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课题:物理与体育


最初的跳高都是“自由式”,运动员沿垂直方向跑近 横竿,用随意的动作腾空跨越。1839年加拿大运动员 生命源于火山 沃夫兰跳过了1.69米,这是公认的最早世界纪录。
生命源于火山
1864 年英国选手 罗伯特 · 柯奇创造侧 面助跑、两条腿交替 过竿的跨越式技术, 突破1.70米大关,标 志着原始跳高的终结。 1895年,美国选手斯 韦尼在杆上急速转体, 起跳腿和摆动腿做剪 绞动作,称为剪式, 跳出1.97米世界纪录 并保持17年。
背越式跳高在起跳腿蹬伸之前,身体重心便在摆动腿 的最后支撑中开始提升。因此,起跳腿是接过摆动腿 产生的垂直初速度进行积累和叠加。这种“双动力起 跳”是任何其他跳高技术都无法比拟的。
可能的最佳姿势? 耐心等待
如今跳高运动已经进入相对稳定期, 1993年由古巴选手索托马约尔刷新的 2.45米男子世界纪录无人挑战,1987 年保加利亚选手科斯塔迪诺娃创造的 2.09米女子世界纪录保持至今。明天 会不会有新的跳高技术问世还很难逆 料。1996年亚特兰大残奥会上,中国 运动员候滨以一个京剧武生的折体飞 越动作,创造了1.92米的世界纪录。
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用物理学家的眼光看乒乓球,你试过 吗?一个小小的摩擦力,居然使乒乓球成 为一项世界性的运动。 • 纵观乒乓球发展史,我们发现,科技 上一点点微小的进步,居然可以使乒乓球 运动发生如此之大的变革。另外,我还得 重新看待乒乓球运动员,因为他们能在那 么短的时间内进行那么复杂的计算!~
原理1:力矩与球的旋转
背越式的革命性意义在于运动员的身体形成“反弓” 和“背桥”,头、肩、背、腰、臀、腿部“分期分批, 化整为零”依次滑过横杆,完全不同于其他跳高形式 中身体必须在瞬间“一揽子”过杆。
背越式跳高另外 一大优势是“J型” 的弧线助跑。随 着最后三、四步 的曲率半径越来 越小,人体起跳 时便在惯性作用 下沿切线飞出, 获得转向横杆的 角动量并自然成 为水平姿势。
• 在乒乓球运动中,旋转球是克敌致胜的法宝,那么如何使 球能在前进中旋转呢? • 如图l所示:给物体施加一个过质心“O”点的推力,该物 体就只能沿力的方向平动 。 • 如图2所示:给物体施加一个偏离质心“ O ”点的作用力, 物体就可在F的作用下既平动又产生旋转。 • 由以上分析可知,要使乒乓球旋转起来,则要求给球施加 一个不通过其球心的力的作用 。
体育场上也是物竞天择、优胜劣汰。可以说背越 式技术从根本上再造了跳高。
跳高动作从跨越式、滚式、俯卧式到背越式,也 越来越合乎力学原理,越来越适合发挥人的潜能
跳跃者起跳后获得的重心 高度和重心抛物线决定成 败。过杆姿态,即身体各 个部位的协调也很重要。 运动员能跳过横杆高度和 三个距离有关:起跳离地 一瞬间身体重心高度,跳 跃使人体重心上升高度, 以及人体重心腾起最高点 至横杆间的距离。
1912年美国大学生霍拉茵首创滚式 跳高纪录突破2米大关
美国大学生福斯贝里在1968年墨西哥奥运会上, 用怪异的“背朝横杆面朝天” 的“背越式”,跳 过2.24米高度摘取金牌,引起轰动。
如日中天的俯卧式和初露头角的背越式并驾齐驱, 人们对两者的优劣得失争论不休。
1972慕尼黑奥运会上,16岁的联邦德国女选手梅 法特以背越式跳出1.92米成绩平世界纪录获得冠 军。1980年莫斯科奥运会上,民主德国选手韦西 克以背越式跳过2.36米获得金牌,并打破以俯卧 式创造的世界纪录。此后,国际比赛上就很难看 到俯卧式的身影了。
斯德哥尔摩的公园或草坪,多得堪称世界城市之最。而 许多公园或草坪,大的开辟为高尔夫球、足球、网球场,小 的则是篮球、排球、乒乓球场,全都设施齐全,大多免费。
在瑞典,关于运动的格言很多,这里举一个有趣的:如 果不注意锻炼身体,那么人一过了50岁,身体一年不如一年; 过了60岁,一月不如一月;过了70岁,一周不如一周;过了 80岁,一天不如一天;过了90岁,一小时不如一小时。 瑞 典人花在运动上的钱越多,花在看病上的钱就越少。瑞典人 并不在意他们有多少世界拔尖的运动员,但他们的体育是世 界有名的,他们的音乐也是世界有名的,他们的爱立信,他 们的沃尔沃,他们的IKEA……他们在许多方面都有着惊世 之作。运动给他们带来莫大好处。他们没有知识分子英年早 逝之说,他们连牙齿都是完整无损到老。在得天独厚的优美 的自然环境中,在清新的空气和无污染的水中,他们人人在 运动。
人体在空中的补偿运动及相向运动
• 既然身体腾空后的重心运动轨迹不能改变,那么跳高 的空中动作有何作用呢? • 在查阅相关资料后,我明白背越式跳高起跳后首先是 头和双臂过杆,然后是背、腰、臀部依次移过横杆。为了 尽可能利用重心的腾起高度过杆,因此身体某一部分在杆 上时,其它部分肢体需尽量垂于杆下,头肩部过杆后即下 沉,相应地升高腰背躯干,这就是空中的补偿运动。主动 降低部分肢体,而升高一部分肢体,总重心在空中的位臵 不变。 • 另外,当运动员跳越最大高度,身体在杆上形成“桥” 时,为了上举双腿,必须上抬头部和双肩,做以髋为轴的 相向运动。相向运动也是补偿运动。(见图)
(1)降低身体重心。背越 式最后3~4步弧线跑,大致作 (2)由于背越过杆的 圆周运动。因身体承受离心 要求,起跳后身体要转 力作用,致使身体向弧心倾 成背向横杆的姿势,采 斜,半径越短跑速越快,人 用弧线助跑在不影响跑 体内倾越大,这就自然降低 速的情况下,至起跳时 了身体重心。通过调查资料 身体已成侧对横杆了, 我们知道:身体内倾30度可 这为起跳作好了准备, 降低重心13厘米。重心降低, 有利于起跳时的身体绕 自然加长了起跳时的工作距 纵轴旋转。 离。
讲课:南康中学 何茜
资料:
瑞典的全民健身
毫不夸张地说,瑞典国民人人是运动员,而瑞典国整个是 个大运动场。海上、林中、公园、草坪、马路,直到办公楼里, 到处都有运动场地,而且绝对是正宗的。 海上是帆船运动的场地。斯德哥尔摩居民,平均每三户拥 有一艘帆船或游艇,就为夏天的那两个月里,可以开到海上去 兜风、去运动、去比赛。我曾经看到过几次帆船比赛,只见茫 茫海面上桅杆如林,帆影如云,旌旗飞扬,十里连营,倒像三 国里水战的场面。据说这都是私人的帆船,民间的活动。海上 还是垂钓的运动场。法律规定,任何人可以在任何海域垂钓, 不管是王宫脚下还是首相府门前。游泳亦然。因为斯德哥尔摩 的海水到处都是清澈、无污染的,无需挑选区域。 森林中则是散步、跑步和自行车的运动场地。瑞典人喜欢 运动,最普Байду номын сангаас的就是长跑和自行车,家家的自行车都不是交通 工具而是运动器械。
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我国著名跳高 运动员朱建华, 曾经以2.38米 打破当时世界 纪录
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身高只有1.83m的霍尔 是跳高场上名副其实的 “矮子”,但它有着过

人 的技术动作与爆发力以 及良好的悟性,曾越过 2.40米的高度
跳高的基本任务是运用自身能力,通过助跑、 起跳、过杆和落地等动作形式,使人体腾越尽可 能高的横杆。跳高的技术特征是:由跑转变为跳; 由支撑转变为腾空;由水平位移转变为抛射运动。 由于跳高运动是由平动和转动两种运动形式完成 的一项复杂的空间运动,并具有周期性运动和非 周期性运动的双重特征,所以说跳高技术是田径 运动技术中最困难的技术之一。 我们对背越式跳高的助跑、起跳等因素进行 了分析,得出了以下几个方面的结论。
» 从左边公式可以看出, 增加爆发功率的因素 有三:一是增大蹬地 力F;二是增加蹬地 工作距离S;三是缩 短起跳时间t。通过 以上分析,我们知道, 蹬地力量F的大幅度提 高,往往造成腿部肌 肉过份粗大的弊端, 加大工作距离S,必然 在起跳前过多下降重 心而造成严重减速。 所以,缩短起跳时间t, 既不增加很多力量, 还能取得好的效果。
从左边的公式可以看出, 跳高腾起的高度既依赖于自然 弹跳力,又更多地取决于助跑 速度在起跳阶段换成腾起初速 度的效果。平跑速度越快,转 换得越好,获得的腾起高度越 大
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• 根据功率公式:P=W/t=m v02/t ,可以得知较大的 垂直速度V0,必然要求有 较大的蹬地爆发功率。同 时:P=FxS/t(P:功率, W:功,t:时间,m:质量, F:力,S:工作距离。仅 考虑了竖直方向的物理 量)。
跳高姿势的变迁
赵致真. 横杆下钻过去的跳高. 力学与实践,2008,30(3):101~103
跳 高:以失败告终的比赛
2008北京奥运会
俄罗斯斯林诺夫
男子跳高冠军2.36米
跳 高:以失败告终的比赛
男子世界跳高纪录 为2.45 米,而1896年 第一届奥运会跳高成 绩仅为1.81米。其原 因并非人类弹跳能力 的增强,而是充分掌 握力学原理,不断改 进跳高技术。 最初的跳高都是“自由式”,运动员沿垂直方向跑近 横竿,用随意的动作腾空跨越。1839年加拿大运动员 沃夫兰跳过了1.69米,这是公认的最早世界纪录。
(3)弧线助跑在起跳时有
一个身体由内倾转向竖直的运 动,其所产生的法向加速度V1 可以加大支撑点的压力,增加 起跳效果;所产生的切向加速 度V2(离心加速度)有助于向 横杆方向的运动(见图)。这 是身体起跳后由垂直转为水平 的主要动力。

跳高是属于垂直跳跃项目,尽管 腾起后受水平速度的影响,但重心轨迹 仍按抛物线运动。 据运动的独立性, 从竖直上抛运动公式 我们推导出了决定跳高最大高度的公式 H=Vy2 /2g = V02sin2α/2g 可以看出,决定重心腾起高度的 唯一因素是起跳瞬间的垂直速度。
跳高&物理
资料:跳高运动员能腾起越过横杆,靠的是助跑的惯性力和 起跳蹬地的支撑反作用力。由于惯性力的方向是水平向前的, 而支撑反作用力是垂直(或近似垂直)向上的,所以起跳后 的身体重心沿着一个抛物线轨迹运动。这个抛物线轨迹的高 度,取决于起跳时腾起初速度和腾起角的大小,也就是说, 腾起初速度和腾起角是增加跳高高度的关键。一般说来,应 该尽可能增大这两项数值。最大腾起角为90度。然而,由于 跳高不是单纯的垂直向上运动,越过横杆还必须有一个向前 的力量;再则,还须充分利用水平速度来增大腾起初速度, 因此,腾起角应小于90度。至于腾起初速度,则和运动员的 素质和技术的熟练程度密切相关。腾起初速度越大, 跳得就 越高。当腾起角一定时,腾起初速度是起决定作用的。
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