体育项目中的动力学

体育运动由于其健体强身作用和惊险刺激，成为一项大众项目。体育运动是力和技巧的结合，除了有必须的身体素质，还需要许多其它的知识，尤其是物理学中的动力学，在体育运动中有广泛的应用。

1.我们在打排球时，既不能让球触网又不能让球飞出边界，这就要用到物理学中的平抛知识。

例1.如图6－168所示，排球场总长为18m，设球网高度为2m，运动员站在离网3m的线上（图中虚线所示）正对网前跳起将球水平击出（不计空气阻力，g取10m/s2）。

⑴设击球点在3m线正上方高度为2.5m处，试问击球的速度在什么范围内才能使球既不触网也不越界。

⑵若击球点在3m线的正上方的高度小于某个值，那么无论水平击球的速度多大，球不是触网就是越界。试求这个高度。

解析⑴球恰好擦网而过时应为球初速度最小的情况，而恰好到达边界时则为初速度最大的情况。作出图6－169所示的平面图，若球刚好不触网，设球的速度为v1，则球发生水平位移为3m的过程中：

水平方向有x＝v1t，即3=v1t；

⑵如图6－170所示，球擦网而过恰不越界，这种情况下求出的高度即为所求高度，因为在这个高度下如果速度过小则触网，而如果速度过大则越界，如果速度大小适当则球擦网而过又正好不越界。设击球高度为H时，击出的球刚好越过球网而落在边界线上，则排球刚好不触网时有：

水平方向x=v0t，即3=v0t；

即当击球高度小于2.13m时，无论球的水平速度多大，球不是触网就是越界。

联想排球被水平击出后做平抛运动，当水平速度较小时，水平射程较小，可能触网；当水平速度较大时，水平射程较大，可能越界，所以v0存在一个范围。如击球点过低，则球不是触网就是越界。本题求解时，对排球恰好触网和压线这两种临界状态进行分析，求出击球速度或击球点高度的临界值，是解决问题的关键。

求解联系实际的物理临界问题，必须首先弄清所求问题的物理情景，建立实际问题的物理模型，找出相关的临界条件。

2.以水上滑板运动违背景，研究力的平衡及功率问题

例2 （重庆第23题）滑板运动是一项非常刺激的水上运动（如图4所示），研究表明，在进行滑板运动时，水对滑板的作用力Fx垂直于板面，大小为kv2，其中v为滑板速率（水可视为静止）。某次运动中，在水平牵引力作用下，当滑板和水面的夹角θ=37°时，滑板做匀速直线运动，相应的k=54 kg/m，人和滑板的总质量为108 kg，试求（1）水平牵引力的大小；（2）滑板的速率；（3）水平牵引力的功率（重力加速度g取10 m/s2，sin 37°取3/5，忽略空气阻力）。

sinθ=F，解此两式得：F =810N。

(3)水平牵引力的功率：P=Fv=4050 W。

D．在t3-t4时间内，虚线反映的是匀速运动

由以上分析求解可以看出，试题虽以各项体育运动为背景，但解答所需知识和方法仍以物理基础知识与方法为主，复习中要以对基础知识的理解和基本物理方法的运用训练为主。

如果学生平时比较乐于参与有关体育运动或对常见的体育运动比较熟悉，分析和解答这类问题就容易将题中所涉及的物体的实际运动与相应的物理运动（模型）建立链接，完成由“实际问题”到“物理模型”的过度就相对容易些。因此，平时要引导学生运用所学物理知识分析体育项目中相关物体运动的物理性质，运用所学物理知识解决体育项目中相关运动技巧。