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【摘要】本文从理论上对常见的几个体育运动中的相关力学知识作了初步分析，通过这些分析，希望能从中找出一些体育运动中的用力规律，借此做一些有益的探索。
【关键词】体育运动;力学知识
体育运动已成为我们生活中不可或缺的一部分，加强体育锻炼，增强身体素质，是健康的需要，是时代的需要。在我们在进行体育运动的过程中，你是否留意过应用到哪些力学知识呢？
下面我们从几个实际的事例中了解一下如影相随的几个力学知识点。
在篮球场上，也许你渴望能成为一位“飞人”，能够做出强劲、漂亮的扣篮动作，如同排球在3米线上的起跳进攻，你知道自己的弹跳高度取决于哪些因素吗？你测过自己的蹬地力吗？你知道自己的起跳时间吗？也许直觉或者“经验”会告诉你第一个问题的答案：我跳得高是因为我的力量大、我的体重轻、我跑得快等等。实际上，我们能跳高是因为我们弹跳的时候地面对我们的反作用力为我们提供一个竖直向上的速度，这个速度决定了我们能跳起的高度。
下面作一下物理分析：将运动员的弹跳过程视为竖直上抛运动，根据相关的物理知识，他的弹跳高度可表示为：
由上式可知，他的弹跳高度只与他起跳的初速度v0 有关，而v0是运动员和地面的相互作用得到：运动员弯曲双腿用力蹬地的过程中，地面同时提供一个大于他本身的重力反作用力，使他获得一个竖直向上的加速度，在短时间内提供了起跳的初速度v0。如果在运动员两脚站的地方安装一个压力传感器，通过它就可以测出运动员蹬地的平均压力F，同时，地面给运动员同样大小、方向相反的反作用力F′，由加速度计算公式可求得平均加速度：
a=F′-mgm=F′m-g（2）
假如我们起跳的时间是t秒，则我们离地的初速度为
v0=at（3）
由此我们可以看到，我们轻、力气大（对地面蹬力大）就可以获得较大的加速度a，较大的加速度a又为我们提供一个较大的初速度v0。如果测出F和h ，利用4~6式，则可求出起跳过程的时间t和起跳瞬间的速度v0。
另外，我们还知道，篮球的表面并不光滑，密布着许多突起，这样可以增大手与球之间的摩擦，运动员接抱球时会更稳固，不容易滑落和被别人抢走；在用篮球拍击地面时，地面给篮球一个反作用力，使篮球产生形变，其本身的形变是一个能量的转换过程，使得篮球能从地面弹跳起来；篮球运动员接传来的球时，正确的做法是先伸出两只手臂迎接，手接触到球后，两臂随球迅速收缩至胸前，这样做减小了篮球对手的冲击力，这一过程的实质是物理学中的动量变化过程等。
在拔河比赛中只是比力气大小吗？很多人会说，当然是比那一队的力气大！实际上，这个问题并不那么简单。首先，认清拔河比赛的对象：队员、绳子和地面。其次，理解受力情况：他们之间的拉力是由绳子传递的，它是由手与绳子之间有滑动趋势时产生的静摩擦力；手与绳子之间的滑动趋势是由于人的身体要向后移动时产生的；而人的身体要向后移动就必须用脚蹬地，使鞋底与地面产生相对的滑动趋势，于是脚就受到了一个地面施加的静摩擦力。当人处于平衡状态时，根据牛顿第三定律，绳上的拉力与鞋底受到的静摩擦力大小相等，双方所受的拉力大小也相等。可见，双方的拉力大小并不是决定胜负的充要条件，只要所受到的拉力小于在地面上所受到的最大静摩擦力，就不会被拉动。因此，增大与地面的摩擦力就成了胜负的主因：穿上鞋底有凸凹花纹的鞋子，增大动摩擦因素；队员的体重越重，对地面的压力就越大，这样摩擦力就越大。另外，胜负在很大程度上还取决于队员的技巧：以有节拍地猛蹬地获得短时超重来增大对地的最大静摩擦力；人向后仰，借助拉力来增大对地面的压力，同时，人向后仰也有助于我们降低重心防止翻转；均衡分配绳两边的队员防止左右摆动等；再次，久持不下的情况下，哪方的耐力好哪方将获胜。
蛙泳时，两脚向后蹬水，受到向后的作用力，则人体受到向前的反作用力而获得前进，这个很容易理解。但是，在自由泳时，下肢是上下打水，为什么却获得向前的推力呢？假如下图是自由泳时下肢某一时刻的动作，左脚向下打水，右脚向上打水，由图示可知，由于双脚与水的作用面是倾斜的，故双脚所受的作用力P和Q是斜向前的，其分别产生一个向前方向的分力P1和Q1，也就是下肢获得的推力，另外，双手交替向后划动，也提供了一个向前的动力。并且，向前的动力随拍击水的速度的增大而增大，且是连续不断的，这也是为什么所有游泳姿势中，自由泳的速度最快。
这样的例子还有很多的，比如跳远、滑冰、跳高、划船等。从以上分析中我们不难看出，运动和力是如影相随的，在我们进行体育运动时，不知不觉中会用到一些力学知识，并且理论和实践相结合找出最适合的发力方式和相应的身体姿势，以求发挥出最佳水平。
收稿日期：2008－04－30
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
【关键词】体育运动;力学知识
体育运动已成为我们生活中不可或缺的一部分，加强体育锻炼，增强身体素质，是健康的需要，是时代的需要。在我们在进行体育运动的过程中，你是否留意过应用到哪些力学知识呢？
下面我们从几个实际的事例中了解一下如影相随的几个力学知识点。
在篮球场上，也许你渴望能成为一位“飞人”，能够做出强劲、漂亮的扣篮动作，如同排球在3米线上的起跳进攻，你知道自己的弹跳高度取决于哪些因素吗？你测过自己的蹬地力吗？你知道自己的起跳时间吗？也许直觉或者“经验”会告诉你第一个问题的答案：我跳得高是因为我的力量大、我的体重轻、我跑得快等等。实际上，我们能跳高是因为我们弹跳的时候地面对我们的反作用力为我们提供一个竖直向上的速度，这个速度决定了我们能跳起的高度。
下面作一下物理分析：将运动员的弹跳过程视为竖直上抛运动，根据相关的物理知识，他的弹跳高度可表示为：
由上式可知，他的弹跳高度只与他起跳的初速度v0 有关，而v0是运动员和地面的相互作用得到：运动员弯曲双腿用力蹬地的过程中，地面同时提供一个大于他本身的重力反作用力，使他获得一个竖直向上的加速度，在短时间内提供了起跳的初速度v0。如果在运动员两脚站的地方安装一个压力传感器，通过它就可以测出运动员蹬地的平均压力F，同时，地面给运动员同样大小、方向相反的反作用力F′，由加速度计算公式可求得平均加速度：
a=F′-mgm=F′m-g（2）
假如我们起跳的时间是t秒，则我们离地的初速度为
v0=at（3）
由此我们可以看到，我们轻、力气大（对地面蹬力大）就可以获得较大的加速度a，较大的加速度a又为我们提供一个较大的初速度v0。如果测出F和h ，利用4~6式，则可求出起跳过程的时间t和起跳瞬间的速度v0。
另外，我们还知道，篮球的表面并不光滑，密布着许多突起，这样可以增大手与球之间的摩擦，运动员接抱球时会更稳固，不容易滑落和被别人抢走；在用篮球拍击地面时，地面给篮球一个反作用力，使篮球产生形变，其本身的形变是一个能量的转换过程，使得篮球能从地面弹跳起来；篮球运动员接传来的球时，正确的做法是先伸出两只手臂迎接，手接触到球后，两臂随球迅速收缩至胸前，这样做减小了篮球对手的冲击力，这一过程的实质是物理学中的动量变化过程等。
在拔河比赛中只是比力气大小吗？很多人会说，当然是比那一队的力气大！实际上，这个问题并不那么简单。首先，认清拔河比赛的对象：队员、绳子和地面。其次，理解受力情况：他们之间的拉力是由绳子传递的，它是由手与绳子之间有滑动趋势时产生的静摩擦力；手与绳子之间的滑动趋势是由于人的身体要向后移动时产生的；而人的身体要向后移动就必须用脚蹬地，使鞋底与地面产生相对的滑动趋势，于是脚就受到了一个地面施加的静摩擦力。当人处于平衡状态时，根据牛顿第三定律，绳上的拉力与鞋底受到的静摩擦力大小相等，双方所受的拉力大小也相等。可见，双方的拉力大小并不是决定胜负的充要条件，只要所受到的拉力小于在地面上所受到的最大静摩擦力，就不会被拉动。因此，增大与地面的摩擦力就成了胜负的主因：穿上鞋底有凸凹花纹的鞋子，增大动摩擦因素；队员的体重越重，对地面的压力就越大，这样摩擦力就越大。另外，胜负在很大程度上还取决于队员的技巧：以有节拍地猛蹬地获得短时超重来增大对地的最大静摩擦力；人向后仰，借助拉力来增大对地面的压力，同时，人向后仰也有助于我们降低重心防止翻转；均衡分配绳两边的队员防止左右摆动等；再次，久持不下的情况下，哪方的耐力好哪方将获胜。
蛙泳时，两脚向后蹬水，受到向后的作用力，则人体受到向前的反作用力而获得前进，这个很容易理解。但是，在自由泳时，下肢是上下打水，为什么却获得向前的推力呢？假如下图是自由泳时下肢某一时刻的动作，左脚向下打水，右脚向上打水，由图示可知，由于双脚与水的作用面是倾斜的，故双脚所受的作用力P和Q是斜向前的，其分别产生一个向前方向的分力P1和Q1，也就是下肢获得的推力，另外，双手交替向后划动，也提供了一个向前的动力。并且，向前的动力随拍击水的速度的增大而增大，且是连续不断的，这也是为什么所有游泳姿势中，自由泳的速度最快。
这样的例子还有很多的，比如跳远、滑冰、跳高、划船等。从以上分析中我们不难看出，运动和力是如影相随的，在我们进行体育运动时，不知不觉中会用到一些力学知识，并且理论和实践相结合找出最适合的发力方式和相应的身体姿势，以求发挥出最佳水平。
收稿日期：2008－04－30
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”