羽毛球運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)深受大家喜愛的運(yùn)動(dòng),打羽毛球時(shí),人們需要不停地移動(dòng)跳躍、轉(zhuǎn)體、揮拍擊球。
這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)包含了物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等知識(shí)體系,而物理學(xué)在羽毛球運(yùn)動(dòng)中起著至關(guān)重要的作用。本文結(jié)合實(shí)際情況剖析了羽毛球運(yùn)動(dòng)和物理學(xué)之間的聯(lián)系。
一、判斷羽毛球的落點(diǎn)位置
打羽毛球時(shí),如何有效判斷球的落點(diǎn)位置非常關(guān)鍵。場上環(huán)境變幻莫測,往往需要選取一個(gè)合適的物體作為參照物。球場雙方隊(duì)員、場地、場地外的物體是羽毛球運(yùn)動(dòng)中的主要參照物。
正確選取合適的參照物能讓人們較快地適應(yīng)不同的運(yùn)動(dòng)場地,更好地判斷羽毛球的落點(diǎn)。
二、人體擊球時(shí)的物理學(xué)原理
在羽毛球運(yùn)動(dòng)中,每一次擊球都伴隨著能量的轉(zhuǎn)移,由人體的生物化學(xué)能通過人體力矩作用,傳遞到羽毛球上便出現(xiàn)了轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移。
每一次擊球的過程也是一次動(dòng)量的碰撞,從動(dòng)量守恒的角度分析:m1v1+ m2v2= m1v1′+ m2v2′,其中:m1是人和球拍的質(zhì)量,v1是擊球前球拍的總速度;m2是球的質(zhì)量,v2是來球的速度;v1′是擊球后球拍的速度,v2′是擊球后球的速度。v是矢量,具有方向性,以擊球后的速度方向?yàn)檎?,則來球的速度為負(fù)。
在擊球碰撞過程中存在動(dòng)能的損失,并僅以彈性碰撞(忽略動(dòng)能的損失)來分析,如果想讓擊球后的速度快,需要保證擊球前動(dòng)能和足夠大。我們可以通過固定大臂來增加擊球前人和球拍的質(zhì)量。另一種是加大球拍的總速度,球拍不僅有手臂手腕揮動(dòng)的速度,還有人體腰腹后仰后再向前弓的速度,兩者加上比揮拍的速度快。
二是減少來球的負(fù)的動(dòng)量,即減小v2,這樣擊球前的動(dòng)量就足夠大。要想球速快,就要增大v2′,在等式左邊一定的情況下,只有減小m1v1′才行。m1是一定的,只有盡可能地減小v1′,即當(dāng)擊球后人和球拍是靜止的,也就是平常所說的制動(dòng)。
通過上述分析,要提高擊球后的球速,可從以下幾點(diǎn)著手。
1.在合適的時(shí)機(jī)擊球,盡量在來球速度降低時(shí)擊球。
2.盡量利用人體上半身的重量,理想情況下是做到人拍合一。
3.利用上腰腹的反彈,并加大揮速。
4.盡量在擊球后制動(dòng)。
三、羽毛球飛行過程中的物理學(xué)原理
羽毛球被打出去后的飛行路線是斜拋運(yùn)動(dòng)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)獨(dú)立性原理,可把斜拋運(yùn)動(dòng)看成做水平方向的勻減速直線運(yùn)動(dòng)和豎直上拋運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng),處理沿水平方向的勻減速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。
在羽毛球的擊打過程中,為保證擊打后到達(dá)對方接球點(diǎn)的球速快,可通過打高球、吊球、殺球來實(shí)現(xiàn),這就要求人們?nèi)〉脫羟虻闹聘唿c(diǎn)、加快來回球速和找到適宜的落點(diǎn)角度。
由于羽毛球飛行路線是斜拋運(yùn)動(dòng),從自由落體的角度來看,處理時(shí)間長會(huì)導(dǎo)致處理球時(shí)的速度快、動(dòng)能和動(dòng)量大,這樣的球很難被有效控制,故借助起跳增大擊球時(shí)的高度、減少處理時(shí)間來掌控場上局勢。
另外,網(wǎng)前擊球時(shí)搓球的最高點(diǎn)控制在自己的場區(qū)內(nèi),球過網(wǎng)后將沿網(wǎng)邊垂直下降,讓對方不易接住。
通過參照物、動(dòng)量守恒、自由落體、斜拋運(yùn)動(dòng)等物理學(xué)原理分析羽毛球運(yùn)動(dòng),不僅能知曉羽毛球運(yùn)動(dòng)過程中的奧妙,也讓我們更為深刻地認(rèn)識(shí)到物理學(xué)在日常生活中的重要性。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2016年3期