赴夏日浮板之約

""黃新階" 正高級教師，特級教師，全國優(yōu)秀教師，中國化學會2017年度基礎(chǔ)化學獎獲得者，湖北省首批十大名師，教育部第三批國培計劃專家?guī)鞂＜?，赤壁市“市長杯”青少年科技創(chuàng)新大賽評審專家。

在練習游泳的過程中，經(jīng)常需要用浮板來輔助。我發(fā)現(xiàn)，如果不懂得根據(jù)自身情況來選擇適合的浮板，往往事倍功半。于是，我決定從力學方面研究不同種類的浮板及其適用人群，為人們提供浮板選擇建議。

浮板受力不一樣

如圖1所示，在豎直方向，浮板可看作靜止不動，此時受力平衡，F(xiàn)浮=F壓+G板。再根據(jù)阿基米德定律浮力公式，可得出F浮max=ρ水gV總=F壓max+G板=F壓max+ρ板gV總，即F壓max=（ρ水－ρ板）gV總（ρ水=1.0×103 kg/m3，g=10 N/kg）。

我選擇市面上常見的不同品牌和類型的浮板，根據(jù)調(diào)研所得的數(shù)據(jù)和上面的等式分析它們能夠承受的最大壓力和所受的最大浮力。

英發(fā)品牌不同浮板對比

經(jīng)調(diào)研，英發(fā)品牌主要有5種類型的浮板——U形板、方板、工字板、A字板、8字板，能夠承受的最大壓力和受到的最大浮力由大到小依次為U形板、方板、工字板、A字板、8字板，具體數(shù)據(jù)見表1。

不同品牌同種浮板對比

其他國產(chǎn)品牌的浮板主要有三種類型——A字板、U形板、方板。我又對英發(fā)、李寧、佑游這三種品牌的A字板、U形板、方板進行對比研究，計算它們所能承受的最大壓力和受到的最大浮力，具體數(shù)據(jù)見表2。

英發(fā)所有類型的浮板所能承受的最大壓力和所受的最大浮力均最大。李寧和佑游的A字板和U形板所能承受的最大壓力和所受的最大浮力大致相同，但佑游的方板所能承受的最大壓力和所受的最大浮力較大。

適用人群不一樣

浮板游泳練習一般分為打腿練習和手部動作練習。

打腿練習是游泳時手拿浮板，只以腿為游泳時的動力源進行練習，可以幫助我們加強腿部力量、規(guī)范打腿動作、增強體能等。所用浮板需面積較大、有把手處，一般選擇A字板、U形板、方板和工字板。

手部動作練習是游泳時腿夾浮板，只以手為游泳時的動力源進行練習，可以幫助我們加強手部力量、規(guī)范手部動作、增強體能等。所用浮板需較為小巧、有凹槽，一般選擇U形板、工字板和8字板。

打腿練習浮板適合哪些人

U形板較寬，表面往往凹凸不平，較為粗糙，其所能承受的最大壓力最大，適合成年人、體質(zhì)量較大者和初學者。

方板較長，形狀較為規(guī)則，橫截面大，其所能承受的最大壓力較大，適合體質(zhì)量較大者、成年人和初學者。

A字板和工字板（較少用）所能承受的最大壓力較小，適合兒童、體質(zhì)量較小者和熟練者。

手部動作練習浮板適合哪些人

U形板體積最大，而且所受的最大浮力較大，夾在腿部難以控制，適合腿部力量較大的人和熟練者。

工字板中間的凹陷部分適合夾在腿部，體積較小，所受的最大浮力較小，容易控制，適合兒童和初學者。

8字板兩端尺寸不一樣，練習時應(yīng)大的一端在水下，小的一端在水上，這樣重心可降到水面下，更加穩(wěn)定。其體積特別小，所受的最大浮力最小，容易控制，適合兒童和初學者。

專家點評

浮板是游泳初學者的安全輔助用品，起到克服恐懼心理和保障生命安全的作用。林默涵同學分析浮板靜止狀態(tài)下的受力情況，計算浮板在水體中能夠承受的最大壓力和所受的最大浮力，從力學方面揭示科學原理，定量研究不同種類的浮板及其適用人群，給出了不同人群選擇浮板的建議，方法正確，計算精準，數(shù)據(jù)翔實，體現(xiàn)了作者學以致用的科學態(tài)度、讓科學知識為人服務(wù)的價值觀。

浮板隨游泳者處于運動狀態(tài)時，受力情況非常復雜，還有許多值得研究和探討的問題。例如：水與浮板相互作用的受力情況，水旋轉(zhuǎn)時浮板的受力情況，浮板板長等于或不等于水波波長時的受力情況，浮板在駐波作用下的受力情況，浮板在水體有無波浪運動、風速大小和浮板姿態(tài)等因素影響下的受力分析，浮板在水中移動時產(chǎn)生的興波阻力和波浪力的計算，等等，可以繼續(xù)研究。