排球運動中的物理知識

泰州二中 史麗華

一、 教學目標

通過對排球運動的觀察研究，瞭解籃球運動中的物理知識

二、 教學流程

排球是中學生喜愛的一項體育活動。對於中學生而言，打得一手好排球，在球場上飛舞，流汗時的沸騰，激情的澎湃，無疑於能增添了信心；同時也鍛鍊了身體，爲更好的學習打下堅實的外部條件。用物理知識來指導排球運動，學生對物理知識會有更深的理解，對排球運動會更加熱愛...

一、 排球運動的有關規定
　在發球和扣球後，排球運動員不能夠觸網或飛出底線，排球場地的長爲18ｍ寬爲9ｍ，女排網高2.24ｍ（男排網高2.43ｍ），前排進攻區爲網前3ｍ線內，如圖1所示．後排運動員不能夠在前排區進行進攻，但可以從後排區內跳入前排區，腳落地前進行進攻．

图1                           图2

二、 排球擊球中的物理知識

1．理想模型的建立
爲簡化研究過程將排球視爲質點，並且在排球運動的過程中不考慮排球的轉動、不考慮空氣阻力對排球運動的影響．

2.力的作用

力是改變物體運動狀態的原因。根據牛頓第三定律，力的作用是相互的。這也就是說當施力物體施加一個力F給了另一個物體，那麼被施力物體就會給施力物體一個大小相同方向相反的力。因此我們要想讓排球按照我們設想的軌跡運動，那麼就要在這個方向上給排球一個作用力。
3．拋體過程 
　將排球比賽中的近網扣球、遠網扣球和跳發球後，排球的運動均視爲平拋運動．如圖2所示，運動員擊球后排球以水平速度ｖ₀平拋，排球在空中的運動滿足
　　
　　排球在空中運動的時間由排球的高度ｈ決定，排球在空中運動的水平距離由排球的高度ｈ和水平速度ｖ₀決定．

例：如圖所示，排球場總長爲18m，設球網高度爲2m，運動員站在網前3m處正對球網跳起將球水平擊出

(1)若擊球高度爲2.5m，爲使球既不觸網又不出界，求水平擊球的速度範圍；
(2)當擊球點的高度爲何值時，無論水平擊球的速度多大，球不是觸網就是越界？

解析：1)排球被水平擊出後，做平拋運動
若正好壓在底線上，則球在空中的飛行時間：

由此得排球越界的臨界速度
。
若球恰好觸網，則球在網上方運動的時間:
。
由此得排球觸網的臨界擊球速度值
使排球既不觸網又不越界，水平擊球速度v的取值範圍爲: 。
(2)設擊球點的高度爲h，當h較小時，擊球速度過大會出界，擊球速度過小又會觸網，臨界情況是球剛好擦網而過，落地時又恰好壓在底線上，如圖所示，則有:
    
。
即擊球高度不超過此值時，球不是出界就是觸網  
 4.能量转化

   能量轉化與守恆是自然界的基本定律，也是我們研究任何涉及能量變化的基本定律。作爲自然界的普適定律，能量轉化與守恆定律是我們研究的重點，也是輔助我嗎解決物理問題的有效方法之一。排球平拋的過程中，只受到重力作用。排球的速度不斷增加，重力勢能轉化爲動能。當排球運動到零勢能面時，此時重力勢能完全轉化爲動能。在研究過程中我們通過建立能量轉化與守恆方程，找出重力勢能的減少量與動能增加量的關係。

   當然，除了這些排球運動中還有很多其它的的物理知識，比如動量問題，空氣阻力排球運動的影響問題... 希望同學們課後查閱資料，比較系統的寫出研究報告。

（編輯：guoting）