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1、重庆理工大学选修课论文 体育运动项目中的动力学原理体育运动项目中的动力学原理摘要：作为世界大国之一，中国的体育运动事业正以前所未有的速度发展，中国运动员在各项体育竞赛中均取得了优异的成绩。除了运动员自身的智慧、毅力、勤奋之外，还与教练的训练有着密切的关系，然而教练则必须从各个方面对此项运动进行深入研究。如生理学、医学、动力学等。关键词：摩擦阻力、压差阻力、波浪阻力、弧线、速度、旋转、力量。作为世界大国之一，中国的体育运动事业正以前所未有的速度发展，中国运动员在各项体育竞赛中均取得了优异的成绩。除了运动员自身的智慧、毅力、勤奋之外，还与教练的训练有着密切的关系，然而教练则必须从各个方面对此项运动
2、进行深入研究。如生理学、医学、动力学等。在此我们仅以动力学来研究几个体育项目。1 游泳的阻力阻碍人体在水中前进的力，统称游进阻力，阻力方向总是与身体或肢体动作的方向相反。游泳是一个利用阻力和克服阻力的过程，了解各种阻力极其产生机制，对游泳来说十分重要。1.1摩擦阻力摩擦阻力是物体互相接触并相对运动或有运动趋势时产生的相对作用力。在水中物体与水产生的摩擦程度取决于物体表面的光滑程度与运动速度。游泳时人表面为非光滑面，与水接触时会有部分水分子附着于皮肤纹隙中，运动时由于水的内聚力作用，即与相邻水层产生摩擦，带动邻近水层向同方向流动。物体表面越粗糙，被带动的水流越多，运动速度越快，引起水层互相摩擦越
3、激烈，摩擦阻力越大。游泳时，可通过保持身体流线型，穿戴薄而光滑、吸水少的紧身衣裤和帽子，光洁皮肤等减少摩擦阻力。1.2压差阻力压差阻力是由物体运动时，在物体前后方形成的压力差所引起。由于压力差的大小取决于物体的形状，故也称形状阻力。手掌静止时，前后压力平衡。手掌运动时，掌面推动相邻水流改变方向，掌面压力增大；而手因划动与原邻近水流产生分离趋势，背面失去原有压力成负压区；掌面高压区水流和四周水流高速流向手背低压区形成涡流，压力减少，掌面和掌背形成压力差。与游进方向相垂直的平面上，人体所成的投影面积叫投影面积。阻力与投影截面大小成正比，投影截面越大，游进时所遇阻力越大。同一截面，但形状不同的物体，
4、在水中运动时所产生的压差阻力不同。平板型运动时尾部形状涡旋，前后压力差最大；流线型因其表面曲度平缓，前后挡水程度极小，运动时形状的压力差小，阻力最小。因此，游泳时应注意；游进时，尽量使身体保持水平。空中移臂后的入水点应在肩的延长线上，或在身体纵轴与肩的延长线之间。产生推动力的有效动作，如手臂的向后划水、两腿的向后蹬夹水，应尽量形成最大阻力截面和压差阻力最大的形状。1.3波浪阻力游泳是在水和空气两种流体间进行的运动。水有流动性，其密度比空气大800多倍，人体游动时必定有部分水被身体推动，其中部分涌向空气而高出水面形成波峰，又因水的重力作用而压回水面，形成波谷。峰、谷在水面依次传递，在水粘滞力作用
5、下，逐渐削弱至停止。由这种运动引起的浪会加大水分子的能量，增加身体的阻力。波浪阻力在游进速度不快时不显著，但对高水平的游泳运动员来说，这是快速游进的最大障碍。减少波浪阻力的方法是；游进时保持身体流线型，避免抬头挺胸或两脚左右分开；注意身体的稳定平衡，用力自然，游速均衡；手臂入水时尽量减少会造成波浪的拍打动作，应顺势插入水中；出发转身后的滑行，应保持在水下30厘米深处。2 乒乓球的基本把握对乒乓球的基本把握是制胜的关键之一，必须懂得：如何打出合理的弧线，如何打出较快的速度，如何打出较强的旋转等等。2.1如何打出合理的弧线什么因素对弧线产生影响？乒乓球飞行弧线曲度的大小，主要取决于：球拍接触球的出
6、手角度的出手速度。球的出手角度是指球离开球拍时的飞行弧线的切线与水平面的夹角。球的出手速度是指球离开球拍时的瞬时速度。如果以攻球为例，击球的出手速度不变时，球的出手角度越大，弧线的曲度也越大。当球的出手角度小于45度时，球的出手速度越快，球的打击距离越大，而弧线的曲度则越小。乒乓球的出手速度主要取决于击球的力量，出手角度则取决于击球时的拍面角度、发力方向、发力大小以及对方来球的旋转性质和旋转速度。2.2如何打出较快的速度在乒乓球运动中，乒乓球击球速度越慢，主要取决于：还击来球所需要的时间和击球后球在空中飞行的时间。所谓还击来球所需要的时间，是指从对方将球击到本方台上，落台弹起的瞬间起，到运动员
7、回球时球拍触击球时的一瞬间止。在力量不变的条件下，这段时间的长短对回击球的速度有影响。如果要使球速快，就必须打球的高点期或高点前期，而不是打球的下降期，就是这个道理所谓击球后球在空中飞行的时间，是指球从球拍离开的瞬间起，到球落到对方台面的瞬间止。一般将，运动员击球时球拍加速快，发力足，球在空中飞行的时间短，反之则长。所以从理论上讲，要加快击球的速度，一方面要尽可能缩短还击球时所需的时间，另一方面是尽可能缩短球在空中飞行需要的时间，做到以上这两点，即可大大提高你的击球速度。2.3如何打出较强的旋转如果力的作用线绝对通过球心，球只能具有一定的前进速度，而不带任何旋转。如果击球时力的作用线不通过球心
8、，而与球心有一定的垂直距离，这个垂直距离叫力臂。由于力臂的产生，使作用力分解为垂直于拍面的分力和平行于拍面的分力，前者使球平动，后者使球转动。击球时，球拍撞击在球上，造成垂直于拍面的力是前进力，平行于拍面的力，就是摩擦力。摩擦力就是使球产生旋转的基本原因。在乒乓球比赛中，打和拉在摩擦球和排击球的比例上是不同的。打球时撞击多摩擦少，而拉球时则相反。推挡和搓球也是同样。2.4如何打出较大的力量首先要明白的是力量是速度和旋转的基础，而球的力量又是通过球的飞行速度和旋转速度表现出来的。乒乓球的速度和旋转，是由于球体受到外力作用后产生的球在运行中，通过球拍和球在短暂时间内的相互作用，而改变原来的运动方向
9、的运行速度。根据F=ma可知，击球力量等于球拍质量与挥拍加速度的乘积。所以要提高进球力量，主要是通过提高加速度的方法来实现，即击球时球拍的加速度越大，则打出的球的球力量越大，反之则小。3羽毛球中的动力学原理从空气动力学来看，如果你看看哪里产生大多数的空气压力， 那会在后方羽毛所在的地方。 羽毛组成了一个很大的表面，当羽毛球在前进的时候，这个表面把空气向外推。 因此，压力中心点应该在羽毛附近，相对来说比较靠后的地方。当你用球拍打羽毛球，球体几乎马上掉头，以半圆球朝着前方飞行。为什么会这样呢？首先你需要了解一些基本的物理知识： 3.1两个大小相等但是方向相反的力，作用在不同一条直线上，就会产生扭距
10、。在空气动力学的情况中，这意味着当重心不在压力中心的正前方的时候，扭距就会出现，以改变这种状况。这两个力越大，或者中心和压力中心之间距离越大，扭距就越大。 3.2侧向飞行来自球拍的作用力，是作用在重心上的，方向是远离打球者。而空气动力，在这里是纯粹的阻力，作用在压力中心点上，方向朝着打球者。如果重心不是准确的在压力中心前方，就会产生一个扭距来改正这种状况。 也就是说，重心在压力中心的正前方，是物体移动时最稳定和最自然的姿态。3.3直线飞行飞镖和羽毛球也有一样的情况。质量主要集中在前端，因此重心也在前方。 而压力中心就在后方的箭羽附近。同样的，如果你在玩飞镖的时候标头朝后扔出去，飞镖也会马上改变方向，镖头朝前飞。我相信，只要教练与运动员对这些原理进行深入的研究，并运用到实际的训练和比赛中，要取得胜利就不再是遥不可及的事。在此，也希望我国的体育事业明天更加辉煌。参考文献：1.游泳与实用水上运动 中山大学出版社 李仲明主编 2004年月2.乒乓球实战技巧北京体育大学出版社唐建军著2004年11月3.物理学高等教育出版社 马文蔚解希顺周雨青等改编 2006年月 4. 羽毛球教学 北京体育大学出版社乌尔里希.菲舍尔（博士）乌韦.沃尔夫编王悦译 2005年1月1
