體育運動中的物理知識探討

趙靜 忻加忠

【摘要】隨著人們物質生活的越來越富足，精神文明的追求成為人們的一大目標，其中最重要的體現就是全民體育運動。在運動過程中物理充當了一個重要的角色，本文分析了籃球、乒乓球、田徑、體操和蹦床各項運動中所包含的物理知識，發現各項運動中都蘊含了豐富的物理知識和物理原理，在體育運動中充分運用這些物理知識，不僅能夠避免自己受傷還能提高體育技能。

【關鍵詞】體育運動 物理知識

1、引言

從小學校就教育學生發展體育運動，增強人民體質，可見體育運動在人們的學習和生活中是多么重要?？墒且郧坝捎谖镔|的匱乏，人們把提高物質生活為第一己任，不在乎體育運動。隨著社會的發展，人們的物質生活越來越富足，提高精神生活成為重點。尤其是2008年北京奧運會的成功舉辦以及2022年北京一張家口冬奧會的成功申辦，促使人們開始全民體育運動。

2、體育運動的優點

體育運動之所以風靡，皆因它有以下幾個優點：

2.1 鍛煉身體、培養良好的生活習慣

體育運動首要的任務就是鍛煉身體，適量適宜的體育運動能夠增強人們身體的各項機能，改善身體健康狀況。除此之外，體育運動還能改善人們的心理健康狀況。人們在進行體育運動時往往是舒適的和愉悅的，這在很大程度上調節了本身的心理狀況。所有的憤怒、壓抑等不良情緒在汗水揮灑中消除殆盡。而且如果進行體育比賽，參與者會增加責任感和自信心，在比賽過程中產生拼搏向上的精神，有利于良好生活習慣的培養。

2.2 改善生活方式，提高生活質量

現在很多人的生活習慣和生活方式都很不科學，尤其是年輕人都是手機電腦一族，長時間地玩游戲、手機聊天，宅在家里看電視，過多地攝人垃圾食品，經常性熬夜等等，這些不良的生活習慣都會嚴重地影響身體健康。體育運動能夠改善人們的生活方式，提高生活質量，還能培養提高身心素質。絕大多數的體育運動都需要兩人以上的參與者，在運動過程中人們能夠和睦相處，改善提高自身的人際交流能力。而且體育運動提倡公平、公正、公開的原則，人們在此過程中能夠培養光明磊落、團結協作、遵紀守法的品質。

3、體育運動中的物理知識探討

物理和體育是分不開的，在體育活動中隨處可見物理知識。下面我們摘取其中幾種常見運動，來分析運動中的物理知識。

3.1 籃球運動

籃球運動中，運球和投籃是常見的動作，在這些動作中都蘊含著物理知識。拍球時球下落至地面，當球與地面接觸瞬間，球對地面有向下的作用力，根據牛頓第三定律，同時地面會給球向上的反作用力。球在上升過程中由于空氣阻力等因素致使球上升高度必然小于其下降高度，因此為了使球上升的高度等于下降的高度。拍球者往往要對球施加一個向下的力。投籃時籃球受到來自于投籃者手指的力，從而旋轉滑出，在整個過程中滿足角動量守恒定律。籃球在飛行過程中有兩個運動形式，從投籃者到籃板的平動及籃球自身的轉動。由于旋轉，籃球整體飛行速度不同，底部大于頂部，當籃球與籃板接觸時，底部受的力更大，極大地消耗了自身的動能，其速度將急速下降，更容易落人籃筐。

3.2 兵乓球運動

乒乓球運動中經常會出現旋轉球，旋轉球分為上旋球、下旋球和側旋球。以上旋球為例來分析，當球與球拍接觸的一瞬間，若球拍被向上拉動，則兵乓球在與球拍接觸時受到的力為自身的重力、豎直向上的摩擦力和水平向左的彈力，這三個力形成某一方向的合力，球將在合力的作用下逆時針旋轉。如果在球與球拍接觸的瞬間球拍對球施力口某一方向的力，使得球受到這一方向的摩擦力，那么球將在合力的作用下產生下旋和側旋。

3.3 田徑運動

以立定跳遠為例，立定跳遠是通過立定擺臂起跳來完成動作的。在這個過程中擺臂起著至關重要的作用。根據能量守恒定律，運動員自身的能量是恒定的，起跳時他的能量轉化為動能和重力勢能。當運動員擺臂時，身體將受到合力的作用，合力做功，起跳時運動員的能量就多了合力所做的功，合力越大，功越大，運動員起跳時獲得的動能就越大，他跳的就趟元。所以了解在起跳時如何擺臂能獲得最大的起跳速度是非常重要的。

3.4 體操運動

體操動作中同樣也涉及到許多的物理知識，比如旋轉動作，當運動員以自身為軸旋轉時，滿足角動量守恒定律，要完成旋轉，需要張開雙臂，旋轉起來后需要曲臂或放下手臂，原因是張開雙臂時自身的轉動慣量較大，其轉動角速度較小，旋轉起來后為了獲得比較大的轉動角速度需要曲臂或放下手臂以減小轉動慣量。如果運動員邊旋轉邊移動，則涉及到平動和轉動，對于運動員來說他整個運動形式是平動和轉動的疊加之后的合運動。

3.5 蹦床運動

蹦床過程就是一次能量轉換過程。運動員下落時，重力勢能轉換為動能，因此運動員在下落時都要曲腿以使重心下移。當他與蹦床接觸時，動能轉換成彈性勢能，在彈性力的作用下運動員被反彈上升，彈性勢能轉換成動能。由于在上升過程中空氣阻力、摩擦力等阻力因素，其上升的高度必然小于其開始下落時的高度。此時，運動員為了增加上升高度，在與蹦床接觸時會用力蹬蹦床，根據牛頓第三定律，其必然會受到蹦床對他施加的反作用力，此力會做功，則運動員在上升時的動能是由彈性勢能和反作用力做的功共同轉化的，故而增加了動能，增大了上升高度。

4、結論

通過以上的分析，我們發現很多的體育運動中都蘊含了豐富的物理知識，物理與體育運動時密不可分的，本文從物理學的角度，探討了幾種常見體育運動中蘊含的物理知識，了解并掌握這些物理知識，不僅可以有效增加運動效果，提高運動技能，還能保護自己避免在運動中受傷害。

參考文獻：

[1]范麗珺.《物理在體育運動中的學科滲透》.中學物理教學參考.2018.7

[2]孫金梅.《以籃球為例談物理知識在體育運動中的應用》.中學物理教學參考.2017.6