胡海濤 喻孜

羽毛球高吊殺中的簡(jiǎn)明物理學(xué)原理及教學(xué)實(shí)踐

胡海濤 喻孜

（南京林業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210037）

文章探討羽毛球高吊殺中的簡(jiǎn)明物理學(xué)原理?；诹黧w力學(xué)理論，羽毛球雖然初始速度較大，然而減速很快?；趧?dòng)量定理，在被動(dòng)高遠(yuǎn)球和殺球過(guò)程中，為獲得較高的球速，要增加擊球力量，更重要的是要縮短球拍和球的接觸時(shí)間；而吊球貼網(wǎng)的關(guān)鍵是獲得較低的球速，要減小擊球力量，并增加球拍和球的接觸時(shí)間。在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，將物理學(xué)原理融入教學(xué)中，學(xué)習(xí)者能更好理解羽毛球技術(shù)，獲得更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

羽毛球，高吊殺，物理學(xué)原理

羽毛球是我國(guó)傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目，在國(guó)內(nèi)有很高的人氣[1]。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們生活水平提高，參與羽毛球活動(dòng)的人越來(lái)越多。羽毛球技術(shù)有很多，在這些技術(shù)中，高遠(yuǎn)球、吊球和殺球（通常簡(jiǎn)稱為“高吊殺”）是最基本的技術(shù)，在實(shí)戰(zhàn)過(guò)程中運(yùn)用最多。因而，人們對(duì)高吊殺技術(shù)進(jìn)行了各類研究[2,3]。文獻(xiàn)[2]側(cè)重于對(duì)訓(xùn)練模式進(jìn)行探討，文獻(xiàn)[3]則通過(guò)分析訓(xùn)練過(guò)程中采集而來(lái)的生物學(xué)信號(hào)，分析運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。這些研究都著眼于直接提高運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技成績(jī)。本文旨在探討羽毛球高吊殺中的簡(jiǎn)明物理學(xué)原理，并討論在教學(xué)過(guò)程中如果對(duì)羽毛球高吊殺做原理性的解釋，是否能夠幫助學(xué)習(xí)者更快的學(xué)會(huì)羽毛球技術(shù)。

1 羽毛球的球速

羽毛球是球速最快的運(yùn)動(dòng)，職業(yè)運(yùn)動(dòng)員殺球時(shí)，羽毛球脫離拍面的初始球速可達(dá)到300km/h?？墒菫槭裁丛趯?shí)際對(duì)抗過(guò)程中，很多運(yùn)動(dòng)員都能輕松接起殺球呢？

根據(jù)流體力學(xué)理論，羽毛球在空中會(huì)受到空氣阻力，

f=?12Cdρv2（1）

式中Cd代表空氣阻力系數(shù)，ρ為空氣密度， v代表羽毛球的速度，g代表重力加速度，m代表羽毛球質(zhì)量。從上式中可以看到，羽毛球受到的空氣阻力正比于速度的二次方。在球類運(yùn)動(dòng)中，由于羽毛球質(zhì)量輕，因此殺球時(shí)羽毛球脫離球拍拍面瞬間的初始速度非常快。然而，由于羽毛球所受的空氣阻力正比于速度二次方，羽毛球受到的阻力也非常大。因此羽毛球同時(shí)也是減速最快的球類運(yùn)動(dòng)。根據(jù)文獻(xiàn)[4]的模擬結(jié)果，假設(shè)初始階段，羽毛球的速度為100m/s，在0.1s內(nèi)球速就會(huì)降低為10m/s。因此，在羽毛球競(jìng)技時(shí)，想要提高回球質(zhì)量，就必須想方設(shè)法的提高羽毛球的初始球速，因?yàn)橛鹈驕p速很快，如果沒(méi)有一個(gè)較大的初始速度，球過(guò)網(wǎng)后球速過(guò)低，對(duì)手就會(huì)贏得充分的準(zhǔn)備時(shí)間。

2 如何獲取較大的球速

如果羽毛球能夠獲得一個(gè)較大的初始速度，會(huì)在回球時(shí)占據(jù)優(yōu)勢(shì)。如何獲取較大的球速？在擊球時(shí)，羽毛球和球拍會(huì)進(jìn)行碰撞。根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，可以得到動(dòng)量定理的微分表達(dá)式：

ΔP=F Δt (2)

（2）式中ΔP 代表羽毛球碰撞時(shí)動(dòng)量的改變量，F(xiàn)代表球拍對(duì)球的平均作用力，Δt代表球和球拍作用的時(shí)間

。動(dòng)量P可以由下式定義：P=mv, （3）

m代表羽毛球質(zhì)量，v代表羽毛球運(yùn)行速度

從（2）式和（3）式可以分析得到，羽毛球運(yùn)行速度，依賴于兩個(gè)因素：作用力和作用時(shí)間。

增加球拍和球的作用力。這就需要運(yùn)動(dòng)員平時(shí)加強(qiáng)力量訓(xùn)練，這樣就能在揮拍時(shí)，提高提高拍面的擊打力。這是很多初學(xué)者都會(huì)在訓(xùn)練中刻意注意到的。然而，很多初學(xué)者使出了很大的力量，可是擊球后并未獲得很大的球速。這是因?yàn)樗麄兒雎粤说诙€(gè)因素：作用時(shí)間。如果拍面和球接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，根據(jù)（2）式，羽毛球獲得的動(dòng)量就會(huì)變小，再根據(jù)（3）式可得，羽毛球的速度就會(huì)降低。因此，在擊打羽毛球時(shí)，為了獲取較高的球速，需要在擊球瞬間使力量集中，讓拍面把力量都傳遞到球頭上，使羽毛球迅速脫離拍面，就好像拍子“制動(dòng)”一樣。這種“制動(dòng)”，在被動(dòng)高遠(yuǎn)球和殺球中經(jīng)常會(huì)使用。

3 吊球貼網(wǎng)的關(guān)鍵

吊球需要球盡量的貼網(wǎng)。羽毛球脫離拍面后會(huì)做拋體運(yùn)動(dòng)。羽毛球貼網(wǎng)即是要求羽毛球盡快的落地。因此，與殺球不同，吊球需要球獲得較低的初速度。根據(jù)公式（2）和（3），要做的是降低拍的打擊力量，同時(shí)盡可能的延長(zhǎng)拍面與球的作用時(shí)間。因此，在吊球技術(shù)中，往往會(huì)要求擊球時(shí)球拍“包裹”球頭，這種包裹實(shí)質(zhì)上可以起到延長(zhǎng)拍面和球接觸時(shí)間的作用。

4 教學(xué)實(shí)踐

將羽毛球高吊殺的物理學(xué)原理融入教學(xué)后，學(xué)習(xí)者有多大的認(rèn)同度呢？筆者在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中做了嘗試。在大學(xué)羽毛球課堂中，筆者在教學(xué)環(huán)節(jié)中引入了物理學(xué)原理的教學(xué)，并設(shè)計(jì)了問(wèn)卷進(jìn)行調(diào)查。問(wèn)卷問(wèn)題為“物理學(xué)原理對(duì)自己學(xué)習(xí)羽毛球是否有幫助”。要求被調(diào)查者做出選擇評(píng)價(jià)，選項(xiàng)有 “非常有用”“一般”和“沒(méi)用”三類。調(diào)查樣本數(shù)為300人。將樣本按照性別和文理科專業(yè)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)樣本分類結(jié)構(gòu)及統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1。

表1 樣本結(jié)構(gòu)

理工科文科 男生100人55人 女生55人90人

表2 男女生統(tǒng)計(jì)結(jié)果

非常有用一般沒(méi)用 男生90人60人5人 女生70人70人5人

表3 文理科統(tǒng)計(jì)結(jié)果

非常有用一般沒(méi)用 文科70人65人10人 理工科90人65人0人

表4 總樣本統(tǒng)計(jì)結(jié)果

非常有用一般沒(méi)用 160人130人10人

從表2和表3可以看到，不同種類人群對(duì)羽毛球高吊殺的物理學(xué)原理是否有用，有不同的主觀感受。男生群體中，認(rèn)為非常有用的人數(shù)為90人，占比58%，認(rèn)為一般的人數(shù)為60人，占比39%，而認(rèn)為沒(méi)用的人數(shù)為5人，占比3%。女生群體中，認(rèn)為非常有用的人數(shù)為70人，占比48%，認(rèn)為一般的人數(shù)為70人，占比48%，而認(rèn)為沒(méi)用的人數(shù)為5人，占比4%。與男生相比，女生對(duì)理工科公式和原理興趣稍弱，因此，認(rèn)為非常有用的人數(shù)占比稍低。如果把樣本按照學(xué)科專業(yè)分為理工科和文科來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，文科群體中，認(rèn)為非常有用的人數(shù)為70人，占比48%，認(rèn)為一般的人數(shù)為65人，占比45%，而認(rèn)為沒(méi)用的人數(shù)為10人，占比7%。女生群體中，認(rèn)為非常有用的人數(shù)為90人，占比58%，認(rèn)為一般的人數(shù)為65人，占比42%，認(rèn)為沒(méi)用的人數(shù)為0人。與文科生相比，理工科學(xué)生認(rèn)為非常有用的人數(shù)占比偏高。

總的樣本數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。認(rèn)為非常有用的人為160人，占比53%，認(rèn)為一般的人數(shù)為130人，占比43%，認(rèn)為沒(méi)用的人數(shù)為10人，占比4%。

因此，綜合表2、表3和表4，可以看出，雖然不同群體因?yàn)楦髯缘奈幕瘜I(yè)背景，對(duì)羽毛球的物理學(xué)原理是否有幫助具有不同的主觀感受，但是，總的來(lái)說(shuō)，在羽毛球教學(xué)中加入對(duì)高吊殺物理學(xué)原理的講解對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀感受能產(chǎn)生積極作用。

那么實(shí)際的教學(xué)效果又是如何呢？筆者在實(shí)際教學(xué)課程中，選取了兩個(gè)教學(xué)班，每個(gè)班30人，一共60人，做了教學(xué)對(duì)比。在授課過(guò)程中，一個(gè)班(下文中編號(hào)為“甲”)在教授高吊殺技術(shù)時(shí)會(huì)進(jìn)行物理學(xué)原理的講解，另外一個(gè)班(下文中編號(hào)為“乙”)在教授高吊殺技術(shù)時(shí)則只會(huì)講解動(dòng)作要領(lǐng)不做原理性的剖析。最后對(duì)高吊殺動(dòng)作進(jìn)行考核?？己朔绞綖?0個(gè)球，讓每位學(xué)生完成高吊殺技術(shù)動(dòng)作，最后根據(jù)擊球效果進(jìn)行評(píng)分。評(píng)分等級(jí)為A、B和C（A等級(jí)最高，B次之，C最低）。最后統(tǒng)計(jì)學(xué)生的成績(jī)，結(jié)果見(jiàn)表5。

從表5可以看到，甲班的成績(jī)明顯優(yōu)于乙班，這說(shuō)明，在教學(xué)中加入物理學(xué)原理的講解是客觀有效的。

表5 成績(jī)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

ABC 甲班10人15人5人 乙班6人18人6人

5 結(jié)論

基于流體力學(xué)理論，羽毛球雖然初始速度較大，然而阻力正比于速度二次方，因此羽毛球是減速最快的球類運(yùn)動(dòng)?；趧?dòng)量定理，在被動(dòng)高遠(yuǎn)球和殺球過(guò)程中，為了獲得較高的球速，需要增加擊球力量，但更重要的是需要縮短球拍和球的接觸時(shí)間，也就是合理的運(yùn)用“制動(dòng)”。而吊球貼網(wǎng)的關(guān)鍵是獲得較低的球速，這就需要減小擊球力量，同時(shí)增加球拍和球的接觸時(shí)間。把這些物理學(xué)原理融入了大學(xué)課堂的教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)如果在教學(xué)過(guò)程中對(duì)高吊殺的物理原理做簡(jiǎn)要解釋，有助于學(xué)習(xí)者加深對(duì)羽毛球技術(shù)的理解，從而更快掌握羽毛球的高吊殺技術(shù)。

[1]傅小惠，王佳賓，張林.我國(guó)群眾性羽毛球運(yùn)動(dòng)現(xiàn)狀與對(duì)策研究[J].成都體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2008,34(4)：47-50.

[2]陳其遒.高殺、殺吊組合球路練習(xí)[J].羽毛球，2018(3)：84-85.

[3]王聰,秦學(xué)林.基于TRIMP的羽毛球訓(xùn)練及比賽負(fù)荷監(jiān)控[J].體育與科學(xué),2013(6):73-78.

[4]徐寧,王山水,劉平.球類物體在空氣中飛行阻力的應(yīng)用研究[J].應(yīng)用物理,2019,9(2):7.

Brief Principle of PhysicsofBadminton High Drop Smash and It’sTeaching Practice

HU Haitao, etal.

(Nanjing Forest University, Nanjing 210037, Jiangsu, China)

胡海濤（1981—），碩士，講師，研究方向：體育教學(xué)、體育數(shù)據(jù)分析。

喻孜（1981—），博士，副教授，研究方向：理論物理學(xué)。