物理学原理在中小学体育教学中的应用研究

林炳利

在现代社会的进步和发展背景下，我国的体育事业得到良好的发展，培养了一批又一批的优秀体育运动人才。在这样的背景下，社会上引发了一股体育热，加强学生的体育训练逐渐成为当前中小学教学中的重要内容。在中小学体育教学中，将物理学原理在实际教学中应用，结合学生个体差异，针对性地运用物理学内容，能够促使学生科学合理地参与体育训练，并且在学习文化知识的同时提升身体素养，对于学生的未来可持续发展具有重要的促进作用。因此，加强中小学体育教学中物理学原理的应用，可以为后续相关教育教学提供参考。

体育教学中杠杆原理的应用

杠杆原理的实现，主要条件包括阻力臂、动力臂、阻力点、支点和动力点，不仅仅是在物理学中有杠杆原理内容，同时在人体内也有杠杆。人体杠杆的表现形式较为多样，主要包括省力杠杆、平衡杠杆和速度杠杆等，其中速度杠杆最为典型。速度杠杆动力臂要弱于阻力臂，需要耗费的力量较大，但是能够保证人体手脚获得角度运动速度和幅度。诸如，在推铅球、掷标枪和掷铁饼等运动项目中，为了可以提升运动速度和幅度，在最后动作上充分展开上臂，有助于阻力臂最大化，即以肩关节为支点，肩部肌肉附着点为力点，将人体和运动器材合理为阻力点，形成速度杠杆。在大量运动项目观察和实践中，链球运动项目获取的成绩要远远高于掷标枪或掷铁饼等运动项目，究其根本是由于锁链的存在导致阻力臂增加，同样在羽毛球运动和棒球运动中，运动员均是抓住底端，以此来提升阻力臂，获得最大速度。

体育教学中物理运动学的应用

中小学体育教学将物理运动学内容应用其中，可以了解到决定线速度的因素在于转动半径和角速度，在促使杠杆阻力臂增加的同时，转动半径随之增加，从而促使运动员手脚获得最大速度。在掌握杠杆原理基础上，人体是一个骨杠杆，每个动作均是以关节周转动实现。通过大量实践可以了解到，投掷运动和跳远运动是以追求远度为主，投掷距离越远，所获得的成绩越好。根据物理运动学原理，可以通过斜抛公式进行分析，公式如下：

结合公式可以了解到，影响飞行员速度的因素较为多样，包括初速度、角度和重力加速度等，初速度最为关键，跳的距离和投的距离与初速度平方呈正比，速度增加，远度随之增加。所以，在体育运动教学中，列举投掷和跳远运动将初速度作为主要训练目标，有助于提升学生的身体素养，获得更好的成绩。同时，在投掷运动项目中，角度同样十分关键，跳远或是跳高运动项目中，需要把握最佳出手角度，即为出手角，跳高运动项目中称之为跳角，角度为45°时，跳角值最大。斜抛的物体可以获得最大的远度，但是具体运动项目中，可能受到空气阻力和地斜角等因素存在，需要将出手角度控制在38°～42°范围内。在这个过程中需要注意的是，不同体育项目的地斜角度不同，而出手角度同样存在差异，如跳远起跳角度为20°，链球运动项目最佳出手角度42°～44°，而掷铁饼最佳出手角度则在30°～35°之间。尤其是在当前运动竞争愈加激烈背景下，需要综合考量，针对性加强体育运动训练，以便于获得更为可观的运动成绩。

体育运动中物理动力学的应用

在体育运动训练中，将物理动力学内容应用其中，可以结合牛顿第二定律相关内容，把握物体运动加速度与合外力的正比例关系。物体质量越轻，加速度越大，而在体育运动项目中，体育运动器械质量是固定的，运动员为了获取更大力量，需要通过增加加速度方式来帮助运动员获得更大的力量支持，包括跳高运动和跳远运动等，通过前期助跑速度来获得力量。在掷标枪和掷铁饼项目中，可以通过前期助跑来获取最大加速度，为运动员提供更大的力量。

将物理动力学内容应用其中，结合牛顿第三定律相关内容，两个物体间作用力和反作用力保持一致，但是两种力量是完全反方向的，分别作用在两个物体上。在投掷类运动项目中，通过助跑来获得初速度，促使力量集中在运动器材投掷瞬间，以此获得更大的远度。同时，运动员在投掷运动器材期间，通过用力蹬地来获得较大的反作用力，确保投掷的运动器材距离更远。运动员蹬地作用在地面上，获得反作用力，通过人体来传递到运动器材上，可以获得更大的加速度，带来更加可观的运动成绩。如果运动员在出手瞬间，双脚离开了地面，那么蹬地后的力量是无法传递到运动器材上的，且反作用力随之减弱。需要注意的是，在中小学体育运动训练中，由于学生的身体正处于成长阶段，对于运动技巧掌握得不充分，如果技巧运用不合理，很容易造成身体的损伤，不利于运动员身体素质水平的提升。

体育运动中力的合成与分解的应用

撑竿跳体育运动项目中涉及的物理学原理为机械能守恒定律，在运动项目训练中，要求学生运动训练期间获得最大的初始速度，并结合机械能守恒定律，通过运动员自身力量来获取最大重力势能，致使其在撑竿跳期间获得最大的重力势能支持。撑竿跳运动中，通过前期助跑来获取动能，用于起跳瞬间的重力势能支持，是运动员力量主要来源。在这个过程中，教师应该注重学生助跑期间获得最大加速度，提供充足的重力势能，取得更高的成绩。撑竿跳体育运动学项目中，运动员双脚脱离地面后落在垫子上，运动员和撑竿的机械能固定不变。

运动员离开地面后，运动员的运动方向和机械能形式发生转变，伴随着运动员身体位置上升，运动员的运动速度逐渐下降，撑竿期间会产生严重弯曲现象，在助跑期间获得更多能力，将其转变为撑竿上的弹性势能。

此外，转变为重力势能，在上升期间超过一半后，多数动能转变为弹性势能和重力势能，促使重力势能和弹性势能以及转化前期能力保持不变。

体育运动中牛顿定律的应用

体育运动中牛顿定律的应用，通过结合相关定律来引导学生训练，注重匀速跑步，物理加速度和承受合外力之间保持正比，与物體质量成反比，物体加速度方向与合外力方向一致。运动员加速度力主要是运动员提供的，为了获得更大加速度，需要消耗的体力随之增加，不利于运动员长期奔跑。结合牛顿第三定律相关内容可以了解，物体运动前与地面产生的摩擦力与物体前进方向相反，会产生反作用力，推动物体前进，在长跑运动中，这种摩擦力是运动员前进的主要摩擦力。根据牛顿第一定律相关内容，物体运动中会产生相应惯性，长跑运动中保持匀速前进，自身消耗的体力较小，借助惯性力量持续前进，获得更加可观的效果。

结语

综上所述，当前素质教育背景下，中小学体育教学发生了翻天覆地的变化，将物理学原理应用到实际教学中，需要教师立足于学生个体差异，把握不同的物理学内容，组织科学合理的体育训练项目，避免学生身体受伤，在锻炼学生身体素养的同时陶冶情操，这对于学生的后续学习和发展具有深远影响。