擊打后冰壺運(yùn)行軌跡的分析

中圖分類號：G862 文獻(xiàn)標(biāo)識：A 文章編號：1009-9328（2016）02-000-02

摘 要 冰壺運(yùn)動自1995年從日本傳到中國后，通過短短幾年的時(shí)間在國際冰壺比賽上取得了優(yōu)異的成績；通過查閱文獻(xiàn)得知：目前對冰壺運(yùn)動的研究主要集中在對國內(nèi)外冰壺投壺命中率的比較、技術(shù)、影響因素的分析，卻對冰壺運(yùn)動給階段生物力學(xué)的分析非常的少，為了推進(jìn)我國競技冰壺的發(fā)展，本文通過查閱文獻(xiàn)資料，利用運(yùn)動生物力學(xué)、物理的相關(guān)知識深入地對冰壺運(yùn)動中擊打（打定、打甩）后運(yùn)動軌跡進(jìn)行邏輯性分析，以此指導(dǎo)該項(xiàng)目的備戰(zhàn)、參賽實(shí)踐，提高訓(xùn)練的科學(xué)化水平，努力提升該項(xiàng)目的整體實(shí)力。同時(shí)，通過對冰壺項(xiàng)目優(yōu)秀運(yùn)動員競技能力的研究，也為其他項(xiàng)目的發(fā)展提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 冰壺運(yùn)動 擊打 運(yùn)行軌跡

冰壺運(yùn)動是技巧性、戰(zhàn)術(shù)性較強(qiáng)的智力運(yùn)動項(xiàng)目，在中國起步比較晚，但在中國發(fā)展具有較大的優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿1]，短短幾年，中國的冰壺運(yùn)動員在國際冰壺比賽中已取得一席之地，同時(shí)也暴露出了許多的問題，其中包括：對項(xiàng)目規(guī)律理解不夠，技戰(zhàn)術(shù)水平較低、競賽心里不成熟等[2]。因此，這些問題是擺在我國體育界管理者、教練員、科研人員、運(yùn)動員面前的重大問題。

冰壺的運(yùn)行軌跡分為擊打前后，擊打前主要包括向左、中、右三部分；擊打后的情況比較復(fù)雜，擊打的類型分為兩種打定與打甩。

一、冰壺打定后的運(yùn)行軌跡的分析

（一）動量守恒定律[3]：一個物體不受外力或外力的合力為0，這個系統(tǒng)的總動量保持不變，這個結(jié)論就做動量守恒定律，表達(dá)式：m1V1+m2V2=m1V3+m2v4（m表示質(zhì)量，v表示速度）。通過對觀察冰壺比賽：在冰壺的擊打瞬間總有一個冰壺處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以動量守恒定律表達(dá)式：m1V1=m1V3+m2v4（m1、m2都是指冰壺的質(zhì)量，兩個相等，只是為了區(qū)分）

（二）能量守恒定律[3]：也就熱力學(xué)第一定律，指在一個封閉（孤立）系統(tǒng)的總能量保持不變。在冰壺運(yùn)動中，冰壺的勢能是不會改變的。所以冰壺在擊打的瞬間只是機(jī)械能的改變。表達(dá)式：1/2m1V12+1/2m2V22=1/2m1V32+1/2m2V42。同樣，在打定中能量守恒定律表達(dá)式：1/2m1V12=1/2m1V32+1/2m2V42（m1、m2都是指冰壺的質(zhì)量，兩個相等，只是為了區(qū)分）

（三）打定就是兩個碰撞的冰壺過質(zhì)心的碰撞，其中擊打前冰壺的運(yùn)行速度與質(zhì)心在同一條直線上[4]。

1.只考慮冰壺在水平方向上的速度如圖1：

圖1 打定瞬間冰壺運(yùn)行方向分析

由圖1可知：在水平方向上m1最終會靜止，m2會取代m1的速度向前運(yùn)動。

2.如果冰壺在打定前有旋轉(zhuǎn)速度的話，那么在打定的瞬間，也將遵循1.3.1的分析過程，如果m1的旋轉(zhuǎn)速度在豎直方向上，那么m2將獲得豎直方向的旋轉(zhuǎn)速度，且與m1相同。例如：m1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的話，在打定的瞬間，m1的旋轉(zhuǎn)方向向上，那么m2也將向上，此后將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

如果冰壺逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)向前運(yùn)動[5]，那么在冰壺的運(yùn)行軌跡中會發(fā)現(xiàn)冰壺向左偏，順時(shí)針的話則向右偏。這樣的話在打定的瞬間，m2將會有向左向右的偏轉(zhuǎn)的趨勢，這將取決與 m1是順時(shí)針還是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

二、冰壺在打甩過程中的運(yùn)行軌跡分析

（一）打甩：冰壺碰撞不是過質(zhì)心碰撞[4]，也就是碰撞前m1的運(yùn)行速度與兩冰壺質(zhì)心的連線不在同一個方向上如圖2：

V4

圖2 打甩示意圖

（二）光的反射定律

反射光線與入射光線、法線在同一平面上；反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；反射角等于入射角 。可歸納為：\"三線共面，兩線分居，兩角相等\"如圖3所示[3]。

圖3 光的反射

（三）兩冰壺在打甩過程中，它們的碰撞點(diǎn)相當(dāng)2.2中的O點(diǎn)，m1的運(yùn)行方向相當(dāng)于入射光線，反射光線相當(dāng)于碰撞后m1、m2的運(yùn)行方向，所以完全遵循光的反射定律。

1.在不考慮旋轉(zhuǎn)的情況下分析冰壺打甩瞬間的運(yùn)行軌跡，如圖4所示 ：

其中α=β γ= Ω

圖4 冰壺打甩瞬間運(yùn)行方向分析

由圖4可知：在打甩的瞬間m2、m1都將改變了原先的速度，并且方向相反，其中m1不會靜止在m2原先所在的位置。

2.當(dāng)打甩的瞬間m1有逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)方向呢， m2將獲得順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)，m1將保持原先的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

如果冰壺逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)向前運(yùn)動，那么在冰壺的運(yùn)行軌跡中會發(fā)現(xiàn)冰壺向左偏，順時(shí)針則向右偏，所以在2.3.1的基礎(chǔ)上，m2將會有向右偏轉(zhuǎn)的趨勢，m1將有向左的趨勢。如果打甩前冰壺是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則m1、m2的偏轉(zhuǎn)方向正好相反。 三、結(jié)論與結(jié)果

（一）冰壺在打定與打甩過程中遵循動量守恒定律、光的反射定律、能量守恒定律。

（二）冰壺運(yùn)動員在進(jìn)行冰壺運(yùn)動軌跡訓(xùn)練時(shí)，應(yīng)該遵循理論與實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行訓(xùn)練。

（三）建議教練員應(yīng)不斷改進(jìn)訓(xùn)練方法，加強(qiáng)人員的配合與科研力量。管理層應(yīng)繼續(xù)加大對冰壺項(xiàng)目的扶持力度，使我國的冰壺隊(duì)員們能更早地走上奧運(yùn)會的大舞臺。

參考文獻(xiàn)：

[1] 柴如鶴，李振偉，梁志劍等.我國冰壺運(yùn)動發(fā)展優(yōu)勢及制約因素分析[J].哈爾濱體育學(xué)院學(xué)報(bào).2011.29（5）：6-8，12.

[2] 李淑青.第21屆冬奧會中國女子冰壺隊(duì)與對手比賽的技術(shù)分析[J].體育科技文獻(xiàn)通報(bào).2011.19（4）：37，53.

[3] 北京海淀區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校編，全日制普通高級中學(xué)教科書：物理[M].北京師范大學(xué)出版社，2003：46，49，70.

[4] Denny， M.（1998） Curling rock dynamics. Canadian Journal of Physics 76， 295-304.

[5] 王珂，馮偉.冰壺投壺技術(shù)分析[J].冰雪運(yùn)動，2006，（1）：39-41.