淺談游泳中的物理學(xué)

蘇善貴

摘要：在初中體育教學(xué)中，游泳運動作為深受學(xué)生喜愛的運動，承擔(dān)著提高學(xué)生身體素質(zhì)，提升我國游泳運動水平的重要責(zé)任，深入研究游泳中的物理學(xué)，有利于教師對學(xué)生開展游泳教學(xué)，提升學(xué)生的游泳運動學(xué)習(xí)水平，促進(jìn)學(xué)生游泳綜合水平的提升。本文通過分析水的特點，進(jìn)而分析游泳動作中的物理學(xué)，最后分析影響游泳速度的物理學(xué)，希望對提高學(xué)生對游泳中物理學(xué)的認(rèn)識，促進(jìn)學(xué)生游泳運動學(xué)習(xí)水平的提升做出積極貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：游泳;物理學(xué)

引言

作為水中運動，游泳必須研究游泳過程中的物理學(xué)，在分析水的特點下，對游泳動作中的物理學(xué)進(jìn)行分析，使學(xué)生深入掌握游泳中的物理學(xué)特征，從而準(zhǔn)確掌握正確游泳的姿勢以及提高游泳速度，提高初中體育教學(xué)質(zhì)量和效率。教師要向?qū)W生詳細(xì)講解游泳運動中的各個環(huán)節(jié)中包含的物理因素，提高學(xué)生對游泳運動的認(rèn)識，提高對游泳運動的興趣，從而更加積極主動的學(xué)習(xí)游泳運動，提升自身的體育綜合素質(zhì)與水平。

1水的特點

1.1壓力

在正常情況下，當(dāng)水深超過正常人胸部的位置時，人體會感受到明顯的壓力，在一定程度上導(dǎo)致呼吸困難、吸氣困難，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要與水壓有關(guān)。游泳時，學(xué)生可以根據(jù)水壓調(diào)整呼吸或姿勢，通過水壓為游泳運動創(chuàng)造條件。

1.2流動性

運動產(chǎn)生的力是相對的，以學(xué)生為研究對象，他們在游泳時的撥水、蹬腿會與水產(chǎn)生相對力，從而對人體的前進(jìn)或在水中翻滾等動作產(chǎn)生反作用力。水的流速與水中的壓力密切相關(guān)，水的壓力受反作用力的影響，產(chǎn)生一定的壓差。

1.3密度

密度是物質(zhì)的質(zhì)量與其體積之比。由于水的密度與人體的密度基本相同，根據(jù)浮力公式，人體的浮力也與重力基本相同。在游泳運動中，學(xué)生可以將頭停留在水面上，以方便換氣。在換氣過程中，身體暴露的部分會直接影響人體的力量。當(dāng)學(xué)生吸氣時，學(xué)生的胳膊和腿與劃水相互作用，從而改變水力的平衡。不僅如此，吸入還會增加胸部的容積，增加人體的浮力，使重力和浮力得到平衡。

2游泳動作中的物理學(xué)

2.1手臂

在游泳運動中，認(rèn)為在手臂劃水過程中，水壓的中心在前臂上，整個手臂都可以用力移動，這種觀點從游泳技術(shù)的物理角度來看存在一定的誤區(qū)。以游泳池為參考，手臂使用肩關(guān)節(jié)向前移動軀干，下臂向后移動。這時手的力量是這樣的：人體在水的撞擊下，手的前端會產(chǎn)生力，當(dāng)手遇到水的阻力時，手會向后移動，因為阻力小于手的運動力。阻力將在沖擊瞬間將力傳遞到肩關(guān)節(jié)，由于阻力大于手臂的運動力，肩關(guān)節(jié)會向前移動。由于整個手臂之間的力是相反的，具有很大的動能，因此手臂以特定的點為支點，迫使身體向前移動。

2.2樞軸點

在以游泳池為參考的過程中，移動手臂時旋轉(zhuǎn)的位置不在肩關(guān)節(jié)，而是在手臂握住的某個點，樞軸點位置是固定的。在學(xué)生的劃水過程中，由于臂長和動能的變化，樞軸點會發(fā)生變化。當(dāng)驅(qū)動力增加時，樞軸點的位置更靠近手掌。實驗研究表明，在學(xué)生的劃水過程中，推動起點和終點之間的距離會發(fā)生顯著變化。游泳速度與這個距離的長短密切相關(guān)，當(dāng)起點接近推動終點時，游泳速度更高。相比之下，手的起點和推的終點越遠(yuǎn)，游泳速度越慢。

2.3壓力中心

從手的驅(qū)動力來看，壓力的中心在前臂，因此，為了提高游泳速度，需要增加和提高對前臂形狀和突破水阻力的角度。通過分析手臂樞軸點，發(fā)現(xiàn)游泳水平較高的學(xué)生的樞軸點不僅在前臂上顯著向下移動，在手掌上也有更大程度的移動。同時，根據(jù)游泳速度的要求，學(xué)生的游泳動作也必須相應(yīng)調(diào)整。例如，在快速游泳時，學(xué)生必須適當(dāng)彎曲手臂，保持手掌垂直于水面，以便更好地控制水體中的壓力中心。

3影響游泳速度的物理學(xué)

3.1阻力

由于空氣和水阻力的影響，游泳運動需要更多的能量。由于水的密度遠(yuǎn)大于空氣的密度，游泳需要人體90%左右的能量來承受水體中的阻力。水的阻力和密度也為人體在水上游泳創(chuàng)造了必要的條件。學(xué)生自身的體重和肺活量會直接影響學(xué)生的游泳速度。同一物體在水下以相同速度運動時，水的阻力約為空氣的800倍。深入分析水阻差異，改變手掌位置來控制水的比例，是提高游泳速度的關(guān)鍵。

3.2運動

水體中的驅(qū)動力是推動人體前進(jìn)的力，在實際游泳過程中，為了提高運動速度，學(xué)生需要根據(jù)動力原理對游泳動作進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。眾所周知，作用力和反作用力大小相等，方向相反。當(dāng)手向后撫摸時，產(chǎn)生的力可以推動人體向前，不同游泳姿勢的推力有一定的差異。學(xué)生需要調(diào)整傳統(tǒng)曲軸的效果和幅度，給予水體一定的力，獲得更大的反作用力，有效增加驅(qū)動力和實際游泳速度。

結(jié)論

綜上所述，面對新形勢下初中體育游泳教學(xué)，教師需要深入分析游泳運動各個環(huán)節(jié)中的物理學(xué)原理，對學(xué)生進(jìn)行詳細(xì)的講解，讓學(xué)生深入體驗其中蘊含的物理知識，并積極理論聯(lián)系實際，提高自身的游泳運動水平，實現(xiàn)學(xué)生游泳水平的提升，達(dá)到初中體育教學(xué)改革的目的。同時教師也要根據(jù)學(xué)生的實際特點，開展靈活教學(xué)，因材施教，有效促進(jìn)學(xué)生對游泳運動的喜愛，從而更加積極主動的進(jìn)行游泳運動的學(xué)習(xí)，達(dá)到新課程教學(xué)改革的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張麗茹，王萬祥.游泳運動中的物理學(xué)知識.中學(xué)物理教學(xué)參考[J].2015：8-11.

[2]王新峰.游泳運動中的阻力研究及推動力[H].北京：清華，2004