如何打好羽毛球的研究

【摘要】力学知识几乎贯穿在整个物理学知识中，它是学好物理知识，认识各种自然现象和规律的基础。文章结合高中的物理力学知识，科学系统的研究了生活中羽毛球的运动规律，以及如何利用这些规律指导我们打好羽毛球。通过这样的实践探究，不仅可以发现物理力学知识的实用性和趣味性，更是“格物致知”精神的体现。

【关键词】物理力学 羽毛球 格物致知

【中图分类号】G804.2；G847 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）06-0208-02

1.关于羽毛球的知识简介

早在两千多年前，一种类似羽毛球运动的游戏就在中国、印度等国出现。中国叫打手毽，印度叫浦那，西欧等国则叫作毽子板球。羽毛球由球托、球群、球翼三部分组成。羽毛球应有16根羽毛固定在球托部。羽毛顶端围成圆形，直径为58毫米至68毫米。球托直径25毫米至28毫米，底部为圆形。羽毛球重量在4.74到5.5克之间，一般使用4.9克、5.0克、5.1克这三种球，最常用的是5克球。球手靠羽毛球拍击打羽毛球的球托来促使羽毛球在空中运动。标准的羽毛球的场地俯视图，如图1所示。由此我们可以清楚的看到，一个标准的羽毛球场是一个标准的矩形，它的长是13.40米，但是比赛规定：单打时，即一个球手VS另一个球手，此时，规定的场地宽度是5.18米；双打时，即两个球手同时VS另外两名球手。此时，规定的场地宽度是6.10米。该运动的得分规则是：球手运用羽毛球拍促使羽毛球掉落在对方的相应规定场地上，得1分，如果羽毛球坠落在其他任意地方，对手得1分。每轮比赛，先得11分的一方，则成为该轮比赛的胜出者。

2.结合高中力学知识对羽毛球运动规律的研究

2.1羽毛球的受力分析

力对物体的作用效果取决于力（合外力）的大小、方向与作用点。在物理上学者们把它们统称为“力的三要素”。力的大小决定了物体运动速度变化的快慢；力的方向决定了物体运用的方向；力的作用点决定了物体的运动方式。例如抛体运动中的一种特殊运动方式，学名叫“平抛运动”。该运动的定义是：物体具备一定的水平初速度，在只受重力作用下的运动。忽略空气阻力，基于以上分析。我们知道，想要把羽毛球击打出去，首先是要准确用羽毛球拍作用到羽毛球的球托。第二，根据“力的三要素”决定了力对物体的作用效果。也即是说，如果球手想要打吊球，也就是使羽毛球做斜上抛运动，球手就要从下往上击打球托。如果球手想要打直球，也就是使得羽毛球做平抛运动，球手就要水平击打球托。第三，如果球手想要打出最有力度，最具攻击性的扣球，也就是使羽毛球做斜下抛运动。球手就要从上往下击打球托。

如何在实际中运用呢？①吊球起到很好的防守作用，因为，一个质量很高的吊球，假如忽略空气阻力，并把羽毛球看做是一个质点，羽毛球的运动轨迹应该是一条抛物线。但在实际运动过程中，由于空气阻力做功，水平速度最终会变为零，羽毛球最后的运动轨迹几乎是做竖直向下的加速运动。此时，球托就在球群的正下方。那么对手是不可能打出扣球的。此时对手只要两种选择：一、打直球，这是发球手最希望的。因为此时，球托向前，球的高度较低，发球手可以扣杀。二、也打吊球。但这种情况几乎不可能。球的平均运动速度比人的平均运动速度大得多，也即是说，对手几乎是没有时间跑到羽毛球的前面，然后再击打羽毛球的。②直球是初学者和一般球手经常打的，直球有它本身的优势，一是击打的速率相对较快，二是失误率低。如何利用直球得分呢？关键在于利用球的运动速度优势。一般的直球平均速度大约是150km/h到200km/h，而人的平均运动速度是10km/h到30km/h。球手不能跟对手硬碰硬，即打出与球场左右边线平行的球。球手应该以自己为参考点，然后选择球场的左上方击打出羽毛球，目的是把对方引到左上角，等待对方把球击打回来，球手再向右上方击打出羽毛球。由于球的运动速度很快，对方是很少能再次击打到球的。即使对方接到了，球手可以故技重施，随着时间的推移。最后，对方不仅因体力不支，而接不到球，还会落入圈套之中——消耗了对手大量体力。③扣球，是极具进攻性的羽毛球打法。在2005年苏迪曼杯混合团体羽毛球赛期间，国际羽联采用微波传感器测试球速，在小组赛中国与香港的男双比赛中，傅海峰以一记时速332km/h的杀球，创下当时拍类运动球速之最。随着球拍设计的改进，球拍材质的质量的改善，以及运动员身体素质的提高，这一纪录还在不断地刷新，目前最新世界记录是421km/h。假设我们以傅海峰的杀球速度击打出羽毛球v=92.2m/s。根据羽毛球的场地大小，假设击球高度是2.5米，球场的长度是13.4米。根据勾股定理，我们可以求出球的直线运动距离约为13.6米，球的运动时间t=。由此我们可以计算出羽毛球在空中的运动时间最长大概是0.1475秒。一般情况下，人的反应时间是：0.15至0.4秒。也即是说，等我们对傅海峰击打出的羽毛球做出反应时，羽毛球已经落地了。

2.2羽毛球的运动原理

动量定理是动力学中普遍定理之一。内容为物体动量的增量等于它所受合外力的冲量，即Ft=m△v，即所有外力的冲量的矢量和。

羽毛球的运动就可以用动量定理解释和定量分析。球手挥动羽毛球球拍，手对球拍有持续的力的作用。根据动量定理，球拍的动量增加。当运动的球拍在空中撞击到羽毛球时，球拍对羽毛球会有一段时间的力的作用。由动量定理，羽毛球的动量肯定会发生变化。

专业的羽毛球的质量是5克。利用专业仪器测得，正常情况下羽毛球与球拍的接触时间大约是0.035s，球拍的作用力大约在7N到13N。不计空气阻力，根据动量定理公式：Ft=m△v，可以求出正常情况下羽毛球的运动速度该变量在49m/s到91m/s。

如何在实际比赛中运用物理力学中动量定理打好羽毛球呢？答案很简单，控制好球拍的挥拍力度。想要打出一颗近距离的球，就把挥拍力度减小；想要打出一颗远距离的球，就把挥拍力度增大。因此控制挥拍的力度就显得尤为关键。实践是理想与现实的桥梁。仅仅知道了运动原理是不能保证一个人能打好羽毛球的，还需要不断地练习，只有通过不断地练习，球手才能灵活的控制好自己的挥拍力度。

2.3实际羽毛球比赛中的注意事项

3.研究总结

物理力学知识，是我们科学的认识和分析物体运动规律的基础。作为高中物理教师，应该清楚的认识到力学知识在高中物理知识结构中的基础性和重要性，物理教师可以通过类似的研究教学，不仅可以解决物理知识学习的抽象问题，还可以拉近物理与生活的关系。通过结合力学知识对实际中的羽毛球运动做出定性、定量分析。在這一过程中，我们可以感受到科学知识的重要性和基础性，对事物进行科学研究的必要性和趣味性，科学方法对于从事生产生活的指导性和有效性。物理的知识是有限的，但是学习的方法是无限的。当我们亲自去探索、去归纳、去总结了，我们就会发现其中的奥秘和乐趣。物理学家丁肇中说过，格物致知的意义有两个方面：第一，寻求真理的惟一途径是对事物客观的探索；第二，探索的过程不是消极的袖手旁观，而是有想象力的有计划的探索。

本研究的实验数据大部分是笔者根据相关书籍，网络和实际测量三种途径得出，具有一定的准确性。有些数据，笔者没有查到，也没有相应的设备去测量，因此只能采用类比估量的办法，得出较为近似的数值。本研究都是在理想的状态下，即忽略了空气的阻力，对羽毛球进行的定量分析。因此，理想计算值和实际值不能完全符合。

作者简介：

何强（1992-），男，四川南充人，喀什大学教育科学学院2017级研究生，主要研究方向：学科教学物理。