如何打好羽毛球的研究

【摘要】力學(xué)知識幾乎貫穿在整個物理學(xué)知識中，它是學(xué)好物理知識，認(rèn)識各種自然現(xiàn)象和規(guī)律的基礎(chǔ)。文章結(jié)合高中的物理力學(xué)知識，科學(xué)系統(tǒng)的研究了生活中羽毛球的運動規(guī)律，以及如何利用這些規(guī)律指導(dǎo)我們打好羽毛球。通過這樣的實踐探究，不僅可以發(fā)現(xiàn)物理力學(xué)知識的實用性和趣味性，更是“格物致知”精神的體現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】物理力學(xué) 羽毛球 格物致知

【中圖分類號】G804.2；G847 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）06-0208-02

1.關(guān)于羽毛球的知識簡介

早在兩千多年前，一種類似羽毛球運動的游戲就在中國、印度等國出現(xiàn)。中國叫打手毽，印度叫浦那，西歐等國則叫作毽子板球。羽毛球由球托、球群、球翼三部分組成。羽毛球應(yīng)有16根羽毛固定在球托部。羽毛頂端圍成圓形，直徑為58毫米至68毫米。球托直徑25毫米至28毫米，底部為圓形。羽毛球重量在4.74到5.5克之間，一般使用4.9克、5.0克、5.1克這三種球，最常用的是5克球。球手靠羽毛球拍擊打羽毛球的球托來促使羽毛球在空中運動。標(biāo)準(zhǔn)的羽毛球的場地俯視圖，如圖1所示。由此我們可以清楚的看到，一個標(biāo)準(zhǔn)的羽毛球場是一個標(biāo)準(zhǔn)的矩形，它的長是13.40米，但是比賽規(guī)定：單打時，即一個球手VS另一個球手，此時，規(guī)定的場地寬度是5.18米；雙打時，即兩個球手同時VS另外兩名球手。此時，規(guī)定的場地寬度是6.10米。該運動的得分規(guī)則是：球手運用羽毛球拍促使羽毛球掉落在對方的相應(yīng)規(guī)定場地上，得1分，如果羽毛球墜落在其他任意地方，對手得1分。每輪比賽，先得11分的一方，則成為該輪比賽的勝出者。

2.結(jié)合高中力學(xué)知識對羽毛球運動規(guī)律的研究

2.1羽毛球的受力分析

力對物體的作用效果取決于力（合外力）的大小、方向與作用點。在物理上學(xué)者們把它們統(tǒng)稱為“力的三要素”。力的大小決定了物體運動速度變化的快慢；力的方向決定了物體運用的方向；力的作用點決定了物體的運動方式。例如拋體運動中的一種特殊運動方式，學(xué)名叫“平拋運動”。該運動的定義是：物體具備一定的水平初速度，在只受重力作用下的運動。忽略空氣阻力，基于以上分析。我們知道，想要把羽毛球擊打出去，首先是要準(zhǔn)確用羽毛球拍作用到羽毛球的球托。第二，根據(jù)“力的三要素”決定了力對物體的作用效果。也即是說，如果球手想要打吊球，也就是使羽毛球做斜上拋運動，球手就要從下往上擊打球托。如果球手想要打直球，也就是使得羽毛球做平拋運動，球手就要水平擊打球托。第三，如果球手想要打出最有力度，最具攻擊性的扣球，也就是使羽毛球做斜下拋運動。球手就要從上往下?lián)舸蚯蛲小?/p>

如何在實際中運用呢？①吊球起到很好的防守作用，因為，一個質(zhì)量很高的吊球，假如忽略空氣阻力，并把羽毛球看做是一個質(zhì)點，羽毛球的運動軌跡應(yīng)該是一條拋物線。但在實際運動過程中，由于空氣阻力做功，水平速度最終會變?yōu)榱?，羽毛球最后的運動軌跡幾乎是做豎直向下的加速運動。此時，球托就在球群的正下方。那么對手是不可能打出扣球的。此時對手只要兩種選擇：一、打直球，這是發(fā)球手最希望的。因為此時，球托向前，球的高度較低，發(fā)球手可以扣殺。二、也打吊球。但這種情況幾乎不可能。球的平均運動速度比人的平均運動速度大得多，也即是說，對手幾乎是沒有時間跑到羽毛球的前面，然后再擊打羽毛球的。②直球是初學(xué)者和一般球手經(jīng)常打的，直球有它本身的優(yōu)勢，一是擊打的速率相對較快，二是失誤率低。如何利用直球得分呢？關(guān)鍵在于利用球的運動速度優(yōu)勢。一般的直球平均速度大約是150km/h到200km/h，而人的平均運動速度是10km/h到30km/h。球手不能跟對手硬碰硬，即打出與球場左右邊線平行的球。球手應(yīng)該以自己為參考點，然后選擇球場的左上方擊打出羽毛球，目的是把對方引到左上角，等待對方把球擊打回來，球手再向右上方擊打出羽毛球。由于球的運動速度很快，對方是很少能再次擊打到球的。即使對方接到了，球手可以故技重施，隨著時間的推移。最后，對方不僅因體力不支，而接不到球，還會落入圈套之中——消耗了對手大量體力。③扣球，是極具進(jìn)攻性的羽毛球打法。在2005年蘇迪曼杯混合團(tuán)體羽毛球賽期間，國際羽聯(lián)采用微波傳感器測試球速，在小組賽中國與香港的男雙比賽中，傅海峰以一記時速332km/h的殺球，創(chuàng)下當(dāng)時拍類運動球速之最。隨著球拍設(shè)計的改進(jìn)，球拍材質(zhì)的質(zhì)量的改善，以及運動員身體素質(zhì)的提高，這一紀(jì)錄還在不斷地刷新，目前最新世界記錄是421km/h。假設(shè)我們以傅海峰的殺球速度擊打出羽毛球v=92.2m/s。根據(jù)羽毛球的場地大小，假設(shè)擊球高度是2.5米，球場的長度是13.4米。根據(jù)勾股定理，我們可以求出球的直線運動距離約為13.6米，球的運動時間t=。由此我們可以計算出羽毛球在空中的運動時間最長大概是0.1475秒。一般情況下，人的反應(yīng)時間是：0.15至0.4秒。也即是說，等我們對傅海峰擊打出的羽毛球做出反應(yīng)時，羽毛球已經(jīng)落地了。

2.2羽毛球的運動原理

動量定理是動力學(xué)中普遍定理之一。內(nèi)容為物體動量的增量等于它所受合外力的沖量，即Ft=m△v，即所有外力的沖量的矢量和。

羽毛球的運動就可以用動量定理解釋和定量分析。球手揮動羽毛球球拍，手對球拍有持續(xù)的力的作用。根據(jù)動量定理，球拍的動量增加。當(dāng)運動的球拍在空中撞擊到羽毛球時，球拍對羽毛球會有一段時間的力的作用。由動量定理，羽毛球的動量肯定會發(fā)生變化。

專業(yè)的羽毛球的質(zhì)量是5克。利用專業(yè)儀器測得，正常情況下羽毛球與球拍的接觸時間大約是0.035s，球拍的作用力大約在7N到13N。不計空氣阻力，根據(jù)動量定理公式：Ft=m△v，可以求出正常情況下羽毛球的運動速度該變量在49m/s到91m/s。

如何在實際比賽中運用物理力學(xué)中動量定理打好羽毛球呢？答案很簡單，控制好球拍的揮拍力度。想要打出一顆近距離的球，就把揮拍力度減??；想要打出一顆遠(yuǎn)距離的球，就把揮拍力度增大。因此控制揮拍的力度就顯得尤為關(guān)鍵。實踐是理想與現(xiàn)實的橋梁。僅僅知道了運動原理是不能保證一個人能打好羽毛球的，還需要不斷地練習(xí)，只有通過不斷地練習(xí)，球手才能靈活的控制好自己的揮拍力度。

2.3實際羽毛球比賽中的注意事項

3.研究總結(jié)

物理力學(xué)知識，是我們科學(xué)的認(rèn)識和分析物體運動規(guī)律的基礎(chǔ)。作為高中物理教師，應(yīng)該清楚的認(rèn)識到力學(xué)知識在高中物理知識結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)性和重要性，物理教師可以通過類似的研究教學(xué)，不僅可以解決物理知識學(xué)習(xí)的抽象問題，還可以拉近物理與生活的關(guān)系。通過結(jié)合力學(xué)知識對實際中的羽毛球運動做出定性、定量分析。在這一過程中，我們可以感受到科學(xué)知識的重要性和基礎(chǔ)性，對事物進(jìn)行科學(xué)研究的必要性和趣味性，科學(xué)方法對于從事生產(chǎn)生活的指導(dǎo)性和有效性。物理的知識是有限的，但是學(xué)習(xí)的方法是無限的。當(dāng)我們親自去探索、去歸納、去總結(jié)了，我們就會發(fā)現(xiàn)其中的奧秘和樂趣。物理學(xué)家丁肇中說過，格物致知的意義有兩個方面：第一，尋求真理的惟一途徑是對事物客觀的探索；第二，探索的過程不是消極的袖手旁觀，而是有想象力的有計劃的探索。

本研究的實驗數(shù)據(jù)大部分是筆者根據(jù)相關(guān)書籍，網(wǎng)絡(luò)和實際測量三種途徑得出，具有一定的準(zhǔn)確性。有些數(shù)據(jù)，筆者沒有查到，也沒有相應(yīng)的設(shè)備去測量，因此只能采用類比估量的辦法，得出較為近似的數(shù)值。本研究都是在理想的狀態(tài)下，即忽略了空氣的阻力，對羽毛球進(jìn)行的定量分析。因此，理想計算值和實際值不能完全符合。

作者簡介：

何強（1992-），男，四川南充人，喀什大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院2017級研究生，主要研究方向：學(xué)科教學(xué)物理。