运动生物力学特征范文
时间：2023-11-09 17:39:34
运动生物力学特征篇1
摘 要：高难度323C起跳技术是影响该难度动作高质量完成的关键环节，其动作人体重心的运动学基本特征与要素是重要的评价依据之一。运用运动生物力手段对起跳阶段人体重心的运动学特征进行比较研究发现：助跑结束时获得的水平速度并不是越大越好，而缓冲时段水平速度的损失也不是越小越好。一级运动员右腿摆动慢，上步不积极，左腿蹬摆不充分，左臂摆幅小是导致左脚离地时刻水平速度增长小的关键所在。右脚离地时刻水平速度的损失率与垂直速度呈显著正相关，武英级起跳时左腿加速摆动与右腿快速蹬伸的协调配合是起跳离地时获得较大垂直速度的最重要原因。蹬伸时段重心水平位移与左脚离地时刻水平速度和垂直速度之间呈显著性相关；缓冲时段一级运动员没有武英级身体重心下降低，但用时还长，然而蹬伸时间没有显著差异，这是一级运动员没有武英级完成动作好的最根本所在。
关键词：竞技武术；高难度323C；起跳；人体重心；运动生物力学
中图分类号：G852.3文献标识码：A文章编号：1007-3612(2008)12-1715-05
A Comparative Biomechanical Analysis on Kinematic Characteristics of Human Body Gravity Center inTakeoff Phase of Selective Program C in Competitive Wushu Routine
――Taking highdifficulty 323C in Selective Long Boxing as an Example
GAO Li
(College of Physical Education, Ludong University, Yantai 264025, Shandong China)
Abstract:Takeoff technique in highdifficulty 323C is the key to highquality
completion of this movement; the kinematical basic feature of body gravity center is important to evaluation. This paper does a comparative analysis the biomechanical features of human body's gravity center. It discovers that when the runup is finished, the horizontal speed that is got is not the higher the better; while the reduced horizontal speed in buffering phase is not the less the better. The fact that Band1 athlete swings right leg slowly and does not step forward
actively, his left leg does not stretch adequately, the swing range of left arm is small, which is the key to the small increased horizontal speed for the left foot in the phase of leaving ground. And when the right leg is taking off the ground, the loss of horizontal velocity is positively correlated with the vertical
velocity. In the process of takeoff, the proper negotiation of left leg's swing at the increased speed and right leg's quick stretch is essential to that the elite athlete receives more vertical speed in the process of takeoff and leaving ground. There is significant correlation between horizontal displacement of gravity center in the stage of stretch, and horizontal velocity of gravity center and vertical velocity of gravity center in the left leg when taking off the ground. The height of gravity center of body of Band1 athlete is higher than that of elite athlete, and Band1 athlete is longer than elite athlete in the buffering stage of jumping, but there is no significant difference at the time of stretch.
Key words: competitive Wushu; highdifficulty 323C; take off; center of body gravity; sport biomechanics
武术套路从1957年被列为正式比赛项目起至今50余年，经过众多专家、学者和武术界同仁的共同努力，已基本形成了完整的技术体系和较稳定的评判标准，技术的发展在60年代追求“难度大、质量高、形象美”，后来遵循“突出竞技特色、提高艺术水平，鼓励发展创新”的指导思想，现在提出“高、难、美、新"的技术发展方向，使竞技武术套路运动从内容到形式、从技术到水平沿着其自身的规律向前迈进了一大步。[1]进入21世纪的今天，在面临武术项目国际化、全球化趋势的大环境下，为进一步突出其竞技化属性，向国际竞赛项目接轨，2003年，国家体育总局武术运动管理中心新出台了《武术套路竞赛规则》。新规则重点突出难度动作，并对难度动作进行量化，确定难度等级，大幅度增加了难度动作分值比例[2]，这在很大程度上促使技术动作向高规格化和难美化的方向发展，也提高了竞技武术套路的可比性及裁判员评分的可操作性。
高难度323C（旋风脚转体720°）是新规则自选长拳中难度等级最高（C级难度）的跳跃动作之一，高质量的完成此难度动作，不仅能增强套路演练的节奏和气势，而且是拉开比分差距，决定运动员最后成绩优劣的重要因素。高难度323C起跳技术是完整技术中技术成分较高、动作细节较复杂的环节，其动作人体重心的运动学基本特征与要素是重要的评价依据之一[3]。对此，本文拟运用美国“ARIEL”三维图像解析系统对四川省武术队8名优秀男子武术套路运动员（其中武英级4名，国家一级4名）高难度323C动作进行三维摄像解析，重点对起跳阶段人体重心的运动学特征进行深入的对比分析与研究，揭示不同等级运动员技术动作差别的运动学特征，旨为广大教练员和运动员掌握该技术动作特点，提高成功率，进行科学训练提供可靠的理论依据和实践参考。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象 四川省武术队8名优秀男子套路运动员。群体的基本情况见表1。
1.2 研究方法
1.2.1 文献资料法 查阅了竞技武术套路难美动作的相关文献，了解当前竞技武术长拳自选套路难度技术的研究现状及相关理论，为本论文的设计和实施提供理论依据。
1.3.2 三维摄像解析法
采用两台JVC GR-DVL9800摄像机同步定点拍摄高难度323C动作。拍摄时，左机置于起跳方向的左侧，其主光轴对准动作阶段中心，拍摄距离12 m。右机也置于起跳方向的左侧，并与左机主光轴成82°夹角，其主光轴对准动作阶段中心，拍摄距离12.5 m。两台摄像机采用外时标（发光二极管）作为同步标记。拍摄速度为50场/s。拍摄前对放置在起跳点的爱捷004-A0三维辐射框架进行标定。根据对录像带的观察和拍摄时武术专家对该难度动作的现场评分（表1），对运动员完成的最好的一次技术实验的录像画面采用艾立尔运动图像测量解析系统进行解析，选用日本松井秀治人体模型，所得数据采用数字化滤波进行平滑处理，截断频率6Hz。
1.3.3 数理统计法
通过对所测得数据进行分析与筛选，所获得运动学参数用SPSS11.0统计软件进行处理，得到各项指标的平均数、标准差、相关系数及相关程度的显著性检验结果。组间样本采用独立样本t检验，P
2 结果与分析
旋风脚转体720°起跳阶段是指从助跑最后一步左脚着地时刻开始到右脚离地时刻结束。为了分析动作的方便和需要，将起跳动作分为2个时段。即缓冲时段（左脚着地时刻到身体重心最低点时刻）；蹬伸时段（身体重心最低点时刻到右脚离地时刻，其中经过了右脚着地时刻、左脚离地时刻）。
旋风脚转体720°起跳动作有其自身的特点，左脚着地时，右臂向上向后摆臂至头部后上方，左臂随之摆臂并收至右胸前。右腿随即上步，脚尖内扣，左臂由上往前下摆臂，右臂随之回落，上体向左旋转前俯。紧接着右腿拧转蹬伸，左腿快速向外蹬摆，左臂向外加速抡摆，右臂向上摆动，重心投影点逐渐移向起跳方向，以期获得转体力矩。左脚离地后，伴随着两臂的制动，左腿加速向外向上摆动，右腿迅速蹬伸来完成起跳动作。为了更深入分析起跳阶段人体重心运动学特征的差异，根据起跳技术特点和动作顺序，把特征画面时相确定为：“左脚着地”，“身体重心最低”，“右脚着地”，“左脚离地”和“右脚离地”共5幅特征画面。这些特征画面，即不同动作时刻，可表征动作时段基本力学特征与动作质量[4]。本文主要对上述2个时段5个时相进行生物力学对比分析和讨论。
2.1 起跳阶段人体重心速度特征对比研究
旋风脚转体720°起跳阶段的主要任务是充分利用人体在助跑前所获得的水平初速度，创造尽可能大的腾起速度和合理的腾起角，为后续腾空转体动作的完成创造条件。起跳过程中，人体重心水平速度的损失和垂直速度的获得是影响起跳效果对立统一的两个方面[5]。为了研究人体重心速度特征对起跳效果的影响，我们绘出了人体重心速度变化规律曲线图（图1、图2），并罗列出起跳过程中相关的运动学参数（表2-表4）。
2.1.1人体重心水平速度特征对比 旋风脚转体720°起跳阶段，重心水平速度变化均是从大到小，又到大再到小（图1）。由表2可知，左脚着地时刻，一级和武英级运动员水平速度分别为1.24 m/s、1.30 m/s，二者无显著差异（t=－0.20，p>0.05）；重心最低点时刻，一级运动员水平速度、水平速度损失值及损失率与武英级也无显著差异。（t=－0.20，p>0.05；t=0.15，p>0.05；t=－0.64，p>0.05；t=－0.71，p>0.05）。表明，缓冲时段一级运动员水平速度的损失值及损失率与武英级相比均无质的差别。对左脚着地时刻水平速度、缓冲时段水平速度的损失与右脚离地时刻垂直速度的相关分析结果（r=－0.01，P>0.05；r=0.10，P>0.05）表明，助跑结束时水平速度的获得并不是越大越好，缓冲时段水平速度的损失也不是越小越好，它们对后续起跳腾空动作的完成不产生决定性的影响。此时段，水平速度的下降主要是左脚着地时对地面产生的摩擦力而引起的制动与支撑反作用力在水平方向的分力造成的。这部分损失的水平速度将通过左腿的退让性收缩将其以肌肉弹性势能的形式储备起来，在开始蹬伸初期以动能的形式释放出来，为身体重心运动方向提早转变和垂直速度提早积累创造有利条件。这一点，从运动员水平速度的损失值与左脚离地时刻重心垂直速度之间存在显著性相关关系（r=0.85，P
综上所述，一级运动员缓冲结束后，左腿的蹬摆幅度小，左臂的摆动和右腿的前摆动作速度慢，影响了重心水平速度的增加，导致左脚离地时水平速度小。左脚离地后，左臂制动不及时，右下肢制动动作不充分是导致右脚离地时刻水平速度大的关键所在。
2.1.2 人体重心垂直速度特征对比
旋风脚转体720°起跳阶段，重心垂直速度变化均是从大到小，再到大（图2）。起跳过程垂直速度的变化特征与起跳时身体重心运动方向的变化关系极为密切。当助跑最后一步左腿处于最大缓冲时，重心高度下降至最低点，此时重心沿垂直轴的速度值最低（理论上为0）。而从缓冲结束之后到右脚蹬离地面结束，身体重心在垂直方向上是一个不断加速上升的过程，垂直速度随着身体重心的高度不断上升而增大至右脚蹬离地面瞬间达到最大值。从表3可知，左脚离地时刻，一级和武英级运动员垂直速度分别为1.67 m/s、1.98 m/s，二者呈显著差异（t=－2.51，p
起跳的腾起角度（α）是顺利完成空中转体720°的重要条件。我们定义为起跳离地时刻腾起垂直速度和水平速度比值的反正切值。即：arctgα=Vy/Vx，一级运动员腾起角67.43°，而武英级76.03°，二者呈显著差异（t=－3.69，p
由此可见，左腿加速摆动和右腿快速蹬伸的协调配合是影响起跳离地时刻重心垂直速度的最重要因素。一级运动员在起跳过程中，起跳潜能没能得到充分发挥，起跳垂直速度、腾起角均小于武英级，影响了离地后的腾空高度和滞空时间，不利于空中击响和旋转动作的顺利完成。因此，一级运动员在起跳阶段应重点加强下肢专项爆发力和柔韧练习，注重蹬伸和摆动的协调结合。
2.2 起跳阶段人体重心位移特征对比研究
2.2.1 人体重心水平位移特征对比
旋风脚转体720°起跳阶段，人体重心水平位移呈明显的线性状态，两级别运动员重心水平移动速度较缓和，差异较小（图4）。从表4、图3分析可知，一级和武英级运动员缓冲时段身体重心水平位移分别为0.07 m、0.09 m（t=－1.41，p>0.05）；蹬伸时段重心水平位移分别为0.14 m、0.20 m（t=－2.42，p
2.2.2 人体重心垂直位移特征对比
起跳阶段人体重心从助跑最后一步结束左脚着地时刻开始到右脚离地时刻结束是一个先下降后不断上升的过程（图5）。这是因为左脚着地时膝关节屈膝缓冲，加之上体拧腰下摆，两臂由上向体前抡摆，身体重心降到最低点。从表4可知，缓冲时段，一级和武英级运动员身体重心下降高度分别0.07 m、0.09 m，二者呈显著差异（t=－2.83，p
2.3 起跳阶段时间特征对比研究
本文中起跳时间与起跳离地的垂直速度呈显著负相关（r=－0.92，p
3 结论与建议
3.1 结论
1) 助跑最后一步结束左脚着地时刻水平速度、缓冲时段水平速度的损失与右脚离地时刻垂直速度均无相关关系（r=－0.01，P>0.05；r=0.10，P>0.05）。说明，助跑结束时获得的水平速度并不是越大越好，而缓冲时段水平速度的损失也不是越小越好。
2) 一级运动员右脚着地时刻、左脚离地时刻的水平速度与武英级相比均具有显著性差异（t=－2.45，p
3) 右脚离地时刻，水平速度的损失率与垂直速度呈显著相关（r=0.95，p
武英级起跳过程中，左腿加速摆动与右腿快速蹬伸的协调配合及左臂及时制动是起跳离地时获得较大垂直速度的重要原因。
4) 一级运动员起跳离地时刻的垂直速度、腾起角度小于武英级，影响了离地后的腾空高度和滞空时间，不利于空中击响和旋转动作的顺利完成。
5) 蹬伸时段重心水平位移与左脚离地时刻水平速度、垂直速度呈显著性相关（r=0.95，p
6) 缓冲时段，一级和武英级运动员身体重心下降高度分别为0.07 m和0.09 m，二者呈显著性差异（t=－2.83，p0.05），这是一级运动员没在武级英完成动作好的关键所在。
3.2 建议
1) 运动员需根据自身训练水平，助跑的技术，发挥速度的快慢等特点，在平时训练中努力寻找速度与力量之间的最佳结合，使助跑速度与自身的专项力量素质相匹配，在保证左腿能够快速充分蹬伸的前提下，尽量发挥助跑速度。
2) 提高左腿的支撑蹬伸、摆动能力和右腿的摆动、拧转蹬伸能力的协调配合是一级运动员今后训练的重点。
3) 重点加强下肢专项力量和柔韧练习，特别是左腿的退让性工作能力与右腿的快速蹬伸能力，注重动作的蹬摆结合与制动，应是在较短时间内提高起跳垂直速度与腾起角度的有效手段之一。
总之，影响旋风脚转体720°的因素较为复杂，起跳技术的每一环节都对其后续技术动作的完成产生直接影响。教练员一方面要根据新规则的指导，对难度动作进行针对性的研究，把难度动作的关键技术作为训练的突破口，严格按照技术原理和动作结构特点发展和改进技术动作。另一方面，要充分考虑到运动员专项素质、运动技能、神经类型等方面存在的个体差异，在难度动作的训练方法与手段的选择上因人而异、因材施教。
参考文献：
［1］ 温佐惠，王明建，艾泽秀.优秀武术套路运动员比赛得失分因素之比较［J］.上海体育学院学报，2005,（2）：69.
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［5］ 李世明，刘学贞，许全盛.沙滩排球与室内排球扣球起跳阶段人体重心运动特征的生物力学对比研究［J］.中国体育科技，2002（2）：33-34.
运动生物力学特征篇2
【关键词】 技术评价 存在问题 提高质量
1 技术评价的基本标准
实效性（结果）评价和合理性、经济性（过程）评价是运动技术评价的两大基本标准。散打运动技术训练的根本目的，是为了创造优异的运动成绩。是否能达到这一目的，即实效性如何，是评价散打运动技术的主要标准。其次，达到这一目的的过程是否符合生物学及心理学等规律，即合理性与经济性如何，也是评价散打运动技术的重要标准。
2 运动技术评价的指标
2.1 生物学与社会学指标。评价散打运动技术可以从自然科学和社会科学的不同角度进行，在评价散打技术时，不仅要分析其是否符合生物力学和生理生化规律，而且，还要评价其是符合荷美学规律，即使散打项目的美学不像体操项目要求的那样高，但是如果不是很协调，那么也不会出什么大的成绩。一般来说，采用生物学评价的情况居多。
2.2 质量与数量指标。散打运动技术的数量反应着运动员掌握技术动作的全面性和多样性。运动技术的质量可以用内外两组指标进行评价。内部指标，指技术动作是否合理和经济；外部指标，指技术动作是否“实效”。因此，对技术质量的评价，相对来说更加复杂，采用的标准也更多一些。我们现在进行的技术评价，大多是指质量评价。
3 运动技术评价方法
3.1 定性评价与定量评价。
3.1.1 定性评价。定性评价是对于运动技术的质的特征所进行的评价。这种评价以观察法为主要手段。在采用观察法时，要注意观察的客观性、系统性和精确性。客观性将保证获取的关于运动员技术情况的信息是可靠的；系统性指观察必须按运动计划顺序进行，保证观察的全面性，发现相似事物中的微小差异，从而使观察结果符合实际。采用观察手段评价运动员技术状况的两种途径，即在运动员完成动作的现场直接观察、评价和借助于录像技术在间接观察中进行评价。
3.1.2 定量评价。定量评价是对于运动技术的量的特征所进行的评价。这种评价主要是依靠各种仪器设备，对运动员的运动技术的各种生物特征（主要是生物力学特征）进行定量描述与评价。定量评价以定量分析为基础，与评价者的经验相结合，从而使作出的评价与定性评价相比较，更具有准确性和可靠性，即不仅能提供定性的信息，还能提供定量的信息，因而更明确且更容易抓住关键，从而更迅速而准确地提出改进技术的措施或建议。目前，定量评价往往采用“理论模式分析”和“实测”两种具体办法。
3.2 运动学评价与动力学评价。
3.2.1 运动学评价包括：技术动作的空间特征：位置坐标值（人体或某一环节的位置）；运动轨迹（是动点在给定的参考系中的几何位置）；持续时间（动作过程运动时间的量度）。时间特征：运动节奏（运动中各部分时间之比）；运动频率（单位时间内动作重复的次数）。两者共含的时空特征：速度（运动点位置坐标随时间变化的值）；加速度（描述人体或某一环节运动速度变化的时间量度）。
3.2.2 动力学评价。动力学评价包括对人体惯性特征、动力特征及运动能量特征的描述与评价。
3.2.3 多维测试与综合评价。多维测试是运用手段、尤其是现代科技手段，从多种角度对运动技术进行测试。随着现代运动技术的发展，单一的测试手段和角度已表现出局限性，多维测试应运而生。通过对多维测试所获取的多种信息进行综合评价，可对运动技术作出更为透彻和准确的分析与评价。因而，这种方法是散打技术评价的发展方向。
4 散打项目运动技术评价特点
4.1 技术特征。①完成动作的目的是击中或击倒对手，使自己得分及防止对方得分。②比赛时受对方制约，对抗比较激烈，因而完成技术的外部条件比较困难，技术动作在临场的变化较多，运动员有即兴的动作表现出来。
4.2 技术评价特点。①初级运动员主要评价技术的合理性，常在一般情况下进行评价。②高级运动员主要评价技术的实效性及命中率，常在实赛的激烈对抗中进行评价。③高级运动员技术评价常采用各类反应时及测力、测速等手段以获取相应参数，以补经验评价之不足。
运动生物力学特征篇3
（一）素描真人头像是从静止造型转向生命描绘的主要课题。素描头像写生要比素描石膏像写生作画因素多，也更难掌握，人物具有不同的肤色，如黄皮肤、白皮肤、黑皮肤等，还有不同人种和特征的区别。人物是运动中的生命体，不易长时间保持一个姿态。素描人像以丰富、细微的变化组成黑白灰的各种调子，比石膏像的形体结构和明暗关系更为复杂，色调更为丰富。人物造型千姿百态，人物的面部与五官、头发、眉额、衣服等也各不相同。作为课堂教学的写实性素描应该强调对形体本质的深刻观察和认识，对不同年龄、性别、形体和文化差异的人物，应根据对象的特征和个性去观察、研究和反复比较，从中找出各自的形体和个性的特点，避免塑造的人物形象雷同，更不能让画出的人物成相似的“一家人”。
（二）认识、运用形体规律。以人物写生为主的课堂教学内容，需要认识和运用形体的规律，并要注意人物面貌的刻画。要强调科学性，并能正确认识形象的造型特征和分析形体的结构关系，理解并揭示出具有个性特征的解剖结构和形体结构，由表及里、由内到外反复地对造型的特征深入研究。这是写实性素描对形体认识理解的必然过程。还要研究骨胳、肌肉结构以及它们的运动规律所表现的外部造型特征，并以几何形体去概括表现。而头部的形体结构和透视关系是理解头、颈、胸、五官比例及运动变化的重点，人物头像的结构主要取决于对头部外形起决定作用的头骨、头骨除下颌骨可移动外， 其余的组成了一个不可分割的整体。主要有顶骨、枕骨、颞骨、额骨、颧骨、鼻骨、上颌骨、下颌骨等。在头骨外形上明显的突出点，在绘画上称为骨点。如头部的顶骨点、额骨点、眉骨点、鼻骨点、颧骨点、下颌骨点、颏骨点、枕外结节、顶隆起等，如用线连接这些点则形成了头骨的基本形状和头部的基础造型。而把头部的额结节、眉弓、颧骨点、牙齿和下颌骨点、颏骨点连接组成“内轮廓”，对认识头像的基本造型是十分有利的。为了区分对象的面部结构和造型特征，我们常把脸型分为“田、由、国、用、目、甲、风、申”等型，这些形状主要取决于头部的骨骼造型。
（三）重视头部五官描写和五官的描写，注意头像质感刻画和表情的捕捉。在素描真人头像写生中，强调以五官为主带动头部深入刻画。要求学生认识到五官是人物的主要特征，是人物表情集中表述的“窗口”，五官包括眼、眉、耳、口、鼻。眼睛一般被比喻为“心灵的窗口”，它表达了丰富的内心情感和人生的喜怒哀乐。年老的长者，眼神中蕴藏着丰富的人生阅历并透射出睿智的光芒。而青年男性炯炯的目光展示了他们意气风发、渴望生活、奋发向上的朝气，少女的文静、温柔则能透过清澈的目光来传递……在绘画中加强对眼睛的传神描绘，对深刻表现人物的气质和个性起着重要的作用。眉毛的不同形状，可辅助眼睛表情的表达。嘴是刻画人物表情的重点之一，画嘴要注意嘴形和微妙的运动关系，要注意上、下唇形体的塑造， 不能忽视对嘴角的特征和瞬间变化的捕捉。人中和颏唇沟的表现应在注意之中，从描绘嘴的区域，探知和感受人物不同的个性和表情。鼻子垂直于脸的正中部，形体起伏大而明显，鼻子分鼻骨、鼻软骨、鼻球、鼻翼等几部分，其造型和形体的变化体现出人物的气质和个性。耳朵结构只有了解了它们的大小、比例等，才能得以概括和正确的表现。
要不断深入研究、学习提高对五官的描写和动态把握， 并掌握人物头部的五官比例及其各个局部的形体结构，特别要研究它们之间的相互关系及透视和运动规律。
（四）学会基本写生方法，掌握不同素描表现语言。在素描写生课中要对人物的形象和个性特点作深入的观察和研究， 选择匹配的素描表现语言来描述，并在艺术实践中丰富和积累技巧，不断提高对作品的认识深度和表现能力。素描的基本表现语言包括线条、调子、画面的肌理感觉以及丰富的表现技巧等。不同的感觉和不同的视觉印象会选择并倾向某种表现语言的运用。在人物写生素描中线的语言及其表现力尤为重要，它肯定而明确，内涵丰富又具概括力，而调子与肌理语言则对处理特定光照下的形象会取得良好的视觉效果。平时要通过理论和实践课程的学习并吸收多样的素描表现形式和表现语言，不断拓展表现的视野，掌握运用不同的造型形式和表现技法。例如采用粗犷、刚劲、浑厚的线条勾勒外形，再结合对比强烈的素描明暗效果，塑造饱经风霜的老渔工，而表现江南少女头像时，则以清秀飘逸的线条伴随着形体边界的起伏而进行变化，同时敷以比较温柔的色调。总之，素描基础教学应探索更为丰富的多样性的表现语言。
运动生物力学特征篇4
关键词：高中物理 探究教学 特征
中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（a）-0215-01
实现高中物理课堂功能的转变，就要改变课堂过于注重传授知识的倾向，强调积极主动的学习态度，使学生学会学习进而形成正确的价值观。高中物理探究式课堂教学的过程有哪些特征呢？结合课堂探究的实践，我们认为，有以下一些特征。
1 高中物理课堂探究教学的问题情境创设特征
问题与疑问是探究式学习的起点，也是探究式学习的一个基本特征。质疑是经过比较分析后所提出的问题。质疑是思维的开始，也是思维活动继续深入的动力因素。在具有创见性的质疑过程中，学生提出的问题有一定的深度和广度，具有独到的见解，可以激发学生勇于探索、创造和追求真理的科学精神。提出问题也是培养学生科学探究能力的前提条件，能否质疑则是检验学生学习能力的重要标志。找准问题的切入点提出问题，比解决问题更重要。物理演示实验把要研究的物理现象清楚地展现在学生面前，经过精心设计后，在建立观念和导出规律的课堂教学中，能化抽象为具体、化枯燥为生动，成为一种引导学生克服困难、在学生能力范围内的诱发性问题情境，能激发学生的学习动机，使学生形成强烈的问题意识，主动地观察情境，结合探究体验，获取大量的有用信息，为最终解决问题奠定基础。
人教版物理新课程标准实验教科书必修中教学运动的合成和分解时有个演示实验，即在玻璃管中放红蜡块，在红蜡块向上匀速运动的同时，向右匀速移动玻璃管。在黑板的背景前我们看到红蜡块是向右上方运动的，其运动轨迹可近似看作是直线。很多同学反映对实验中红蜡块运动状态的讨论分析印象深刻。然而实验过后，不少同学提出很多问题：实验的研究对象是玻璃管还是红蜡块？红蜡块的“合运动”的轨迹为什么是直线？合运动是匀速的吗？如何确定红蜡块的速度？玻璃管的作用是什么？能用别东西代替玻璃管来创设运动情境吗？如果玻璃管倾斜，其它条件不变，如何确定红蜡块的运动轨迹？教科书中的操作，显然不符合科学探究的要求。如果改变教材中一举成功的做法，而是在教师指导下在实验前列出要解决的问题，此时自然引出一个实验设计、实施、评价、反思等问题。其实，运动的合成分解和力的合成分解都是矢量的合成分解，遵循相同的规律，具有不确定性；坐标系的建立可以是任意的，教材中选水平和竖直方向建立坐标系的目的是为了使实验结果的得出更简便更清晰。顺着这个思路展开过程组织实验教学，由于实验是学生主动参与设计的，目的明确，实验后学生无论是对实验所揭示的结论还是实验的设计思想、操作过程均留下深刻的认识和理解。
可见，没有质疑，就没有新问题的产生，探究也就没有开始的根据。质疑是创新的心理动力，是思维自主性、独立性的体现，问题情境创设是高中物理课堂探究教学的重要特征。
2 高中物理课堂探究教学的开放性特征
从课堂探究的特点和探究程度我们可以发现，探究的不同程度同时也反映了学生探究的开放程度。
探究式学习是通过发现问题，研究探索，从而获取知识和技能的学习方式。探究式学习关注的不仅仅是问题的结果，更重要的是关注学生探索的过程，关注培养学生思维能力，特别是创造性思维的方法和途径。因此，实施高中物理探究式课堂教学，必须给予学生广阔的思维空间。在整个学习过程中，学生间合作交流，思维活跃。可见，开放性的教育环境是保证探究式学习的重要前提，有了这种环境，才能造就勇于探索、富于创造的新人。
3 高中物理课堂探究教学的能力培养特征
探究式教学，是以提高学生综合素质、培养学生综合能力为目标。高中物理课堂探究教学，应根据学科特点和具体教学内容，努力培养学生的各种能力。如在设计研究方案时，培养和锻炼学生的独立思考能力、创新能力；在研究某物理知识与技术、生产、生活的联系时，培养学生关注社会热点，发现问题的能力。学习知识是必要的，掌握各种必备的能力更是新世纪教育区别一切旧教育的分水岭，我们应把握这一特点，培养高素质人才。
现成的已设计完整的实验往往难能完全满足探究教学的需要，以巧妙的手段设计实验能丰富学生的感性认识，有利于物理模型和过程的想象。比如新课标的“做一做”栏目，其中的内容是扩展性的，不是基本教学内容，但它是培养学生自主探究、自主学习能力的有效平台之一。同学可根据自己的条件在老师的指导下进行选择学习和开发。学生利用此栏目设计实验，自主收集资料，建立、验证假设，评价、反思、交流，就会知道怎样获取和加工有用信息，通过他们自己的独立学习、思考，去解决问题、掌握知识，从而掌握探究策略并逐渐形成学习能力。具体可采用如下方法：（1）教师指明实验目的。从弄清实验原理、设计方案到器材选择、装备操作、信息数据的收集及处理、结论的得出等都由学生自主完成，教师适当指导。（2）组织学生讨论各人的各种设计方案，优选几种可行方案再共同决定最佳方案。（3）认真规范进行实验操作。（4）表格的设计、数据记录和处理。（5）实验后再组织学生讨论各方案的成功或失败的原因，误差来源及减少误差的方法。（6）有条件的可改进后重新进行实验。（7）各种相关问题的讨论。
4 高中物理课堂探究教学的实践探索特征
实践是高中物理探究教学的灵魂。实施高中物理探究式课堂教学，必须加强课内外实践中的合作交流等探索活动，让学生围绕研究的问题，在实验、观察、统计、读书、查阅资料、搜集信息、访问、调查、分析现象、查找数据等大量实践探索活动中，丰富感性认识，深入了解事物的内在规律。探索过程中，既提高了实践能力，又能培养学生分析解决问题的能力。
比如实验探究中的异常现象是一种诱发性的刺激，引起学生兴奋和疑惑。在此过程中，教师的教学艺术在于最大限度地发掘学生的内驱力、诱发学生的好奇心和求知欲，把教学分析过程转化为学生自觉追寻和探求知识信息的主动建构过程。如果能营造融洽、宽松、平等的合作交流气氛，则有助于互相启发、互相激励、思维共振、智力放大，激发科学探索精神和创造性智慧。所以对学生实验中出现的异常现象的锁定和分析处理是培养学生的合作交流能力和创造性解决问题能力的有效途径。
参考文献
[1] 蔡敏．论教育评价的主体多元化[J]．教育研究与实验，2012（1）：21．
[2] 蔡任湘．物理探究教学设计的实践研究[D]．福州：福建师范大学，2011．
运动生物力学特征篇5
关键词：白族扎染图案；美学价值；艺术特征
在我国云南的西部的地区，聚居着白族这样一个少数民族，他们有一门独特的纺织品印染工艺，也就是扎染，这也是这一民族的文化载体。通过白族扎染工艺，可以为我们呈现出非常优雅的纺织品，并且其图案方面非常具有特色，具有自身独特的艺术特征，也拥有较高的美学价值，下面笔者将进行具体的分析。
1 白族扎染图案的主要题材类型及其中所蕴含的美学价值
就云南白族的扎染来说，现实生活及自然环境是其图案取材的主要依据，这些不同题材的图案也具有不同的美学价值，下面笔者将进行具体的分析。
1.1 动物题材及其美学价值
在云南白族，扎染图案中动物题材比较常见，之所以选择这些动物，可能是因为动物本身具有普遍性的吉祥寓意，也可能是由于民族图腾文化的影响，具体来说，白族扎染图案在动物题材方面主要的特点：一方面，动物的题材类型具有多样性，既有在生活中真实存在的飞鸟、鱼类、蝴蝶等，又有民族深化传说中的一些动物，如神鸟、凤凰、龙等，尤其是神鸟在白族印染图案中尤为常见，受到普遍欢迎。另一方面，动物造型也具有传神性和生动性。在扎染中的动物图案并没有过分对写实进行追求，它注重对动物的基本特征进行保留，在此基础上，充分运用抽象概括以及高度夸张的手法，让扎染技艺和动物特征进行进一步融合，最终让动物造型变得更为传神和生动。
1.2 植物题材及其美学价值
在白族的扎染图案中，植物题材也较为常用，主要是对植物的基本特征进行保留，然后运用扎染技艺对其进行夸张变形和抽象概括，其特征主要体现在以下两个方面：第一，自然界真实存在的花草树木是其植物题材的重要来源。在云南白族的扎染图案中，桂花、兰花、荷花以及桃花都较为常见，并且我们可以在日常的纺织品和服饰中看到这些图案的踪迹。第二，植物题材具有非常丰富的寓意。例如，牡丹是常见的一种扎染图案，从中可以透视白族的历史文化，尽管云南地区并不能生长牡丹，但牡丹具有荣华富贵这样的寓意，在扎染中经常出现这种图案也正是体现了白族人民向往和追求美好生活。再如，石榴、莲花也是白族重要的印染图案，这主要是白族文化作用的结果，这两种植物都具有多子的含义，在一定程度上反映了白族对生殖的崇拜。
1.3 几何题材及其美学价值
几何题材是云南扎染又一常见题材，几何图案给人以非常独特的视觉享受，在白族也受到热烈的欢迎，它主要的特点：其一，几何图案具有想象丰富的特点。扎染图案的创作题材为点、线、面以及其他几何图形，其中蕴含了白族人民的创造力与想象力。通过图形的不同组合，使得几何图案呈现一定的规律性，让人的视觉效果具有绚丽感。其二，几何题材一般不单独使用，和其他题材进行组合。云南白族的扎染借助组合搭配呈现出全新的效果，整个图案在层次上更为分明，在内容上也更为丰富，给人以更强的视觉冲击力和审美享受。
2 白族扎染图案中所体现的艺术特征
白族的扎染艺术家具有非常高超的扎染技艺，并且想象力丰富，因而使得其扎染图案呈现独具一格的特点，并且具有非常鲜明的艺术特征，具体体现在色彩运用、构图设计以及题材造型等各个方面，下面笔者将进行具体的分析。
2.1 夸张生动的题材造型
在白族的扎染图案中，夸张生动的题材造型是其重要的艺术特征，白族的扎染艺术家在认真观察各种题材之后，对题材中所包含的本质特征进行保留，然后借助扎染工艺的精湛性以及变形夸张、高度概括抽象等手法，对相关题材进行一定的再创造。图案的题材造型传神性和夸张性非常突出，从中可以透露出艺人独特的创造力和想象力。同时，从中也可以将白族人审美观念的独特性和朴实性体现出来。
2.2 均衡对称的构图设计
在云南白族的印染图案中，对于均衡性和对称性也极为强调，这与其图案的多样性并不冲突。其一，构图具有非常突出的均衡性特征，这是当图案无法满足对称时，艺人去追求的一种视觉效果，在不对称的情况下，构图的均衡性会让整体图案更加自由活泼，给人以较好的视觉享受。其二，白族扎染中，对称性也是其构图追求的重要目标，这主要是让图案的左右部分或上下部分沿着对称轴能够重合，从而让人在视觉上能有规律和稳重的美感。
2.3 和谐鲜明的色彩运用
白族扎染图案对色彩运用也非常重视，尤其是色彩的鲜明性与和谐性，通过对比的形式让色彩鲜明表现得更为显著。同时，适当的色彩搭配也能够让颜色更为和谐。具体来说，主要可以从两个方面进行分析：其一，运用对比的手法让色彩更为鲜明，在云南扎染中，对白色和蓝色这两种颜色使用得较为普遍，这是白族人特有习惯的体现。他们的染料来自板蓝根，其就是蓝色的，因而在日常使用中，白族人也经常将其运用到扎染技艺中。另外，由于蓝色具有明亮、浓郁的特点，这就使得白族扎染在色彩运用上具有独特而鲜明的风格。其二，白族扎染的整体色彩风格具有和谐性，尽管他们所用的主色调白色与蓝色都具有明亮鲜艳的特点，但这二者之间通过彼此映衬与对比，在视觉效果上却能够给人以和谐、雅致以及朴实的感觉，两种颜色的运用尽管具有浓郁鲜明的特点，但其中所包含的气质具有意味悠长的特点，也因此这两种色彩长期在白族扎染中进行使用。
总之，云南白族的扎染技艺既是少数民族文化的重要代表，同时也是中华民族文化的重要组成部分，其图案具有鲜明的少数民族及地方特色，在长期发展的过程中，这一扎染技术也在传统的基础上不断进行革新。这一技艺，尤其是其中的图案非常具有特色，来源也非常丰富，其原型包括动物、植物以及几何图案等等，在这些原型的基础上进行创新，让白族扎染的图案更具特点。除此之外，其艺术特征也不容忽视，在题材、造型以及色彩上都有所体现，上文笔者已经进行了具体分析，其对其他传统民间技艺的发展也具有重要的启发意义。
参考文献：
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[4] 肖友兴.“非遗”视野下民间剪纸与白族扎染的造型寓意对比研究[J].美与时代（上），2014（03）.
[5] 蒋群，赵琛.浅析大理白族扎染蝴蝶图案的象征意义[J].美术大观，2010（08）.
[6] 史玉媛，周怡，杨正香.绿色草本扎染的研究及推广项目报告――以大理白族扎染为主要研究对象[J].轻工科技，2014（07）.
运动生物力学特征篇6
一、物理图形表征及分类
图形表征，一般指示意图，在《现代汉语词典》中，示意图是指“为了说明内容较复杂的事物的原理或具体轮廓而绘成的略图。”在物理学习中，示意图特指为形象地说明物理情景、过程、现象或实物所作的简图，其特点是采用一定程度的概括或抽象的手法，略去非本质、突出本质，与被表征对象具有一定程度的相似性。
1.图形表征与图像表征的区别
物理图像，一般来说是指以数学中的函数图像为基础但被赋予物理意义的一种图像，就是把其中的自变量x视为直角坐标系上某一点的横坐标，把对应的唯一函数值y视为此点的纵坐标，这些点呈现为一条线。
尽管图像表征与图形表征都是物理问题外部表征的主要形式，它们都是“图”的形式，是“非文字、符号”的表征形式，但两者在反映表征物理问题时有着极大的差异。
（1）图形表征与被表征对象具有一定程度的相似性，但图像与被表征对象相似性不大，例如速度―时间（v-t）图像是曲线，但物体运动的轨迹就不一定是曲线了。
（2）图像和图形表征相比抽象程度明显更高，图形表征是对具体情境的初步科学抽象，把感性具体抽象为思维具体；而物理图像则是进一步抽象的结果，可以直接描述物理量的数学关系和变化过程。
2.物理图形的分类
从图形的内容和反映的规律可以把高中阶段的物理图形表征可以分为三类。
（1）概念规律图形。这类图形是把物理概念、物理规律、以图形、图像的形式表达出来，利用图形中的几何、空间关系反映物理规律。包括有：①光路图；②矢量合成与分解图，包括力的图示、示意图，各种矢量的合成与分解图；③各种场线、等势面；④电磁场关系图等。
（2）时空关系图形。是指根据物理情景，把物体在时间和空间上的变化关系以图形表示出来。包括有：运动轨迹图、过程图、追及问题关系图、液面变化示意图等。
（3）结构联系图形。是指把物体或者抽象的物理符号的结构、联系方式以图形方式呈现出来。例如：电路图、试验仪器的抽象图形、俯视图、侧视图等。
二、图形表征在物理问题解决中的作用
不同类型的图形在分析物理问题中有不同的作用，出现的思维顺序也是不同的。
（1）表征时空关系。从读懂题目文字后，就大量需要运用时空关系图形帮助问题的分析。通过时空关系图，解题者可以使问题从模糊变为具体，可以极大的降低空间想象的难度。时空关系图形表征更重要的作用是能清晰呈现出问题的临界条件、讨论范围、边界条件和各种可能性。
（2）表征物理结构和联系，物理知识之间的过渡，简化问题，提取信息往往需要运用这一方式。例如电磁感应问题，往往会通过画出等效电路图，使问题从电磁感应转化为电路分析问题。通过画出或重构出结构联系图，可以大大降低思维难度，解题者就能更容易明确各个物体和元件的空间或结构关系，更容易发现问题的物理本质，更容易运用物理规律解决问题。
（3）表征物理概念和规律，指示物理量间的关系。这是物理问题解决中应用最多的图形表征，主要有三点作用。①能引领思维调用物理规律。该类图形的画图就是明确物理概念并运用其分析物理问题的开始，例如画出受力分析图时就引领思维明确各种力的三要素特征。②为后续物理方法和规律的运用提供依据。例如，要确定运动的不同阶段的运动规律，以及后续运用功能关系方程还是牛顿力学方程，都就需要先借用受力分析图确定力的关系。③是物理规律转化为数学表达式的依据，即根据图形得出数学表达式。例如，许多学生不画受力分析就直接根据经验写出牛顿第二定律方程，往往忽略某个力。
三、图形表征在物理问题解决中的局限
当然，图形表征也有它自身的局限性，还需要与其他表征方式相结合才能顺利的解决问题。物理图形表征最大局限是一般只用于定性而非定量的分析。粗略不精确性是大部分物理示意图最大的特点，示意图时为了简洁、快速反映各个物体的结构、时空关系或物理规律，必然牺牲了“量”的准确性，作图时存在极大的随意性。例如画力的示意图，只能用粗略的长短大致反映力大小，场线的疏密也是如此，带电粒子在匀强磁场中运动图形中的半径长短、圆心角也是非精确的，因此，运用图形表征往往只能得出定性结论。
运动生物力学特征篇7
长期以来，我国中学物理教学一直强调概念规律及其应用，而不太重视图像的教学，物理图像只用来呈现概念规律的直观表征.在实际教学中，图像更多地被部分教师仅仅用作处理实验数据的工具，还有些教师则只关注如何利用图线更简单地解题.实践表明，学生对概念规律的理解总处于很不理想的状态；甚至相当多物理高分的或所谓学得好的学生，也并非是真正处于对概念规律的物理学理解的水平上.实质上，这已经使物理课程的学习偏离了对物理科学的学习.[1]
就物理学本身而言，图线与图像本身不仅是一种重要的物理语言，也是一种重要的研究方法[2]，它与文字、公式、各类简图等物理语言相互转化，相互补充，有逻辑地把物理世界及物理量间的相应变化全面、生动地展现在我们面前.相比之下，物理图像较文字、公式更具有直观、形象的特点，更能量化地反映出多个物理量的状态变化及其相关性的特征，它能直接反映观察的结果（定性或定量的）；物理图像所呈现出的对物理量变化过程的整体性描述，不仅系统而且全面.特别是，在对变化过程所具有的细节性描述以及有助于学生理解概念深层意义方面，与其他物理语言相比，堪称特色独具.
笔者认为，之所以在长期的教学中没有重视将概念规律的教学与物理图像密切结合，除了外界的原因外，许多教师对物理图像的理解和如何将物理图像用于概念规律教学两方面都缺乏思考.本文将从这一角度讨论物理图像（图线）对中学物理教学的作用.
二、图像为物理概念的形成明示出一种可行方向，提供了一种思维方法
概念是关于事物本质属性及一般特征的抽象概括，它的形成需要大量相关感性材料的支撑.在需要时，个体将经验储备中相关现象的感官知觉材料，经由编码、组织、储存，从记忆中提取出来.而图像是对表象材料的排序、归类与整理后的整体图景反映，是对直接认知对象表象的条理化，是结合已有观念作出的对事物总体特征的描绘.两者都是为进一步抽象概括材料准备的认知内容.由于图像是对研究现象或过程的秩序整理，显示的是整体特征，于是从资料呈现的完整角度而言，物理图像对物理概念的形成指出了一个明确的方向.又由于图像直接表征的是物理量间的变化，借助数学知识，探究变化中隐含着的不变因素；在某种层次上说，不变是一种特征，表明一种本质――这就是概念所要表征与描述的内容；或者说就是需要引入或产生的那个概念.于是从这种意义上说，图像提供了概括抽象事物本质的一种思维活动方法.
例如加速度概念的学习.学生对生活中直线运动的物体运动速度在不断地变化是有零散但丰富的经验储备，对摩托车与小轿车的启动阶段的速度变化差异亦有着真切的认知表象.因此给出两车启动开始一段时间内一系列时刻的速度值，让学生进行比较研究是符合学生的认知的.若将两车的速度变化利用给出的数据用速度-时间图像表示出来，让学生直观地看到每一辆车运动变化的特点，在变中寻找不变，学生可发现：速度与时间都在变化，但速度变化与所用时间的比值、单位时间内的速度变化、速度的变化率等都是不变的，即速度图线的斜率等都是不变的.进一步，引导学生由图像表现出的两车速度图线的斜率不同，实质就是两车运动本质的不同――速度的变化率不同，就自然地成为我们需要引入的新概念：加速度.
又如，电场强度概念的引入，利用检验电荷的相应测量数据，实验得出：放入电场中某点的检验电荷电量变化，其受到的电场力也随之变化. 但检验电荷受到的电场力与检验电荷的电量图像是一条过原点的直线. 由于直线的斜率不变，直接得出电场力与电量的比值不变，体现出电场在该点力的本质特征. 而在电场中的不同点，力与电量的比值一般又不相同. 可见，这一比值反应了电场力的本质特征在不同点的不同――“场力”的强弱不同，电场强度不同.
三、图像提供的直观的情境，为理解物理概念搭建了一个符合认知规律的平台
（一）借助图像的直观特点，深化理解相关物理概念间的相互关联
中学生还处于经验型抽象思维的阶段，对抽象内容的理解往往需要直观内容的支持.显然，相对概念来说，图像是直观的.因此，教学的关键就在于要引导学生将二者联系起来.例如在各种复杂的直线运动中，可利用位移图像对各种速度概念（用文字与数学式描述的）加以认识上的深化.如图1所示，物体运动的s-t图像中的曲线M，分析t1至t2这段时间内物体的运动，公式定义的平均速度在这里得到了直观的诠释：直线AB的斜率.若t2逐渐向t1靠近，对应直线AB斜率的变化昭示着所分析的时间段内相对应的平均速度不同，当t2无限地趋向于t1时，公式的物理意义是物体在t1时刻的即时速度，就是图像在A点处的切线l的斜率.可见平均速度及其变化以及即时速度与平均速度的关系，在这里得到了逼真的动态直观性演示.
同样，利用图2与图3所示的v-t图像可从以下四个方面深化理解加速度：只有速度图线是不与两轴平行的直线时，它表示的运动才是匀变速直线运动；图2中的速度图线是直线，直线的斜率为该段匀变速直线运动的加速度；由于斜率为正，加速度方向与运动方向相同，物体做匀加速直线运动；图3中速度图像直线的斜率为负，该段匀变速直线运动的加速度方向与物体的运动方向相反，物体做匀减速直线运动.
此外，当速度图线是曲线时，对该图线表述的运动只能计算平均加速度.如图4所示，速度图线在某时刻切线的斜率表征着该位置时刻的瞬时加速度，即t2时刻的加速度即为曲线在该处的切线斜率，由于加速度为正，物体t1到t2时间段做的是加速运动.利用这些速度图像还可以方便地解决初学者由于运动认知材料积累不足带来的对相应运动产生的理解困难.例如，图3中的t1时刻物体的速度为零，但加速度不为零；图4是加速度逐渐减小的加速运动；图5物体做加速度逐渐增大的减速运动，等等.
（二）借助对图线间关系的分析，理解复杂运动中的相关概念
对描述多体复杂运动的物理概念，教学中遇到的困难多是由于学生缺少对相关运动的认知经历，对运动发生的过程及其特点没有形成对应的想象储备.例如因波源与观察者相对运动而使观察者接收到的波频率发生改变的多普勒效应现象.对此现象理解的支持是，想象出波源与观察者之间有相对运动时，观察者接收到波的周期（频率）会发生何样的变化呢？对学生的想象困难，可用位移图像给予直观支撑.设波在介质中直线匀速传播速度为v0，波的振动周期为 T.简单地，分析波源静止、观察者相对波源运动的情况.先对静止的观察者而言，若只关注波动的特殊状态（比如波峰），将看到从波源位置处每隔时间 T就有一个波峰状态以速度v0匀速向外传播.若观察者再以速度v向波源方向匀速靠近，各对象的运动位移图像将如图6所示.
由图6，观察者接收到的波峰1与波峰2的时间间隔DB自然小于波源发出两峰的时间间隔CB.即观察者在此运动状态下接收到波的周期小于波源振动周期.直观可见多普勒效应是物体由于相对运动而出现的不同参考系中观察到的同一事件发生时间间隔不同的一种自然结果.进一步，还可利用图线形状呈现出的几何关系，计算出频率变化的数量关系.
观察者接收到两个波峰信号时间间隔t的值可由下求出：
在ACD和ABD中，有
CD×tanα=DB×tanβ，（T-t）v0=tv得，t=T.
频率为f0=波动信号（以波源连续发出波的两个波峰为标志）.在波传播方向的直线上，以速度v向波源运动的观察者接收到波的频率f=将发生改变，且结果为：
t=T，f=（1+）f0.
四、通过图像中物理量的变化读出概念的深层次物理意义，为发现新概念提供了直观的依据
（一）从图像中物理量的变化读出概念的深层次物理意义
由于图像中呈现出的连续性曲线，是对过程中相应物理量的细节性描述，由此便可以引导学生理解概念的深层次意义.例如匀速运动的v-t图线，利用平面内坐标点可描述物体在某一个时刻的速度；于是可帮助学生理解：速度乃是描述物体运动状态而非运动过程的物理量，速度随时间的推移就可描述一个运动的过程；进而，物理学中说的匀速运动则一定是个理想过程，因为在任一时刻都具有相等速率的运动在实际中并不存在.又如从小灯泡的U-I图线，如图7所示.所给出的关于小灯泡灯丝材料的电阻信息，不但比直接用文字语言表述或数据列表等方法梳理出灯丝电阻要简单得多，而且特别值得注意的是，该图线所揭示出的“冷灯丝电阻随温度呈现的动态变化”几乎是用语言与公式分析难于发现的.
（二）为发现新概念提供了直观的依据
在光电效应现象的研究中，实验得出的光电子的最大初动能，与入射光的频率关系图像，如图8所示.不仅使我们感受到了光电子的最大初动能与光的强度无关（光子个数），是与光的频率线性相关的粒子.由直线与横轴的交点位置，更使我们认识到极限频率概念的存在及其意义.
研究等压条件下，一定质量的理想气体的体积随温度变化的情形，利用描点法画出实验得到的等压线如图9，图线并未通过原点表明0℃时气体的体积并不等于零这一事实.直线反向延长交t轴于d点，得到t1=-273℃，从而外推到零体积，产生了理想气体温标，定义出了绝对零度这一“极限”概念，并明确了它的物理意义.
五、图像为概念间的联系积累材料，丰富了物理规律建立的途径
概念是规律的基础，规律反映了概念间的联系；但是学生对这一点的理解通常依靠对错题原因的反思来实现.实际上，从实验物理走进理论物理，规律的建立方法已发生了根本的改变.在中学物理教学中，如果借助不同图线间的物理关系来建立规律，则可以在一定程度上对这一方法的变化提供隐喻性的支持.
例如，通过对合外力与时间的曲线及加速度与时间的曲线的综合分析来推导动量定理.设质量为 m的物体做直线运动，其受到的变化的合力F随时间的变化如图10所示，该物体运动的加速度随时间的变化图像如图11所示.由牛顿第二定律可知，图11只是图10中每一相同时刻的对应点的纵坐标值与m之比所形成的图形；即图11中曲线与横轴所围面积的m倍应与图10中曲线与横轴所围面积相等，这一点可以通过方格法计算两个面积验证.由图像的物理意义可知，图10中曲线与横轴所围面积表示力在时间 t内的冲量I；图11中曲线与横轴所围成的面积表示时间t内物体速度的增量Δv.若物体时间t=0时刻速度为v0，t时刻速度为vt，则Δv=vt-v0 ，比较两幅图形有：I=mΔv=mvt-mv0.
对动量定理进行这样有“直观证据”支撑的认识，不仅促进了对概念规律的真理解，还会潜移默化地为具体问题的解决找到新的途径，形成新的方法.
参考文献：
[1] 马广明. 加强物理图像教学 提高对概念规律的学习效率[J]. 物理教师，2014（11）.
[2] 袁丽. 中学物理课程中数学知识的支持性研究[D]. 重庆：西南大学，2009.
运动生物力学特征篇8
方特征的理论对宇宙红移、太阳系的观测特征、赫罗图、黑洞、地质演化等自然现象进行验证性分析,证实空间运动的哲学观点对客观物理事件具有强烈的解释力，从而证实了中国古典哲学中本已蕴涵着现代科学基本内容的逻辑基础。这同时也说明东方哲学的内容与现代科学的基本理论之间具有相互连通的逻辑通道。
主题词：空间性质产能机制引力板块动力
空间是一种具有无形无相认知特征的客观存在形式，用现有的科学手段难以直接地将其作为边界清晰、目标明确
的研究对象，因而运用观察、测量、实验的方法获得相应感性事实资料的有效性受到了硬性的制约。物理学发展为一门实证科学的整个过程所获得的全部关于空间性质的认识，在总体上存在着以下两个方面的缺憾：其一是所提供的事实资料在绝对数量上不足以构成涵盖空间主要属性的有效样本集，达不到归纳过程据以发挥创造性联想所需的最低限度，不可能在构建适用的空间性质理论过程中发挥应有作用。其二是紧紧束缚于各种事实中心点周围的关于空间性质的陈述，不能廓清空间这一实体的内涵和外延而难于脱离客观事实表象的规定性，无法为假设、猜想等思维活动的起飞提供有效和合理的客观基础。所以这些已有的关于空间性质的事实资料及对其进行简单理性加工形成的认识群，象散布于大海上的孤立岛屿一样相互间缺少关联，无法以空间这一最基本的视角形成简明有效的基本概念，去排列和阐明相关事实、建构出实用的空间性质理论。本来在无法获得直接观测结果的情况下，还可以通过分析空间与其它物理对象相互作用产生的结果的途径，间接地找到理性认识所必须的逻辑起点。然而，科学发展的历史却并不按理想的状态进行，也正是由于空间存在形式无法观测的这一特征，使得空间这一
客观实体在有史以来的物理学研究中往往不被当作物理过程的平等参与对象，空间自身参与物理作用产生的效果常常被先验地、不加分析地划属于参与同一物理过程的空间以外的对象，空间自身的属性在人们的观念中成了这些非空间对象的伪属性，空间自身却被剥夺得一无所有。因此，空间成了理性认识活动中一个明知存在却又不能清晰辩识的怪物。由于上述原因，在作为认识对象的空间客体与企图探究这一问题的好奇者之间形成了一条难以跨越的鸿沟。对空间这一特殊对象的理性认识活动中，最为困难的已经不是一般情形下由事实资料上升为理性陈述的发现过程，而是阻滞于建立对空间客体性质感性认识的过程，这项工作的现实难度使哲学认识的发展过程就此停顿。以往针对空间性质建立假说和理论尝试大体上有三种形式：要么为玄学或形而上学，处于理性认识自身营造的环境中不能自拔，与现实空间存在形式缺少对应；要么由于理论自身的内涵不能容纳客观事实的实证要求而被淘汰；要么由于理论过于繁难，不知所云而缺乏实际应用价值。相关于空间性质的理论与一般意义上成熟理论所应具有的内容充实、形式完备、适用边界清晰、实用性强的要求有着较大差距，写实地描述空间性质的理论图象始终没有出现过，人们不能象运用引力计算相类似的方法处理空间的问题。
但空间并不是不可以认识的自然对象，依据世界上所有事物之间都存在着普遍联系的这一观点看，空间的存在绝不会是孤立的，其必然与物质、能量等其它形式的物理对象发生着各种各样的作用与联系。这是自然界为我们寻找认识空间性质问题的突破点所插上的一块免费的路标。无论我们对空间与其它物理对象间的关系持什么样的观点，只要是将空间作为一个明确的研究对象时就会发现，它几乎是所有基础性的物理学理论和实验都回避不了的内容。由于这样的原因，近代物理学在对不同的研究领域，不同的研究内容，进行不同目的的观测和实验的过程中，实际上已经不自觉地获得了大量的相关于空间性质的事实资料，只是由于忽视了空间的客观存在所造成的作用效果界定不清、对空间基本概念和理解错误造成的事实性质判定不准两个原因，使得这些事实资料在目前的科学认识中被认为是无关于空间性质的内容而不能直接地用来说明空间某一方面的性质。现存科学事实的陈述形态也不是以研究空间性质的面目而出现的。想要利用这些科学事实阐明空间性质的问题，有必要在判定这些事实资料具有客观性的同时重新审视其陈述形式，从新的视角来确定其内涵、外延关系，剔除附着于其上的主观影响因
素，还其作为空间性质理论基本素材的本来面目。作类似的操作需要对已有的相关于空间性质的科学事实的实质有比较深刻理解的同时，还要对空间自身存在状态作出整体及宏观性的理性把握，以求新确立的理论框架能自洽地容纳科学及哲学两个方面的内容，从而使理论更加有效地逼近自然的真相。
单纯的数学方法作为研究工具所提供的空间模式并不是真实物理世界的描述。掺入物理因素形成的数理方法是对予设前提下过程的一种描述，其逻辑的完备性和过程描述的精确性不是理论的全部内容，只是理论的构成要件之
一。认识空间性质的逻辑起点在数理方法之前，所以逻辑起点的构建才是空间性质理论这一特殊对象的基础和核心。数理方法的合理性和表达力取决于这个逻辑起点的涵盖性、科学性以及规范性。如逻辑起点构建的合理，则数理形式就会有相对简洁的特征；如逻辑起点的内涵不科学或不合理，则命题表述就会以复杂的数理形式出现。所以简洁性历来是理论选择性判别的一个基本原则。这里想着重说明的是：所谓简洁性是指理论的数理形式及数理形式运行过程的可操作性两个环节均应具有直观、简单和有效的特征。形式的简洁不代表运行过程可操作性的简洁，这两个方面中的任何一个方面不具有简洁性，则就标志着概念的理论规范工作做得不够完美，毕竟本质对于现象而言是简洁的。
空间性质的研究直接地是自然观的一个组成部分，作为认识对象其内涵和外延均涉及较广泛的内容，单纯地以数理形式对这一命题内容进行研究，其涵盖性及表述能力远没有哲学形式更为有效。在数理方法之外哲学对存量知识进行综合、抽象的优势研究方法，可以尝试作为研究工具直接介入到空间理论框架的建构中来。运用哲学研究所擅长的思辩功能，对二十世纪科学提供的素材进行不设前提的深入思考和加工提炼，也许能够创造哲学与科学
再次融合的成功范例。将哲学引入这一问题研究的另外的原因是：①空间性质研究需要宏观的视野和理性的综合；②自亚里斯多德以来，空间就是哲学所关注的内容，关于空间性质的理性思考大多数以哲学论述的面目出现于哲学著作中；③空间感性认识过程本身的特殊原因（存在形式）。
东方哲学对自然规律宏观的、形象的描述与现代物理学对自然现象的许多理论解释有着形式和内容的相似性（比如阴阳的概念），这一事实已经引起近代和当代国内外许多科学家及哲学家的充分重视。只是由于非中文基础的研究者对中国文化理解的局限以及中文基础的研究者对古代哲学与科学关系的错误观念，迟滞了东方传统哲学与西方哲学基础上发展的主流科学之间在本质上的交流、融合进程，没有发展出新的具有杂交优势的科学成果。东方哲学与现代科学对自然现象的相似性描述可以肯定地说，并非完全是一种认识结果的偶然巧合。它证明了一种观点：即比类取象的认识方法对宏观现象的本质性的理解有着独特的效果。对现代自然科学而言，东方哲学关于自然的理解无疑是提供了一种全新的认识视角。借鉴宏观摹写自然规律这一全新视角，并以现代科学理论及其认识论作为重新审视、诠释传统哲学内容的方法，对空间性质及其与其它作用对象间的相互关系进行逻辑表述，也
许会成为认识自然存在的新方法，从而产生新的符合科学规范的有效认识。
1.空间客观性质的哲学证明过程
《易经·系辞》中“易有太极是生两仪，两仪生四象，四象生八卦”的论述以及卦爻的结构方式包容着建立空间性质理论感兴趣的两条自然规律：其一是已经成为现代科学以及哲学基本法则的阴阳对立观念。这一观念在高度抽象地、理论性地刻画宏观自然规律的同时写实地描述了电子等粒子的电性对称。其二是《易经》提出了一种解释物质存在和发展规律的三层结构模式，客观地表述了自然界的生成和发展过程。同样的物质生成发展思想也出
现在《道德经》中：“道生一，一生二，二生三，三生万物，万物负阴而抱阳，中气以为和”。可以注意到其生成层级的数量描述同为三。两种理论描述的关于物质创生的模式都是在既存背景基础上连续发展的动态变异。它不是一种存在形式的出现以另一种存在形式的消失为代价的交换过程，事物由简到繁发展的过程是在同类基础上进行的反复叠加，在新生成的异类中包容着旧有的存在形式，新旧形式相互将对方作为共存元素构成系统。同一事物整体与局部的上下级之间由于至简原则的制约有着全息模写的对应关系。佛教经典《般若波罗蜜多心经》中有：“色不异空，空不异色。色即是空，空即是色”的理论陈述。其主要含义是说自然界（或物质）与空在本质上是同一种存在形式。用现代科学的理解、译介这些沉淀在我们民族潜意识中的智慧晶体时，首先碰到的问题是它们究竟说的是什么？阴阳的概念由于现代科学知识的普及在中国人的观念中已经与实指的科学概念（如正负粒子）相融合而可以无障碍地接受。《道德经》的数字“一二三”显然不可以理解为毕达哥拉斯数本原式的对自然界的认知和描述，作为存在于本原规律（道）与万事万物之间中介环节的“一二三”不仅仅是数字，而是代表了
三个层次的具有本原色彩的、性质特征可以类比的、相互联系着的事物，由于古人的表义符号系统与现代科学的复杂的表义符号系统不同，原著对此又没有做进一步解释，其意旨我们现在无法了解。同样地，释迦“空”这一概念的原始含义究竟是指空间还是空无，其意旨我们现在也无法了解。但只要是把宇宙或物质的创生过程作为描述对象，则可以用运的基本构成要素毕竟只有有限的几种，内容正确但表述不同的理论之间必然可以找到相互融通的逻辑通道。我们将现代科学已经建立的完善的陈述系统与东方哲学理解自然现象的内容及其逻辑形式强行进行综合或者说嫁接，将上述兼有东西方特色的、纵跨古今的、对空间性质的认识作为研究空间性质的基本假设，则有：
能量与物质是同一客观存在实体——空间的异化表现形式；空间凝聚则成能量，能量凝聚则成物质；三种存在形式的动态指向是自然界规定性的演化顺序。
我们将上述假设称为空间性质的同一性假设（简称同一性假设）。所谓同一性就是说空间、能量、物质三种存在形式在本质上是同一个客观实体，外在特征上的不同是且仅只是聚集状态的不同；自然界三种存在形式之间存在着的动态变化也就是空间密集程度的不断变化。三种存在状态在所知自然界的由空间聚集产生能量进而由能量聚
集产生物质的演化顺序，不是任意发展的，而是有着明确指向以强规律的形式发展的。
由于在一般物理作用中康德称之为感性纯直观的时间和空间有着相似特征的缘故，牛顿以后的物理学已经根深蒂固地将时间和空间归为一类，常用时空的联合概念来为物理过程提供背景，在天文观测中甚至以光速为基础将二者当作一个可换算的量。正是这一看似合理的分类造成了对空间性质理性认识的逻辑困难。常规观念中时空同一的概念割裂了现实世界中空间与非空间事物的本质联系。时间和空间两种在本质上不具有类比性的物理对象的并
列，诱导人们将空间视若无物，放弃了对空间物质性特征及其与其它对象相互作用的关注。对于自然的三态存在而言，如果我们剔除了时间的因素，则这种存在的形式没有任何改变。但如果在存在关系中剔除了空间因素，则存在状态就无法想象[1]。这个事实说明将空间划出三态结构与时间并列是对空间性质了解不足的表现。有鉴于此，将空间、能量、物质当作统一实体描述的同一性假设，提供了以分析空间、能量、物质的相互关系作为基本出发点进而研究空间性质的理性认识基础。
自然存在的空间是物质、能量存在的背景、条件和本源，因而空间是具有更加本质意义的存在形式，能量次之，
物质再次之。由此形成了一个物质、能量、空间三态存在本质性的序列关系。这一序列阐述了自然界进化形式的发展特征。空间作为能量创生的背景和本源其自身已经是最本质的存在，因而否定自外于空间的其他本源和背景的存在，所以能量被无可选择地包容在空间中；空间的存在先于能量，空间必然独立于能量。能量作为背景和本源的特性有别于空间同一特性的是——能量只是空间内属的存在物——它不可能整个地充满空间，所以能量在空间中必然是有界的存在形态。同时空间独立于能量的存在特性在任意能量存在的边界之外提供了与此相同条件，能量的存在就不能排除与此完全相同的另外的存在，换句话说就是能量的存在不是唯一的。以能量作为观察问题的立场，对此作出表述就是：能量是不连续的，因而它与空间之间必然是有界的。由空间能量依存关系相同的道理推论可知，能量与物质的依存关系为：在能量背景基础上生成的物质不可能独立于能量存在；相反能量可以独立于物质而存在（即电磁辐射）。在客观现实中物质不能有独立于能量的存在这种依存关系表现为：一方面物质自身就是能量历史的积累；另一方面物质总是能量的载体。电磁辐射可以看作是物质边界以外的能量，这是其作
为物质存在背景有自外于物质存在边界的证明，也即是其存在本质性的证明。这也造成这样的存在状态：除电磁辐射外物质与能量总是以相互伴生的面目出现。而且由于物质不能脱离能量存在的规定性使这种依存关系表现得极为明显，常使人将两者看作是相互平等且相互作用的物理对象。空间和物质的关系可由空间和能量、能量和物质的逻辑从属关系获得解释，显然物质不可以独立于空间存在，空间可以独立于物质存在。
总而言之，空间、能量、物质的依存关系可以表述为：物质和能量不能脱离空间而独立存在，空间能够脱离物质
和能量独立存在；能量能够独立于物质，但不能独立于空间存在；物质不能脱离空间和能量而独立存在。所以存在独立性与本质性在这里是内涵相同的两个概念，它们均源于创生关系。对自然界三态存在形式的关系进行实际的考察，不难取得三态依存关系理论的有效和直接的事实证据。自然界空间不断地转化成能量，进而转化成物质这种生成秩序维持着宇观系统、微观系统的能量支出及其结构的稳定性。光子的运动若没有这种生成秩序作为其不向空间方向转化的保证就不会保持稳定，存在着自动消解为空间的可能性；物质如果没有能量增生维持着电子自旋等结构稳定的需求就会向能量方向转化而解体。在三态转化的过程中，空间是最为活泼的存在状态；而物质是终态存在形式，是空间和能量运动的结果，也就是最为稳定的存在形式。对于存在形式的动态系统而言，质量和能量的守恒都是对各自形态封闭层级上稳定性的一种表述，超出这种封闭的系统，意味着能量和物质都不会守恒——质量有可以观测到的增加，能量则处于一种动态的转化过程中。空间和物质相互关系在这里提供了的能量和物质质量的定义，它是以空间为背景或计量起点的空间聚集量的同意语。可以说由此我们得出的能量和质量概
念是绝对能量和绝对质量的概念。
对于三种的存在状态而言，主要有三个可以描述的特征：①连续性：指空间域内任选点间均可以找到不超出该域的路径相连通的特性。②均匀性：指自然存在空间的存在特征处处相同。③简洁性：指存在形式具有单一的、有效的和直接的特性。如果定义理想性的含义为：指称对象的存在和作用具有最高形式的均匀性、连续性、简洁性特征。那么，以存在状态来说，空间是最理想的形式，能量次之，物质再次之。造成这一现象的根本原因是，从空间到物质的每一次异化所提供的新的存在形式都是在原有存在形式上的叠加，因而也就是存在形式的复杂化，连续性以及均匀性都向远离理想状态的方向发展。以三态间相互作用的形式来说，由其理想性决定了一个不同存在状态之间相互作用的理想性序列：空间和能量（光子在真空中的运动）＞物质与空间（有质量的粒子在真空中的运动）＞能量与物质（热传导、电传导）＞物质与物质（流体运动）。这个序列内涵的一种判别方法是参与作用的所有对象的异化次数之和较小的作用形式相对而言理想性较高。以本体的属性而言，三种存在状态属性的理想性也具有类似的排列。以上即是关于空间性质及其在三态关系中作用效果的理性表述。这些内容本身是客观性
的，只是其认识的抽象程度更高而适合于哲学性描述。由此可以逻辑地推论得出以下成为物理学范畴的空间性质：
*物质性：
由三态同一性假设可以推论：由于能量、物质是空间这一客观实在的异化表现形式，且三态存在的转化是一种连续的发展过程，而非断然的变异（而且在转化过程中互为存在背景）。所以三态中的任何一种存在形式，必然蕴涵着其它存在形式的属性，只是其表现的形式有理想性程度的差别。必然地空间具有与物质相同的某些属性。空间的物质性是空间在异化为物质的历程中保持着的空间自身的属性，因为这种属性在空间和物质中都可以发现，因而称做空间的物质属性，不是指物质属性向空间的反向延伸。如空间拥有可测的介电常数、光子以恒定速度在真空媒介中运动。
*运动性：
由连续性和空间同一性假设联合推论：空间不可能以撕裂等破缺形式转化为能量而消失，缺失的部分只能由相邻物空间给予补充的唯一形式就必然会造成空间实体此一局部与彼一局部的相对运动。空间之所以可以运动是由于我们已经将空间从空无的观念形态中寻找出来，并恢复了其实体物质的固有属性。空间的运动也就有了逻辑的基础。从一般意义上说，空无的存在状态本身是无所谓运动和静止的，“存在”这一哲学概念是划在空无与实有相
互边界上的判据。历史上人们为了客观地描述空间的实在性，避免空间作为异己或外在的存在形式给人带来的不可知特征，曾提出了各种各样的描述，其中中国古典哲学中“气”的概念以及西方近代“以太”的概念都有效地描述了空间的物质性，只是由于不知道如何将这种物质性与其他物理常识逻辑地联系起来，被掩埋于错误观念的历史封尘中。据说以太概念是由于迈克尔逊—莫雷的实验结果才被否定，实际上这一实验所说明的是空间的物质特性与空间的运动特性具有相对独立性，同时空间存在的理想性不等同于我们所知物质或能量的理想性。
*刚性：
在存在形式上空间已经是最高形态，它与物质和能量的区别是没有独立于自身的外在存在背景，或者说是空间以自身为存在背景的。这就可以推论，当我们承认空间是均匀的这一基本的原理时，也就等于承认了空间没有局部的稀薄化或稠密化。空间具有物质性就等于是说空间的存在是有即存量的概念的。这个量的概念不是数学上的概念可以人为地设置增减变量来表达一种发展的趋势。现实世界的即存量的改变，是要相关系统的相互作用才能实现的。空间即存量的增减如果没有找到相关系统的改变足以抵偿这种改变的事实依据，则其结论就是违反基本逻辑的。上述两点推论的明确结论是只要空间具有均匀而稳定的存在形式，也就是说空间具有绝对的刚性。空间大爆炸理论就是一个缺乏哲学底蕴的理论，因为消散和稀薄化是物质的属性，这种动态过程的背景和参照是空间，空间扩张应该需要物质的补充，由此形成的宇宙结构应具有可观察物质组织消解的特征，这与普遍存在的物质状态基本特征不符。
*广延性：
空间的广延性是指能够被人为设定的坐标体系描述的空间的可测度特性。广延性是由于空间的连续性没有方向的限定所表现出的一个特性。由于物质及其运动的原因使人们的理解有了外延于物质的条件，于是空间的广延性成
为进入人们感觉世界的唯一特性。真实的自然空间是没有超出其范围的事物的。
2.空间性质哲学解释的数学模型化描述
物质是异化的空间形式，区别于空间的特征是其存在形式有形有相。有形就是有可观测的特征，拥有一定的体积。也正是这种可观测特征使空间和物质的关系显化，空间因为物质的这种存在特征而可以被物质提供的尺度所度量。目前物理学已有的关于空间的度量形式（如体积和位置等）都是物质度量形式向空间的延伸。物质的存在为物质与独立存在的空间划上了一条明确的边界。在这个边界之外是纯粹意义上的空间。边界之内是纯粹意义的物质，物质内部的空间已经成为物质的属性——体积——这是空间异化为物质过程中所保留的自身属性，由于物质自身可感知的原因被显现出来。空间向能量的转化造成了空间的收缩运动。空间的收缩可以发生在空间自身范围（如微波背景辐射），同时也可以发生在能量存在的范围，或者发生在物质的内部。我们从纯粹空间的存在角度考察空间收缩的数量关系，即建立空间存在量与收缩量之间的数量关系时不难理解，在空间存在均匀性作为规范前提下的空间收缩必然会具有处处相同的观测特征，空间没有内涵任何不同于其它点的特殊点表现出优先或滞后
的收缩倾向。这种观测特征表现在量上即为所有空间点的产能量处处相同。由此可知产能的数量与空间的既存量呈正比例。对于能量和物质内部的空间收缩而言，可以将物质和能量视作是空间量的历史积累值，所以在能量内部空间的收缩要比空间自存状态的收缩表现的强烈，而其在物质内部的收缩则是最强烈的。对此还可以引入透明度的概念，空间对其自身的完全透明的，而对绝对密实的物质则是完全不透明的，不透明的物质对空间有阻断作用，由此诱发空间恢复其连续性的运动，则透明度正相关于空间的收缩强度。
这里主要研究物质内部空间收缩所造成的空间运动效应。对于空间的运动给出什么样的度量这是研究空间运动效应的基本问题。由于空间存在无形无相的特征无法为空间的度量提供设定基准、相互比较等技术操作方法，且空间存在的均匀性和连续性不提供任何可分割的依据，所以从空间自身是无法给出关于空间的度量的。现实中空间的度量所依据的是物质在空间中的可见形式，是物质度量特性在空间的延伸。
球体是宇宙间物质的普遍存在形式，这一形式自身也是空间运动的产物。以球体物质系统为例描述空间运动的宏
观效应，可以较好地说明宇宙间物质与空间运动的关系。如果我们将物质的存在及其相关的空间独立地划作一个系统，则可建立用于描述空间和物质相互作用的理想物质系统模型（如图1）：设虚线的位置距地心足够远，空间在此处的运动的速度小于特定的微量而可以忽略不记，则认为物质系统在虚线的位置运动速度为零，称虚线为物质系统的外边界。具有外边界的物质系统定义为理想物质系统。真实的物质系统将不具有运动速度为零的外边界，所以上述理想物质系统是对真实物质系统的近似，由此所获得的理想物质系统的表述也相应地是对真实物质系统的近似。
P
图1地球物质系统中物质的运动模型
以下我们用数学方式对空间运动描述的有效性和精确性作为基本方法，建立与现代物理学的关系，以此证明空间性质哲学论证的正确性。首先明确以下数学表述的前提：
*如果物质的既存质量随时间的变化较为缓慢时，可以认为在研究空间运动所选定的时间跨度内（如千年、世纪），空间的运动是只相关于物质存量的定常流动。
*空间的三维存在特性要求在空间性质的研究中采用体积（线形量的立方）作为描述空间运动的基本度量形式。
*物质边界内不再是纯粹意义上的空间，所以空间的运动将不存在（速度为零）。
*描述空间的运动需要引入时间参数，在习惯的观念中存在是一个时间概念。实际上存在首先是一种形式，当我们讲述一种存在时往往是说他的形式而抽离了时间概念。当我们讲述运动或变化的概念时才用到时间的概念，所以说空间的运动是时间的原因。如果没有空间的运动宇宙间将没有物质的运动及变化，没有运动和变化也就不会有时间的概念，或则说没有时间的存在。所以说时间只是空间运动的属性，在这里为了简化研究对象假设时间是独立于空间的一个参数。
若以空间的体积度量指标描述单位时间内流入物质的空间数量规律，则显然有：
*物质存在的形式决定了空间运动是围绕球体物质的、具有数学理想特征的球形空间流场。
*理想的物质球体的质心是一个特殊点，空间从所有方向均布指向质心的结果是空间运动在质心的相互抵消（虚拟状态），空间的运动将以该点作为参照点。
*空间运动的状态正相关于物质的存量，即相同的物质存量在相同的时间内，所吸收的空间量相同。
由此不难推论：空间从虚线位置开始到物质边界为止的运动是相对于质心的理想的匀加速运动。所谓匀加速运动是指从物质理想系统的外边界到物质边界的整个运动中，空间以体积量为度量的加速度具有恒定的数值，且数值
与物质质量成正比例。为研究空间运动过程，标定一个随空间运动的虚拟点p。则以质心为圆心过p点的同心球面的运动，就等价于同心球面所围空间被物质逐渐吸收消失所造成的运动。满足上述前提的空间运动的数学描述是：
gv=4πh2g（1）
其中gv为以体积度量的空间运动加速度（m3/s2），它不同于空间框架下有体积存量物质流体的匀加速过程描述方式。t为空间消失的时间（sec）。h为物质系统内任意点距质心的距离（m）。g为相应距离点的线形加速度（m/s2）。在目前物理学观念中，重力加速度随距物质质心距离的平方反比变化，就是将gv转化为线形量表示的结果。
考虑物质表面具有特殊性，建立空间运动在物质表面的运动描述，由式（1）得到：
d2v/dt2=4πR2g0（2）
其中，V是过p点的同心球面所围空间以体积度量的数量（m3）。t是从边界开始记录的时间（sec）。g0是空间流入球体物质表面的最大线量速度（m/sec），等于物质表面最大加速度和一个时间量的乘积。R为物质球体的半径（m）。
对于上述物质与空间的运动体系，可表述为以点p为表征的空间流动的线速度，则其速度值是位置的函数。由
此解析空间运动速度、加速度与位置的关系可建立物质球体周围空间的理想流动方程。在空间任选点，距物质中心为h。以h为半径的空间球体体积V的改变写作线形表达形式代入式（1），并对时间微分得空间速度、空间加速度、物质的位置三者的关系为
h2g+2hν2=R2g0︳h＞R（3）
其中g是任意选定点空间运动的线量加速度，v为该点空间运动的线量速度，g0是空间在物质球体表面运动的线量加速度，三者均指向质心。式（3）揭示了在物质系统系统中，任意选定点的空间运动速度、加速度都可以表示为空间位置的函数。即在任意选定的空间位置，都有相应的空间运动的速度、加速度数值。空间作为其自身的存在形式在其越过物质边界的瞬间将不复存在，因此当h=R时，空间的运动亦不复存在，其表述形式即空间运动速度为零。因此式（3）是一个间断函数，只在h＞R的范围内连续。空间在其流入物质内部后虽然作为空间的运动形式不存在了。但其具有物质属性的原因，作为物质仍然发挥着特殊的作用。式（3）是物质系统中空间运动的基本方程，揭示了空间运动的一般形式，而与目前物理学的内容相同。
建立了物质存在决定的空间运动场之后，以下研究空间运动场中的四种现象：
A.物质相对于运动空间静止的运动
空间与物质之间相对静止的含义是引入空间场的另外的物质与空间场自身相对于引起空间运动物质的质心两者的运动速度相等，即物质系统中物体p的运动完全等同于空间的运动。将式（1）积分，整理并用线量代替体积量可得：
h3/t2=3/2R2g0（4）
其中h为物体p所在位置与质心的距离。R是物质的半径。g0是空间运动在接近物质表面时的最大加速度。t是物体p所在位置到地心的空间运动时间。式（4）描述的是物体从远离质心的位置下落所遵循的规律，是物质随空间运动
的理想落体方程。在这一过程中物体不受力的作用。
物体作圆周运动基本条件是离心加速度等于向心加速度。如果T为一个物体在距质心一定位置绕质心作圆周运动的环绕周期，则由式（1）和圆周运动加速度的定义式经过推导可建立其与落体时间的关系：
（5）
将式（4）和式（5）比较则有：
T2/t2=6π2（6）
式（5）即是从空间运动的前提出发，获得的理想物质系统的开普勒第三定律。物理意义显然是描述了过理想物质系统任意点且以物质质心为圆心的封闭球面运动物体的运动规律。式（6）是圆周运动条件（离心加速度和向心加速度相等）的另一种写法。
B.惯性力与引力的区别与联系
考察运动物体与其上放置小球所组成的系统（图2）。当物体加速运动时，小球会向物体运动相反的方向滚动。经典物理学认为这一现象是小球受到了惯性力的作用，而这是一种找不到施力者的虚拟力。
图2运动物体与小球系统
虚拟的惯性力与引力之间没有任何实质性的可区别的作用特征。这种描述有一种将事物本质联系割裂的感觉。用空间运动论的观点解释这一现象可以得出以下结论：将空间和物质作为运动过程中平等的参与者，空间相对于物质与物质相对于空间的加速运动应具有相同的效应。引力即是加速运动空间对存在于该空间物体作用结果的显示；而惯性力是主动运动物体相对于空间加速运动产生的效应。这就是说，力是空间和物质的相对加速运动产生的
作用效应，惯性力和引力仅由于参照系选择的不同才分别给出了两种力的不同定义，没有本质的区别。牛顿万有引力定律所表述的就是空间运动对于物体作用的结果，牛顿第二定律所表述的惯性力就是物体自身运动作用于空间所产生的结果。由于在人类认识发展的历史上还没有发现两者之间内涵的一致性，将惯性力与引力看作了两种具有不同特征的作用力。如认为空间的作用是系统响应的原因（小球运动），则惯性力只是物体相对空间加速运动时空间对小球的作用。引力质量与惯性质量高精度相等这一现象即有力地证明了引力和惯性力是同一种作用以不同立场得出的结论（分别认定物体和空间作为运动对象）。由于此前的物理学不加论证地假定空间是静止的，因而对万有引力的作用方法和性质都无法给出事实以外的、富余逻辑的解释。忽略空间的物理存在及其对物质作用前提得到的引力作用被认为是一种由物质出发到物质的超距作用，对这种力究竟如何传递这一问题就有了光子传递引力的近乎玄学的解释。建立了空间运动的概念后引力的传递方法和过程就可以进入理性认识的范围。由此也可以合理地解释引力能够被运动所抵消这一物理事实的含义：空间加速运动对物质的作用效果等同于物质相对
于空间的加速运动的效果。
C.空间相对物质加速运动
经典物理学清晰地辨析了引力和惯性力的不同，实际上就是将相同作用形式在不同参照系描述产生结果所表现出的细微差异给出了区别，这就将一个最有可能影响其体系完整性的因素在自觉与不自觉之间有效地排除了。牛顿第二定律给出的关于物质运动和力的关系实际上是物质和空间作用关系精致的数学描述，可以看作是对实际的空间结构及其与物质作用关系进行理想性抽象得到操作模型系统后，用实验方法确定的物质与空间相互作用效果的定量关系。之所以说牛顿第二定律是理想的操作模型系统，是因为其成立预设了以下的前提：
*空间相对于物质运动的参照系是静止的；
*空间独立于物质的存在，不参与物质的运动过程；
*运动过程产生的所有效果只相关于物质，而与空间的存在无关；
*物质在空间中的运动速度不至于使我们感觉到空间流速场的等速曲面的影响；
*在选定的物体运动范围内，空间的性质处处相等。
理解了牛顿第二定律的上述预设前提之后，就可以将牛顿第二定律的观念扩展运用于考察物体p在地球理想物质系统行为。相对地球质心静止的物体p若以空间作参照就必然相对于空间作加速运动，因而产生力的作用效果，由式（1）可得：
F=mR2g0/h2（7）
其中F是引力力值（N）。由前面的论述可知：恒定的物体质量获得恒定的表面加速度，加速度与物质质量成正比，若G0为比例常数，则：
4πR2g0=G0M，令G=G0/4π，
则式（1）可表述为：
F=GMm/h2（8）
式（8）牛顿万有引力定理可以由其第二定律无任何假设地推导出来。引力随距离变化采用平方反比衰减的方式就是空间球体运动的结构特性在万有引力定律中的反映，这就可以圆满地解释万有引力的平方反比率的由来。引力
常数（G）的含义可以解释为：单位质量物质所能引发的空间流动在物体表面的加速度值，其单位的量纲对此结论是一个有效的证据，只是目前引力常数与此常数差4π因子。
牛顿第二定律提供了绝对质量的有效测试方法，由加速运动过程测出的可由长度和时间标志的物质质量数值是绝对质量。质量不再是密度和空间占有量的关系常数和纯粹物质自身量的相互比较，质量是物体运动过程中空间与物体相互作用所产生效果的一种具体的表征，由此可以建立运动和重力联系，进而由此出发研究空间的运动。如果没有空间和物质的这种作用，物质将只有可以测量的体积，而没有可测度的质量。因而质量归根到底只是物质与空间相互关系的度量。在现有观念中把质量看作只是物质自身的属性，原因是不懂质量的根本意义。
D.理想物质系统中近地表空间对物体的作用
在近地表运动距离较短时，g=g0为常数，自由落体可视作任意点初速度为零时物体随空间的运动。这时物体的运动速度不等于空间的速度，运动过程中仍受空间的作用。物体运动遵循规律是：
h2dh/dt=R2g0t（9）
整理并略去小量得：
V=g0t（10）
其积分形式便是伽利略斜塔落球实验所求证的结果，自由落体等同于匀加速运动。
由于式（1）在地表是间断的函数，结合式（10），从空间方向逼近地表可得最大空间运动速度：
h2dh/dt=R2（dh/dt+g0t）（11）
整理，当hR时，
Vmax=（1/2Rg0）1/2（12）
代入数值Vmax=5.587km/s,此即流入地表的空间速度。显然式（12）适用于所有天体系统。物体运动的切向速度等于径向速度时为正圆周运动，由此合成的环绕速度为：
（13）
其中V1为第一宇宙速度。
以上四个方面的表述并不谋求给出经典力学定理新的数理推导，而是希望籍此证明空间性质新的哲学解释在具体应用中的可能性，并用数学推导过程完备的逻辑来检验空间运动论所提供的这种哲学观念的正确性。如果承认上述推导过程所证明的空间运动理论提供了此前物理学所没有的内在逻辑的和谐性和简洁性，使的牛顿第二定律、开普勒定律、万有引力定律之间的相互关联剔除了空间运动假设以外的所有其它主观假设，就应该从理论判断方法的角度承认空间具有受物质作用而产生运动的特性。上述推导过程直接应用了牛顿力学中的速度、加速度、动量等概念而没有重新定义，显示了空间运动理论可以兼容经典力学的所有方面。建立动态空间的观念就可以清晰、完整地理解开普勒第三定理、牛顿第二定理、万有引力定理、加俐略落体实验等经典理论内涵的哲学统一致性，并对其数学的结构形式、常量、适用范围等作出合乎理性的解释。
3.空间性质哲学描述所蕴涵的新的宇宙观
自然界凡物质聚集的地方均存在着不同程度的能量释放过程，例如恒星辐射、星云红化、太阳系行星及卫星均含有内部热源等。天文观测中质光关系的发现更进一步地为这一现象提供了定量的表述。从空间同一性的观点出发宏观地解释这一问题所得到的结论是明确的：伴生于物质存在的能量过剩现象是空间凝聚产能导致的结果。空间在异化为能量与物质之后已经有三种具体的存在形式，这为空间的收聚产生能量提供了三种不同形式的场所，即空间收聚产能分别在空间、能量、物质的内部发生。在空间场所发生的空间产能现象，如宇宙空间的无源x-ray等高能射线爆发、微波背景辐射等都是这一现象的理想侯选对象。空间在能量场所的聚集目前无法观测，因为我们无法对光子或电磁波在统一地点作两次能量变化的测试，对此高能物理的研究也许会提供光子或电磁波在空间的运动中会得到能量的补充证据。相比较而言在物质场所空间聚集产生能量的过程是最容易发现和证明的。对宇宙间普遍存在的能量过剩作空间收聚产能的解释，要比目前通行的核能解释合理和有效。由于以往物理学所知道的产能方式有限，将无法理解的自然过程统统装入了核能解释的口袋。对其解释逻辑上的致命缺陷只能采取视而不见的态度：物质释放核能必然要带来引力持续减小的后果，引力数十亿年持续减小积累的结果对于一个星系发展的历史而言，会造成星系的结构消散的现象，这与星系普遍盘卷、收聚的有序化、组织化的观察特征不相符。相
反，能够合理解释物质收聚的原因只有一个，那就是引力的增加改变了物质的固有存在结构。进而引力的增加只有一种可能的原因——物质质量的增加。核能解释还有一个缺陷——不能对不同聚集态度物质的能量产生过程给出统一解释，例如将太阳发光解释为核聚变，太阳系行星的地热解释为核裂变，但无法解释星云红化。这与本质的存在形式具有单一性的基本认识特征存在深刻的矛盾。对所有现象做个别性的分析不能理解这些现象之间所蕴含的共同特征，而正是这些隐藏在现象背后的共同特征的才是理解过程所要达到的真正目的。直接地将现象所共同拥有的作用要素（如空间、能量）选择作为研究对象去理解不同现象间共性的产能方式是一种宏观的、绕开了复杂的综合和抽象的过程的更为有效的认识方法。
空间在某种意义上说是一种蔬散存在的能量形式，大量流入物质内部在向质心收聚的过程中转化为能量的形式，这种能量是宇宙间能量的根本来源，它维系着宇宙基本能量的过剩支出形式。恒星质光关系和赫罗图的发现更为彻底地揭示物质存量与能量的上述依存关系。物质瞬时存量与空间的流入量可由式（4）导出以下关系：
V=3.546×10-5m（1/ρ）1/2（14）
其中v为物体表面的空间流速，m为物体的质量，ρ为物体的密度。
空间收缩量与能量值的数量关系为：
E=ηV（15）
以地球引力定义的太阳质量M=1.9892E30KG。代入式（14）得V=1.8793E24M3/S。
太阳总辐射功率Q=3.83E26J/S。则得空能转换系数η=203.8J/m3由太阳数据获得空能转换系数没有考虑其质量增长，因而数值偏小。
对于恒星辐射、星云红化、超新星爆发、类星体发光、太阳系行星及卫星含有内部热源等现象所说明的宇宙物质普遍存在着的能量过剩支出机制，由空间运动论所给出的解释是：我们所知的自然宇宙空间，其最根本的运动是以物质为最终目标的聚集和收缩，因而不可能是膨胀或扩张的。目前公认的、有较大影响的宇宙大爆炸理论的解释是：所有能量来源于更高级的能量存在状态（爆炸前的奇点）。显然这是形而上学的理论推演方法，对一种现象无法解释时往往假设一个更高的同样无法解释的原因来解释现有问题，这从特征上类似于用乌龟下面还是乌龟来解释大地不沉，或者用上帝来解释第一推动的问题，是是哲学对于宇宙间普遍存在的空间、物质、能量的依存关系的认识处于初级阶段的标志，不能发现现象背后的本质而导致对不同的现象本身提出了相对独立的解释。
物质自增长理论得出的关于新星、超新星爆发的主要原因有两种：a.固体小星体（例如地球）增长到一定质量时，星体温度会增加到其构成物质的气化温度，星体在较短的时间内气化膨胀，并抛射出物质外壳；b.中心星体引力增大使星系坍缩，其环绕星体落入中心星体产生的爆发现象。与上述理论相吻合的是观测到新星爆发有向银心聚集的趋势。
5.空间性质哲学的结论
由东方哲学观点导出的空间运动的概念，将许多看似无关的问题建立了本质性的相互联系，由空间性质哲学证明过程提供的逻辑起点出发，经过简单的数学模型化就可以得到牛顿万有引力定理、开普勒第三定理等解释宇宙结构的基本原理这一事件本身就说明：物质、能量、空间是本质上相同的存在形式这一理解在理论上是正确的。空间的诸特性中空间具有运动的特性这一事实，可以被人们用物质质量、运动定律的形式理解。引入全新的空间运