15242 - работа. Физика в спорте

• Название: Физика в спорте
• Дата: 08.03.2022
• Размер: 3.07 Mb.
• Имя файла: 15242 - работа.docx
• Тип: Урок; #386771
• страница: 1 из 4

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Лицей №4»

Индивидуальный проект

по дисциплине: «Физика»

на тему:

«Физика в спорте»

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

Глава 1. Использование спорта для демонстрации примеров на уроках физики 5

1.1. Законы динамики 5

1.2 Законы молекулярной физики и термодинамики 9

1.3. Законы оптики 11

Глава 2. Анализ законов физики в видах спорта 13

2.1. Движение тела под действием силы тяжести 13

2.2. Давление на опору 14

2.3. Давление газа 19

2.4. Инерция 19

2.5. Аспекты реализации движений в спорте 20

Список используемых источников 47

Введение

Актуальность выбранной темы курсовой работы обусловлена тем, что физическая культура и спорт оказывали положительное влияние на человека во все времена, но на сегодняшний день, когда так много внимания уделяется развитию интеллектуальности, творчества, их роль в жизни человека возрастает. Залог успешного человека–это гармония душевного и физического развития. Таким образом, физическая культура играет важную роль в жизни человека. Но многие никогда не задумывались, какая существует связь между физикой и спортом. Есть множество видов спорта: футбол, волейбол, хоккей, баскетбол и т.д. В каждом из них действуют законы физики.

Не секрет, что сегодня школа все чаще сталкивается с низкой мотивацией и отсутствием познавательной активности учащихся. Учителю нужно помнить, что в процессе обучения важны не только знания, но и впечатления, с которыми ученик уходит с урока. Формирование познавательного интереса школьников к предмету - сложный процесс, предполагающий использование нестандартных приемов в системе средств развивающего обучения. Нужны приемы, активизирующие учеников, и обеспечивающие качество усвоения изучаемого материала. К таким приемам относят использование на уроках физики примеров применения законов физики в спорте.

Принимая в расчет актуальность, рационально сформулировать целевые установки.

Объектом исследования является область физики в спорте.

Предмет – законы физики в различных видах спорта.

Цель данной проектной работы состоит в проведении комплексного теоретико-прикладного исследования законов физики в различных видах спорта, составления портфолио учебных исследований, которые повысят интерес к изучению физики и физической культуры.

Для достижения указанной цели необходимо выполнить такие задачи:

1. Исследовать использование спорта для демонстрации примеров на уроках физики

2. Провести анализ законов физики в видах спорта

Глава 1. Использование спорта для демонстрации примеров на уроках физики

1.1. Законы динамики

Рассмотрим тему «Движение тела под действием силы тяжести». При метании мяча важным моментом оказывается угол полета по отношению к горизонту. Знания элементарной геометрии и законов физики позволяют утверждать, что максимальная дальность полета достигается при угле вылета мяча в 45°. Практически добиться такой точности не представляется возможным. Надо отметить, что метание мяча на дальность не зависит от роста и длины конечностей спортсмена. На первый взгляд кажется, что чем выше легкоатлет, и чем длиннее у него руки, тем дальше полетит мяч или граната. На практике же мы сталкиваемся с тем, что рост влияет только на высоту точки вылета, но при правильном броске эта характеристика существенно не повлияет на конечный результат.

Ученики на уроке физической культуры проверяют, действительно ли максимальная дальность достигается при угле бросания в 45°. Они выполняют метание мяча под разным углом (приблизительно 90°, 0°, 45°).

При изучении темы «Законы Ньютона», важно отметить, что направление ускорения совпадает с направлением действующей силы: если на тело (материальную точку) действует несколько других тел, то сила результирующего воздействия (равнодействующая сила), которая и создает ускорение тела, равна векторной сумме отдельных сил. Наблюдения и опыты показывают, что скорость тела сама по себе измениться не может. Например: футбольный мяч лежит на поле. Ударом ноги футболист приводит его в движение. Но сам мяч не изменит свою скорость и не начнёт двигаться, пока на него не подействует другие тела. Футбольный мяч, катящийся по земле, останавливается из-за трения о землю. Под действием другого тела происходит также изменение направления скорости [1].

Тема «Сила трения». Сила трения снижает спортивные результаты в конькобежном, лыжном и других видах спорта, поэтому ведутся непрерывные исследования по её уменьшению.

Спортсменам конькобежного спорта, хоккея и фигурного катания необходимо знать законы физики, связанные с характером взаимодействия конька со льдом. Результаты зависят от трех факторов: сила трения, сила тяжести, и движения толчков ноги. Между лезвием конька и льдом при скольжении образуется пленка воды. Она очень тонкая, однако, без нее этого скольжения не было бы. Под давлением лед плавится, образуя смазку, что еще уменьшает трение скольжения. За счет движения конькобежца по льду возникает сила трения. Так же при скольжении по гладкой поверхности участвует сила трения покоя, позволяющая отталкиваться от гладкой поверхности, когда он ставит конек на ребро, или резко останавливается.

Силы трения возникают при взаимодействии лыж со снегом. Сила трения при скольжении зависит от величины силы нормального давления лыж на снег (равного силе тяжести); его увеличение приводит и к замедлению скольжения. Сила трения сцепления во многом определяет угол срыва лыжи при отталкивании (проскальзывание).

Скольжение саней происходит под действием скатывающей силы. А тормозит их сила трения полозьев по льду, которая зависит от коэффициента трения. Величина эта непостоянна: она уменьшается, когда лед под полозьями начинает подтаивать. Именно поэтому перед стартом спортсмен и раскачивает сани. Он нагревает полозья трением. При движении саней возникает еще одна сила – сила аэродинамического сопротивления, которая очень быстро увеличивается с ростом скорости спуска. Чтобы уменьшить силу сопротивления, спортсмен во время движения лежит на санях, следя за трассой боковым зрением. Полозья саней изогнуты, чтобы они могли вписаться в вираж, не врезаясь в стенку трассы. На вогнутых участках трассы сила трения растет, скорость падает. Это происходит из-за того, что полозья там опираются на лед по всей длине, увеличивается ширина царапин на льду [2].

А в некоторых случаях, наоборот, силу трения нужно увеличить. Чтобы сильнее отталкиваться при беге или прыжке, одевают специальную обувь с щипами.

При изучении темы «Закон сохранения импульса», можно привести очень много примеров.

В фигурном катании, для того чтобы ускорить вращение вокруг вертикальной оси, нужно прижать руки к туловищу, т.к. момент инерции уменьшается, то возрастает угловая скорость. Угловая скорость увеличивается во столько раз, во сколько раз уменьшается момент инерции, и наоборот.

Еще один пример, это – физика в хоккее.

В результате силовых приёмов игроки в хоккей сталкиваются друг с другом и отскакивают в стороны в результате контакта. Спортсмен прикладывает силу своего тела к другому игроку и заставляет соперника двигаться в направлении приложенной силы. Когда игрок ударяется о бортик, он отлетает о него обратно. Иногда игроки сталкиваются на льду на большой скорости и разлетаются в противоположные стороны.

Движение диска.

Чтобы бросок диска получился удачным, дискобол придает диску вращательное движение. Диск – это такой же "волчок", только вращающийся вокруг своей оси не на месте, а в полете, поэтому на него распространяются законы Гироскопа. Последнее выражение представляет собой закон сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой системы сохраняется (не изменяется) с течением времени.

Физика в легкоатлетических прыжках.

Цель легкоатлетических прыжков – прыгнуть как можно дальше или выше. Результат зависит в первую очередь от начальной скорости и угла

«вылета» тела прыгуна. Рассуждая о физическом смысле прыжка, авторы специализированной литературы говорят о мощности, точнее о прыжке как показателе мощности.


Очень важной составляющей прыжка является разбег. Разбег сообщает телу горизонтальную скорость, необходимую для выполнения прыжка с хорошим результатом. Исходное положение прыгуна перед разбегом: туловище наклонено вперед, ноги несколько согнуты, руки полусогнуты, человек подтянут, взгляд устремлен вперед. Разбег производится с ускорением, наибольшая скорость достигается на последних шагах; ускорение создается мускульной силой прыгуна. Для каждого вида прыжка разбег имеет свои особенности: в длине пробегаемого пути, в значении ускорения, в ритме шагов и их длине. В конце разбега ритм и темп шагов изменяются в связи с подготовкой к отталкиванию, что необходимо для уменьшения потери скорости, приобретенной в разбеге. Характер и длина последних 3-4 шагов разбега и техника их выполнения имеют свои особенности для каждого вида прыжка [5].

Разбег переходит в отталкивание, поэтому, чем быстрее последние шаги, тем быстрее совершается отталкивание и меньше потеря скорости. Во всех прыжках с разбега техника отталкивания такова: нога ставится на место толчка быстро и энергично, причем так, чтобы к моменту соприкосновения с фунтом она была почти выпрямлена (в таком положении она легче переносит большую нагрузку, более упруго амортизирует сгибание и эффективнее разгибается). В момент, когда прыгун ставит ногу на место толчка, точка опоры должна находиться несколько впереди проекции центра тяжести тела на горизонтальную поверхность. Чем под большим углом предстоит отталкивание, тем дальше вперед должна ставиться нога и тем большее расстояние требуется от точки опоры до проекции центра тяжести тела прыгуна. Выход из этого положения и отталкивание происходят благодаря активному усилию прыгуна. Это расстояние наибольшее при прыжке в высоту и меньше при других прыжках. Отметим, что при прыжке в длину большую роль играет инерция: после толчка дальнейшее движение совершается по инерции. А при прыжке в высоту после толчка движение происходит под действием силы тяжести и влияние на полет инерции менее значительно.

Тема «Сила упругости». Можно привести такие примеры, как прыжки на батуте. Батут – это натянутая сетка. Спортсмен, прогибая эту сетку, приобретает силу упругости, которая подбрасывает его вверх. Подбросив его вверх, он находится в невесомости.

Сила упругости – это сила, восстанавливающая то состояние, которое было до сжатия или растяжения.

Тема «Условия равновесия тел. Центр тяжести тела»

В тяжёлой атлетике можно встретить явления, подчиняющиеся законам физики. Например, штанга после подрыва совершает такое похожее на крючок перемещение, горизонтальная составляющая которого выводит центр тяжести штанги за границу ступней штангиста. То есть за границу опоры. По законам физики, перемещение центра тяжести за границу опоры должно приводить к нарушению равновесия, к падению. Между тем штангист никуда даже и не думает падать. И благополучно продолжает поднимать штангу. Объясняется это явление тем, что в процессе подъёма, участвует не только штанга, но ещё и сам поднимающий её атлет. Который представляет собой точно такой же, как штанга, нормальный физический объект. Поэтому чтобы не попасть впросак при анализе происходящих при подъёме штанги явлений, нужно следить не за одной лишь штангой. А сразу за всей целиком системой "атлет+штанга".

Когда центр тяжести штанги выходит за границу опоры, то тело атлета сильно отклоняется в противоположную сторону. Причём центр его тяжести тоже выходит за границу опоры – но только уже с противоположной стороны. И тем самым создаёт уравновешивающий перемещение штанги эффект. В связи с чем общий центр тяжести атлета и штанги, то есть центр тяжести всей системы "атлет+штанга", при удачном подъёме и при неподвижных ступнях никогда надолго не выходит за границы этих ступней, то есть за границы опоры [5].