羽毛球高吊杀中的简明物理学原理及教学实践

胡海涛 喻孜

羽毛球高吊杀中的简明物理学原理及教学实践

胡海涛 喻孜

（南京林业大学，江苏 南京 210037）

文章探讨羽毛球高吊杀中的简明物理学原理。基于流体力学理论，羽毛球虽然初始速度较大，然而减速很快。基于动量定理，在被动高远球和杀球过程中，为获得较高的球速，要增加击球力量，更重要的是要缩短球拍和球的接触时间；而吊球贴网的关键是获得较低的球速，要减小击球力量，并增加球拍和球的接触时间。在教学实践中发现，将物理学原理融入教学中，学习者能更好理解羽毛球技术，获得更好的学习体验。

羽毛球，高吊杀，物理学原理

羽毛球是我国传统优势项目，在国内有很高的人气[1]。近年来，随着经济发展，人们生活水平提高，参与羽毛球活动的人越来越多。羽毛球技术有很多，在这些技术中，高远球、吊球和杀球（通常简称为“高吊杀”）是最基本的技术，在实战过程中运用最多。因而，人们对高吊杀技术进行了各类研究[2,3]。文献[2]侧重于对训练模式进行探讨，文献[3]则通过分析训练过程中采集而来的生物学信号，分析运动负荷。这些研究都着眼于直接提高运动员竞技成绩。本文旨在探讨羽毛球高吊杀中的简明物理学原理，并讨论在教学过程中如果对羽毛球高吊杀做原理性的解释，是否能够帮助学习者更快的学会羽毛球技术。

1 羽毛球的球速

羽毛球是球速最快的运动，职业运动员杀球时，羽毛球脱离拍面的初始球速可达到300km/h。可是为什么在实际对抗过程中，很多运动员都能轻松接起杀球呢？

根据流体力学理论，羽毛球在空中会受到空气阻力，

f=−12Cdρv2（1）

式中Cd代表空气阻力系数，ρ为空气密度， v代表羽毛球的速度，g代表重力加速度，m代表羽毛球质量。从上式中可以看到，羽毛球受到的空气阻力正比于速度的二次方。在球类运动中，由于羽毛球质量轻，因此杀球时羽毛球脱离球拍拍面瞬间的初始速度非常快。然而，由于羽毛球所受的空气阻力正比于速度二次方，羽毛球受到的阻力也非常大。因此羽毛球同时也是减速最快的球类运动。根据文献[4]的模拟结果，假设初始阶段，羽毛球的速度为100m/s，在0.1s内球速就会降低为10m/s。因此，在羽毛球竞技时，想要提高回球质量，就必须想方设法的提高羽毛球的初始球速，因为羽毛球减速很快，如果没有一个较大的初始速度，球过网后球速过低，对手就会赢得充分的准备时间。

2 如何获取较大的球速

如果羽毛球能够获得一个较大的初始速度，会在回球时占据优势。如何获取较大的球速？在击球时，羽毛球和球拍会进行碰撞。根据牛顿运动定律，可以得到动量定理的微分表达式：

ΔP=F Δt (2)

（2）式中ΔP 代表羽毛球碰撞时动量的改变量，F代表球拍对球的平均作用力，Δt代表球和球拍作用的时间

。动量P可以由下式定义：P=mv, （3）

m代表羽毛球质量，v代表羽毛球运行速度

从（2）式和（3）式可以分析得到，羽毛球运行速度，依赖于两个因素：作用力和作用时间。

增加球拍和球的作用力。这就需要运动员平时加强力量训练，这样就能在挥拍时，提高提高拍面的击打力。这是很多初学者都会在训练中刻意注意到的。然而，很多初学者使出了很大的力量，可是击球后并未获得很大的球速。这是因为他们忽略了第二个因素：作用时间。如果拍面和球接触时间过长，根据（2）式，羽毛球获得的动量就会变小，再根据（3）式可得，羽毛球的速度就会降低。因此，在击打羽毛球时，为了获取较高的球速，需要在击球瞬间使力量集中，让拍面把力量都传递到球头上，使羽毛球迅速脱离拍面，就好像拍子“制动”一样。这种“制动”，在被动高远球和杀球中经常会使用。

3 吊球贴网的关键

吊球需要球尽量的贴网。羽毛球脱离拍面后会做拋体运动。羽毛球贴网即是要求羽毛球尽快的落地。因此，与杀球不同，吊球需要球获得较低的初速度。根据公式（2）和（3），要做的是降低拍的打击力量，同时尽可能的延长拍面与球的作用时间。因此，在吊球技术中，往往会要求击球时球拍“包裹”球头，这种包裹实质上可以起到延长拍面和球接触时间的作用。

4 教学实践

将羽毛球高吊杀的物理学原理融入教学后，学习者有多大的认同度呢？笔者在实际教学过程中做了尝试。在大学羽毛球课堂中，笔者在教学环节中引入了物理学原理的教学，并设计了问卷进行调查。问卷问题为“物理学原理对自己学习羽毛球是否有帮助”。要求被调查者做出选择评价，选项有 “非常有用”“一般”和“没用”三类。调查样本数为300人。将样本按照性别和文理科专业进行分类统计。统计样本分类结构及统计结果如表1。

表1 样本结构

理工科文科 男生100人55人 女生55人90人

表2 男女生统计结果

非常有用一般没用 男生90人60人5人 女生70人70人5人

表3 文理科统计结果

非常有用一般没用 文科70人65人10人 理工科90人65人0人

表4 总样本统计结果

非常有用一般没用 160人130人10人

从表2和表3可以看到，不同种类人群对羽毛球高吊杀的物理学原理是否有用，有不同的主观感受。男生群体中，认为非常有用的人数为90人，占比58%，认为一般的人数为60人，占比39%，而认为没用的人数为5人，占比3%。女生群体中，认为非常有用的人数为70人，占比48%，认为一般的人数为70人，占比48%，而认为没用的人数为5人，占比4%。与男生相比，女生对理工科公式和原理兴趣稍弱，因此，认为非常有用的人数占比稍低。如果把样本按照学科专业分为理工科和文科来进行统计，文科群体中，认为非常有用的人数为70人，占比48%，认为一般的人数为65人，占比45%，而认为没用的人数为10人，占比7%。女生群体中，认为非常有用的人数为90人，占比58%，认为一般的人数为65人，占比42%，认为没用的人数为0人。与文科生相比，理工科学生认为非常有用的人数占比偏高。

总的样本数统计结果如表4所示。认为非常有用的人为160人，占比53%，认为一般的人数为130人，占比43%，认为没用的人数为10人，占比4%。

因此，综合表2、表3和表4，可以看出，虽然不同群体因为各自的文化专业背景，对羽毛球的物理学原理是否有帮助具有不同的主观感受，但是，总的来说，在羽毛球教学中加入对高吊杀物理学原理的讲解对学生学习的主观感受能产生积极作用。

那么实际的教学效果又是如何呢？笔者在实际教学课程中，选取了两个教学班，每个班30人，一共60人，做了教学对比。在授课过程中，一个班(下文中编号为“甲”)在教授高吊杀技术时会进行物理学原理的讲解，另外一个班(下文中编号为“乙”)在教授高吊杀技术时则只会讲解动作要领不做原理性的剖析。最后对高吊杀动作进行考核。考核方式为10个球，让每位学生完成高吊杀技术动作，最后根据击球效果进行评分。评分等级为A、B和C（A等级最高，B次之，C最低）。最后统计学生的成绩，结果见表5。

从表5可以看到，甲班的成绩明显优于乙班，这说明，在教学中加入物理学原理的讲解是客观有效的。

表5 成绩统计结果

ABC 甲班10人15人5人 乙班6人18人6人

5 结论

基于流体力学理论，羽毛球虽然初始速度较大，然而阻力正比于速度二次方，因此羽毛球是减速最快的球类运动。基于动量定理，在被动高远球和杀球过程中，为了获得较高的球速，需要增加击球力量，但更重要的是需要缩短球拍和球的接触时间，也就是合理的运用“制动”。而吊球贴网的关键是获得较低的球速，这就需要减小击球力量，同时增加球拍和球的接触时间。把这些物理学原理融入了大学课堂的教学中，发现如果在教学过程中对高吊杀的物理原理做简要解释，有助于学习者加深对羽毛球技术的理解，从而更快掌握羽毛球的高吊杀技术。

[1]傅小惠，王佳宾，张林.我国群众性羽毛球运动现状与对策研究[J].成都体育学院学报，2008,34(4)：47-50.

[2]陈其遒.高杀、杀吊组合球路练习[J].羽毛球，2018(3)：84-85.

[3]王聪,秦学林.基于TRIMP的羽毛球训练及比赛负荷监控[J].体育与科学,2013(6):73-78.

[4]徐宁,王山水,刘平.球类物体在空气中飞行阻力的应用研究[J].应用物理,2019,9(2):7.

Brief Principle of PhysicsofBadminton High Drop Smash and It’sTeaching Practice

HU Haitao, etal.

(Nanjing Forest University, Nanjing 210037, Jiangsu, China)

胡海涛（1981—），硕士，讲师，研究方向：体育教学、体育数据分析。

喻孜（1981—），博士，副教授，研究方向：理论物理学。