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[摘要]文章利用高中物理和高中數(shù)學知識對校運會上的幾項典型運動項目做了簡單的力學分析和數(shù)學推導，以便指導本校運動員取得佳績。

[關鍵詞]運動員;校運會;力學分析;數(shù)學推導

[中圖分類號]G633.7[文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）08-0034-03

每年11月中旬是筆者所在學校校運會開幕的日子，天氣秋高氣爽，風和日麗，每個運動員都憋足了勁，都想取得最好成績。這時善于思考的同學們就想用所學的知識解釋校運會中看到的現(xiàn)象，并給予運動員理論指導，幫助他們取得好成績。像百米賽跑中的運動員都穿上釘鞋，是為了增大與地面之間的靜摩擦力，這靜摩擦力是運動員前進的動力，在阻力一定的情況下，動力越大，加速度就越大，自然跑得就越快。還有跳高、跳遠中要鋪上墊子和沙子，可以用物理中動量定理解釋。由動量定理I_合=F_合·t=（F-mg）·t=△p=mv-mv₀=0-m_v知，運動員落在墊子或沙子上后，受到的沖擊力和緩沖時間成反比關系，時間越長，沖擊力就越小。鋪設厚墊子和沙子就是為了增大運動員落下來后的緩沖時間，減小沖擊力，從而保護運動運不受傷害。還有跳高、跳遠時運動員助跑，從物理學的角度來分析，就是將動能轉化為重力勢能，動能越大就能跳得更高，跳得高，運動時間就長，也就能跳得更遠?？梢哉f幾乎每一項校運會上的比賽項目都可以用力學理論知識解釋。下面以投擲鉛球、定點投籃，4×100米接力賽這三個比賽為例具體說明。

一、投擲鉛球

投擲鉛球是校運會上的傳統(tǒng)項目，投擲的成績被學生當作是力量的象征。大家都認為只要力量大就一定能投擲出好成績。這個說法其實是比較片面的。投擲鉛球是一項技術運動，常見的投擲方式有兩種，一種是滑步式，一種是旋轉式?；绞绞潜容^傳統(tǒng)的，比較好掌握的一種方式，校運會中學生大都用這種方式。在滑步式投擲中，運動員的投擲爆發(fā)力對球投出的距離有著直接的影響。從力學理論知識角度分析，運動員的投擲爆發(fā)力越強，鉛球飛出去的初速度v₀就越大，投擲距離也就越大。但是投擲距離不僅由v₀決定，還與投擲的角度θ有直接的關系。運動員投擲鉛球時的爆發(fā)力和身體力量基本是穩(wěn)定的，也就是說對同一個運動員，v₀是一個常數(shù)，投擲高度丸也是一個常數(shù)。那么投擲的角度θ就是唯一決定這個運動員投擲成績的重要因素。下面就用高中物理和高中數(shù)學知識推導投擲的角度θ的最佳值。

校運會上的高中生運動員，一般的出手初速度v₀=10m/s，出手高度h=2.2m，經過對運動員投擲鉛球數(shù)據(jù)的分析，當出手角度（投擲角度）在40°左右時，運動員會取得最佳成績。

下面以本次校運會投擲鉛球比賽項目的冠軍白克同學（身高1.90米）的投擲成績?yōu)槔M行分析比較。

根據(jù)（1）、（2）式，只要測得運動員投擲鉛球的出手高度、鉛球飛行時間、水平距離，就能求出鉛球初速度、出手角度，再根據(jù)（8）、（10）式就可以求出最佳出手角度、最佳水平距離。

由于鉛球出手的瞬間速度很大，其出手高度的測量相對來說是比較困難的。為了能準確測量出手高度，可以在投擲鉛球處選一合適標桿，在其表面貼上白紙，用鮮艷的彩筆畫上標記和刻度值，在運動員出手的瞬間用手機慢動作功能拍攝視頻，就可在視頻中清晰地看到鉛球的出手高度值。利用秒表從鉛球出手的一瞬間開始計時，落地瞬間結束計時，就可以得到比較準確的飛行時間。利用卷尺從出手位置的水平起始點到鉛球落到點進行測量，可以測出水平距離。本測試實驗相對比較簡單，容易操作，3人即可完成。

從白克同學的投擲實驗來看，該同學鉛球投擲技術比較成熟，投擲成績比較穩(wěn)定。但投擲角度還可以再調整一下，他的最佳投擲角是39度，如果通過練習能達到這一最佳投擲角，就可以幫助他取得更好的成績。

二、定點投籃

定點投籃是校運會上教師的趣味比賽項目，也是最受學生歡迎的項目，每次教師定點投籃時，學生都圍得水泄不通，為教師吶喊助威。比賽中要求每位教師在1分鐘內，在罰球線位置定點投5次籃球，一般教師都是5中2，成績好一些的教師是5中4，最差的一個未中。雖然這是一項趣味比賽項目，但是教師還是想投出最好的成績，也好在學生面前樹立多才多能的形象，讓學生信服，這也有助于平時的教學。那應該以多大的出手速度，多大的出手角度投球，才能投中呢？在忽略籃球所受空氣阻力，并投中空心（未打板）的前提下，進行理論分析和數(shù)學推導。

學?；@球場、籃球架都是國際統(tǒng)一標準，籃筐高度H=3.05m，罰球線（定點投籃線）到籃筐中心的水平距離L=4.225m，籃球出手高度h=2.2m，代人數(shù)據(jù)得籃球的出手速度v₀≥7.11m/s，即要想投中，出手速度至少是7.11m/s，如果一位教師投籃的出手速度是8m/s，那么他要想投中空心，出手角度的正切值必須是2.4271或0.6697，解得相應角度為67°或33°。

三、4×100米接力賽

4×100米接力賽是我校校運會上學生的最后一個比賽項目，是一項體現(xiàn)班級凝聚力，含金量很高的集體項目?？梢哉f4×100米接力賽是校運會上關注度最高、競爭最激烈的比賽項目。每個班級都想在此項目中取得好成績，但是經常事與愿違。4×100米接力賽首先要從班級中選拔100米跑最快的4位學生參加，要想取得好成績，接力棒的傳接過程很重要。接棒運動員要想在接到棒后以最大的速度跑出，他必須在接棒前的預跑區(qū)就起跑，那么具體應該在距傳棒運動員多遠時起跑呢？這是至關重要的，這個距離越精確，運動員傳接棒效果就越好，總的成績就越好。

新課程標準提出物理學科核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任四個方面。筆者從歷屆校運會所見所聞所想中，思考踐行物理學科核心素養(yǎng)的要求。用物理觀念、物理科學思維去解釋所見現(xiàn)象。以科學探究、科學態(tài)度與責任的精神為指導，用高中生所學的物理和數(shù)學知識推導出了投擲鉛球、定點投籃、4x100米接力賽三個運動項目取得好成績的理想條件。讓學生體會學習物理知識的重要性，這也是物理教學的真正目的，是物理學科核心素養(yǎng)的真正體現(xiàn)！