體育運動中都包含了豐富的物理知識，只要我們認(rèn)真觀察就會發(fā)現(xiàn)其中的奧秘，可幫助我們更好的吸收與鞏固物理知識，同時幫助我們提高體育成績。