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奔跑与力学第一期


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第2 5卷 总 第 2 9 6期 
2 0 0 7年 第 7期 ( 下 半 月)  









讨 

Vo I ’ 25   NO . 2 9 6   ( S)

7 .2 0 0 7 .4 7.  

o f  

Ph y s i c s   Te a c hi n g  

奔 跑 与 力 学 
洪  梅 
西 安 旅 游 职业 中 等专 业 学 校 , 陕西省 西安市 7 1 0 1 0 0  
许 多人都 喜欢 进行 体 育 活 动或 者观 看 各 种  运 动 比赛 , 但 在进 行运 动时是 否想 过体育 运 动 与 
物理学 也有着 密 切的关 系 呢? 当我们 观看 亚 洲飞  和( b )两种跑 步方式 : ( a )的起 步 角 较 ( b )为大 ,   则( a )每跑 一步 由于把 身 体升得 较 高 , 需要 较 长 

间才 能着地 跑完 一步 。 这样 , 步 幅 自然 较小 。 另  方面, 由于( a )的起 步 角 较 大 , 升 高 身 体 的分  度较大 而水平 向前 的分 速度较 小 , 故前进 速 度 
小。 故( a ) 跑 得 比( b ) 为慢。   每跑 一步 的速度 , 是 由前一 步保 留下 的 的速  ( 惯 性 )以及下一 步 发力后 所补 充 的 速度 的 向   和。 每 跑一 步 所补 充 的速度 , 同 由脚 向蹬 地 面  获得 , 如图( c ) 所示。 脚 后 蹬 的 力 为 F, 则 地 面 

人 刘翔 令人激 动不 已的 比赛 时 , 许 多人都 陶醉在  领 略运 动之 美 中 , 其实, 在 奔 跑 中也 蕴 含 着物 理 
的力 学 知识 。   跑 是不 断重复 的周 期性运 动 。 波动 的速率 与  频率 及波 长 的关 系如下式 :   速率 一 频 率 × 波长 

同理 , 跑 的速率 与步频 ( 每秒 钟所 跑的 步数 )  
和步 长 ( 每跑一 步 的距离 )的关 系如下式 :  

给人体一 个大 小等 于 F的反 作用 力 , 人 体 由于 
个力 在后 蹬时 间 内获得补 充 的速 度 。 F 与地 面 
夹 角 a叫 做 后 蹬 角 。  

速率 一 步 频 × 步长  要增 大 跑 的速 率 , 就 要设 法 增 大 步 频 和 步  长。 例 如一 短 跑 者平 均 步 频 为 每秒 4 . 6步 , 平 均  步长 为 1 . 8米 , 则 其平 均速 率为 8 . 2 8 米 /秒 。 如 
果 以此速率 跑 1 0 0米 , 就要 1 2 . 0秒 。  

F可分解 为 F。 和F 2 两分 力 。 F。 使人 获得水 
平前进 的加 速度 , 而 F 2则 获得 垂 直 上 升 的加 速  度。 后蹬角口 决定 F   和F   的分配 。 后蹬 角不 应过 

大, 否则 力量 F用在 升高身 体太 大而 用在前 进太 
小, 这就 减 小 了步 频 和 步长 。 短 跑 的后蹬 角 应 在 

5 2 。 ~6 O 。 之间 , 视 体力 与技 巧而定 。  
b  

完 成后 蹬 动作 之 后 , 人 体 就 向前 抛 腾 一 步 。   接着 , 另 一 腿 由摆 动 腿转 为 支 撑腿 而 着 地 , 如图  

( d )所示 , 这 动作 叫做 前 蹬 。 前 蹬 地 面 的力 R 和 
地 面的 夹角 p叫做 前蹬 角 。 人脚 受 到地 面 的反 作  用力 和 R 大 小相 等而 方 向相 反 。 前 蹬时 , 应 脚 掌  着地, 以减小作 用力 R。  

由图可知 , R是 斜 向后 的 , 会 减 小前 进 速度 。  
因此 , 前蹬 角 卢宜大 , 也就 是脚 掌不 要太 早 着地 ,  
图  l  

要摆 至 接近身体 下方才 着地 , 这就 要 以减小 R向 
后 的分 力。  

设有 体力 相 同的 A、 B两 人 , 分 别采用 图 ( a )   课 程 资源 。 这 些 资 源直 接 来源 于 生 活 , 真 正 体现 
了从 生活走 向物理 的理念 。 指导 创造性 地 利用 生  活 中的一 些废 旧物 品 制作 了一 些 简易 的 实 验 器 

眼药水 瓶上 的小 橡 皮 帽 把针 头堵 塞起 来 针 筒 活 
塞下 而拉不 下来 , 可 以证 明大气压 的存 在 。 可见 ,  

教师 只要将 课本 知识 与生产 生 活实 际 有 机 地 结  合起来 , 就能 极 大地 激 发学 生 的 学 习兴 趣 , 从 而 
培养 他们 树立 崇 尚科 学 、 研究科学、 应 用 科 学 的 

材。 如: 让学 生 收集 了几 十个 “ 喜 之 郎”果 冻 杯 ,   用杯 装水模 拟 眼睛 的成像 过程 ; 用废 可乐 瓶做 罩 

子、 驱蚊 香制 造 烟 雾 , 成 功 显示 了光 的传 播 路径  等。 再如 讲 大气 压 强 时可 以找一 个 医用 针筒 , 用 

精神 。  


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