姜洪生

摘? 要 在初中體育教學(xué)中運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)，可以有效加深學(xué)生對(duì)體育知識(shí)的理解，提高學(xué)生的體育技能，提高學(xué)生的體育綜合素養(yǎng)。以乒乓球教學(xué)為例，探索運(yùn)用物理學(xué)原理知識(shí)幫助學(xué)生加深對(duì)體育運(yùn)動(dòng)知識(shí)的理解，提高乒乓球運(yùn)動(dòng)技能。

關(guān)鍵詞 體育教學(xué);乒乓球;物理;力學(xué)

中圖分類號(hào)：G623.8? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）07-0109-02

1 前言

乒乓球運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)便易行，老少皆宜，是一項(xiàng)非常易于普及的體育運(yùn)動(dòng)。這項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)包含了相當(dāng)多的物理學(xué)知識(shí)，用這些知識(shí)來(lái)對(duì)乒乓球運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練進(jìn)行指導(dǎo)，運(yùn)動(dòng)員將會(huì)在理論和實(shí)踐相結(jié)合的體驗(yàn)中取得快速進(jìn)步，提高訓(xùn)練教學(xué)效率。

2 乒乓球拍選擇中的物理學(xué)原理

在訓(xùn)練和比賽之前，乒乓球運(yùn)動(dòng)員首先要對(duì)球拍進(jìn)行選擇。由于每個(gè)運(yùn)動(dòng)員的特點(diǎn)不同，對(duì)于球拍的要求也有一定的差異。有些選手擅長(zhǎng)快攻，那么便要用更多時(shí)間進(jìn)行球速的提升，就需要那種彈性較好的球拍，以使球和拍達(dá)到更快的收發(fā)配合效果;而對(duì)于削球型、弧圈球的愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，他們更需要乒乓球自轉(zhuǎn)的優(yōu)勢(shì)，因此喜歡摩擦力較大的球拍，以使球拍幫助增加乒乓球與其的接觸時(shí)間，從而帶動(dòng)球的旋轉(zhuǎn)，增強(qiáng)攻擊效果。

實(shí)際上，在高中物理摩擦力部分，對(duì)這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)有了比較細(xì)致的說(shuō)明。摩擦力一般是指兩個(gè)互相接觸的物體形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或者已經(jīng)具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的可能趨勢(shì)時(shí)，由于接觸而產(chǎn)生的對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成阻礙影響的力。因此，運(yùn)動(dòng)員如果對(duì)弧圈球有需要，便應(yīng)選擇那種可以加大摩擦力的球拍。相反，對(duì)于那些初次接觸乒乓球的運(yùn)動(dòng)者而言，則最好使用那種質(zhì)地較為松軟光滑的球拍，以使之避免因?yàn)閯?dòng)作不夠熟練而出現(xiàn)失誤。

3 訓(xùn)練和比賽中的物理學(xué)原理

在比賽和訓(xùn)練過(guò)程中，乒乓球運(yùn)動(dòng)同樣有物理中的力學(xué)原理的支持，下面分別對(duì)此加以說(shuō)明。

力矩? 在專業(yè)的乒乓球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)球往往在制勝轉(zhuǎn)機(jī)中起到相當(dāng)重要的作用，這種作用原理可以以力學(xué)知識(shí)予以說(shuō)明。比如給乒乓球施加一個(gè)經(jīng)過(guò)其質(zhì)量中心的推動(dòng)力，乒乓球便會(huì)順著推力的方向?qū)崿F(xiàn)水平方向的移動(dòng);而給乒乓球施加一個(gè)偏離其質(zhì)量中心的推動(dòng)力，乒乓球則會(huì)在此力的推動(dòng)作用下形成旋轉(zhuǎn)和平動(dòng)。也就是說(shuō)，如果想要讓乒乓球達(dá)到旋轉(zhuǎn)的效果，即應(yīng)使施加給乒乓球的外力不通過(guò)質(zhì)量中心。

速度? 在比賽時(shí)，若是乒乓球運(yùn)動(dòng)員有進(jìn)攻的意識(shí)，并希望進(jìn)攻取得更加良好的效果，便要想辦法提高球的速度和旋轉(zhuǎn)力，提高的辦法應(yīng)是增加球拍給球帶來(lái)的打擊力度。球拍施力越大，乒乓球產(chǎn)生的加速度也就越大。在高中物理力學(xué)知識(shí)中，運(yùn)動(dòng)快慢這部分內(nèi)容對(duì)此做出介紹。在物理學(xué)專業(yè)領(lǐng)域，速度一詞一般強(qiáng)調(diào)的是瞬時(shí)速度，也就是物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)由特定位置或特定時(shí)間的速度，公式為：

若是在比賽過(guò)程中，可以有效增加揮拍力量，那么據(jù)此公式，則無(wú)疑能夠讓球的速度得到提升，也就更容易取得比賽的勝利。

同樣，在防守過(guò)程中，乒乓球運(yùn)動(dòng)員則需要事先對(duì)乒乓球的速度和落點(diǎn)加以判斷，并迅速做出姿勢(shì)的調(diào)整，使用更加合理的技術(shù)手段完善防守效果。除此以外，教師和學(xué)生還可以從另一個(gè)角度分析：球拍給乒乓球施加了外力，促進(jìn)乒乓球飛速運(yùn)動(dòng)，而發(fā)球時(shí)的能量是處在轉(zhuǎn)化狀態(tài)的，如果能夠?qū)Πl(fā)球高度、發(fā)球彈性形變等因素加以考慮，也會(huì)帶動(dòng)球速變化。無(wú)論從哪個(gè)角度探討，均和力學(xué)知識(shí)中的速度原理有極為密切的關(guān)系。

摩擦力? 前面已提到，摩擦力和球拍選擇有密切關(guān)系，而在訓(xùn)練和比賽時(shí)，摩擦力這一物理力學(xué)知識(shí)同樣發(fā)揮著舉足輕重的作用。在擊球過(guò)程中，球拍給球造成摩擦力，如果在擊球過(guò)程中球拍稍稍上揚(yáng)，那么乒乓球便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)彈力，摩擦力便和彈力發(fā)生共同作用。此外，摩擦力還會(huì)受到壓力的影響，受接觸面光滑程度的影響。實(shí)際上在體育賽事中，所有項(xiàng)目通常都會(huì)與摩擦力有密切關(guān)聯(lián)，但這一點(diǎn)在乒乓球運(yùn)動(dòng)中體現(xiàn)得尤為明顯。對(duì)于乒乓球運(yùn)動(dòng)員來(lái)講，有效利用摩擦力知識(shí)，選擇合適的進(jìn)攻和防守方式，是提升自身技術(shù)水平必須要考慮的因素。

動(dòng)量定理? 教師告訴學(xué)生：無(wú)論是在乒乓球訓(xùn)練，還是在正式比賽中，乒乓球運(yùn)動(dòng)員都要面對(duì)高速球和強(qiáng)旋轉(zhuǎn)球的挑戰(zhàn)，而這兩類球的困難程度都很高，有些專業(yè)運(yùn)動(dòng)團(tuán)體便會(huì)事先給運(yùn)動(dòng)員講解動(dòng)量定理的專業(yè)知識(shí)，以備實(shí)際運(yùn)用。在高中物理教材“動(dòng)能和動(dòng)能定理”有關(guān)知識(shí)中，相關(guān)的理論基礎(chǔ)已經(jīng)說(shuō)明得較為全面。動(dòng)量定理的內(nèi)涵在于：某一物體所改變的動(dòng)量，同此物體所受外力合力的沖量相等，用公式表示為：

Ft=mv

據(jù)此，若某一系統(tǒng)沒(méi)有來(lái)自外力的影響，或者各影響矢量互相抵消，那么系統(tǒng)總動(dòng)量也就沒(méi)有變化，此為動(dòng)量守恒。

在乒乓球運(yùn)動(dòng)中，當(dāng)乒乓球處在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，若想增加乒乓球和球拍間的作用時(shí)間，可以采取幾種辦法，如選擇質(zhì)地更軟一些的球拍、運(yùn)動(dòng)員輕握球拍以增加緩沖效果等，這些都是動(dòng)量定理的實(shí)際應(yīng)用。

4 兩種運(yùn)球方式中物理學(xué)原理的運(yùn)用實(shí)例

上面提到了乒乓球運(yùn)動(dòng)過(guò)程所用到的物理力學(xué)原理，就以旋球和弧圈球兩種運(yùn)球方式為例，具體說(shuō)明物理力學(xué)原理在乒乓球運(yùn)動(dòng)中的實(shí)際運(yùn)用。

上旋球? 如果A運(yùn)動(dòng)員揮拍發(fā)出上旋球，則乒乓球會(huì)一邊旋轉(zhuǎn)，一邊以拋物線的形式向B運(yùn)動(dòng)員臺(tái)面落下并快速?gòu)椘?此時(shí)若是B運(yùn)動(dòng)員不能進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，依然以接下旋球的方式予以還擊，或者以不轉(zhuǎn)球的方式予以還擊，則該球運(yùn)動(dòng)軌跡便呈現(xiàn)出意外的變化。出現(xiàn)這種情況的原因在于球拍表面和乒乓球相接觸的時(shí)候形成了摩擦力，讓乒乓球上又增加了一種球與球拍的滾動(dòng)，這種瞬間發(fā)生的滾動(dòng)讓球出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向上的被迫調(diào)整，使得乒乓球形成向上跳動(dòng)的不正常現(xiàn)象，從而導(dǎo)致回球過(guò)高，或者導(dǎo)致球飛離臺(tái)面范圍。無(wú)論哪種情況，都可以造成B運(yùn)動(dòng)員的接球或者發(fā)球失誤，從而給對(duì)方提供更多有利機(jī)會(huì)，繼而贏得比分。

所以，運(yùn)動(dòng)員在接上旋球的過(guò)程中，實(shí)際上無(wú)時(shí)無(wú)刻不在利用力學(xué)原理，如此時(shí)把球拍適度地豎起一下，增加球拍平面與水平面夾角，便可以讓球彈起的拋物線仰角更小一些。按照高中物理所接觸到的力學(xué)知識(shí)，運(yùn)動(dòng)員會(huì)意識(shí)到，此仰角和乒乓球上升高度間的關(guān)系非常緊密，如用公式則可以表示為：

在本公式中，h為球由脫離球拍起，向上彈起的高度極值，而g則為重力加速度，v指球由球拍開(kāi)始上行后的速度，為乒乓球做拋物線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的仰角，也就是水平方向同速度方向間的夾角。從這個(gè)公式可以看出，當(dāng)乒乓球拋物線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的仰角減小時(shí)，球難以升高，也就是說(shuō)球減小了飛行距離，自然也就不易出現(xiàn)飛出臺(tái)面的問(wèn)題。至于在具體操作過(guò)程中，球拍和水平面之間夾角大小以多少為合適，則需要運(yùn)動(dòng)員具體情況具體分析，隨時(shí)加以調(diào)整，比如在極端條件下，合適的角度可能超出90°，讓球拍呈現(xiàn)下扣狀態(tài)，也就是產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的推擠技術(shù)。

弧圈球? 在乒乓球運(yùn)動(dòng)中，可以說(shuō)弧圈球是上旋球的一種特殊形式，其中同樣包括多種高中物理力學(xué)知識(shí)。具體來(lái)說(shuō)，弧圈球可以被劃分成前沖弧圈及高吊弧圈兩種類型，兩種類型均具有旋轉(zhuǎn)強(qiáng)烈的特點(diǎn)，它們?cè)诹W(xué)原理上和普通的上旋球存在明顯區(qū)別。對(duì)于前面提到的普通上旋球來(lái)說(shuō)，其旋轉(zhuǎn)特點(diǎn)表現(xiàn)得不明顯，也很少受到空氣氣流的影響，但是因?yàn)榛∪η虮旧淼倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律限制，空氣氣流所造成的影響便不能被忽略。當(dāng)教師給學(xué)生舉這個(gè)例子的時(shí)候，還可以另外提及飛機(jī)的升空翱翔例子，說(shuō)明由于飛機(jī)翅膀所具有的特殊結(jié)構(gòu)，才使得飛機(jī)翅膀上方及下方氣流存在壓強(qiáng)的區(qū)別，最終保證了翱翔的成功，由此帶入對(duì)乒乓球運(yùn)動(dòng)中弧圈球的深入研究。

師生共同探討可以得到結(jié)論。首先，空氣具有一切黏滯性流體的共性特點(diǎn)，也就是它是有內(nèi)摩擦力存在的，其中一個(gè)顯著的例子：如果汽車(chē)快速奔馳，那么在其身后極容易感知到它所造成的空氣流動(dòng)。也正是因?yàn)檫@樣，當(dāng)乒乓球處在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，在乒乓球的表面也會(huì)形成一種空氣的流動(dòng)層，這個(gè)流動(dòng)層若以乒乓球?yàn)閰⒄瘴?，同樣具有一定速度，而速度方向同球的運(yùn)動(dòng)方向是相反的。特別是在乒乓球呈上旋狀態(tài)以后，該球運(yùn)動(dòng)方向前面的環(huán)流層同層流是相反的，兩種力量相互抵消，讓球運(yùn)動(dòng)方向前面的氣流速度變小。同樣道理，該球運(yùn)動(dòng)方向后面的環(huán)流層同層流是相同的，兩種力量相互疊加，讓球運(yùn)動(dòng)方向后的氣流速度變大。

按照力學(xué)的基本性質(zhì)，球的前后兩個(gè)方向壓強(qiáng)不同，感受到的力也不同，對(duì)于整個(gè)乒乓球來(lái)說(shuō)，自然會(huì)因?yàn)闅饬鲏毫Φ挠绊?，?dǎo)致弧線變得更低，從而產(chǎn)生球體下沉的感覺(jué)。如果再考慮到抽拉弧圈球的過(guò)程中發(fā)球人力量增加的因素，球和臺(tái)面間也會(huì)產(chǎn)生更大的摩擦力，從而會(huì)讓球在彈起瞬間形成滾動(dòng)，這也就是為什么在一些較高層級(jí)的體育賽事上，前沖弧圈球用極低的狀態(tài)發(fā)出，過(guò)網(wǎng)以后即落于臺(tái)面上并不上彈的原因。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，在體育教學(xué)中運(yùn)用物理原理，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)體育知識(shí)的理解與掌握，提高體育技能。教學(xué)實(shí)踐證明，這些知識(shí)既有其深刻的理論背景，也有一定的趣味性，如果教師可以將二者進(jìn)行恰當(dāng)結(jié)合，借助力學(xué)知識(shí)來(lái)進(jìn)行乒乓球知識(shí)教學(xué)，就可以有效增強(qiáng)學(xué)生的理解，在體育訓(xùn)練中取得更好的效果，提高學(xué)生的綜合能力?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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