乒乓球運動中的力學問題研究分析

振奮人心的2008北京奧運會即將舉行。奧運會的精神是更快、更高、更強，它是人體運動的速度、彈跳高度和力量的較量，所以體育運動與物理特別是與力學有著十分密切的關系。同時它又是學校進行校本課程選修的極好課程資源。下面就選用乒乓球項目進行力學分析。

1 力矩與球的旋轉

在乒乓球運動中，旋轉球是克敵制勝的法寶，那么如何使球能在前進中旋轉呢？ 

如圖1所示:給物體施加一個過質心“O”點的推力，該物體就只能沿力的方向平動。

如圖2所示;給物體施加一個偏離質心“O”點的作用力，物體就可在F的作用下既平動又產生旋轉，其轉動效果由F對O點 產生的力矩的大小決定。由以上分析可知，要使乒乓球旋轉起來，則要求給球施加一個不通過其球心的力的作用。

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2 摩擦力與球的轉動

使球轉動的關鍵在于作用在球上的力不通過球心，而這個力來源于球拍對球的摩擦力。如圖所示，在拍擊球的同時，使拍球對球有相對運動就能產生摩擦力。 如圖3，拍擊球的瞬間向上拉動球拍，則球受F1彈力和F2摩擦力兩個力的作用，F1過球心不產生力矩，球在F1作用下向前飛行的同時，F2與球相切，產生使球逆時針旋轉的效果，這即是乒乓球運動中的上旋球。實際上在乒乓球運動中的:切、削、搓、拉、帶、提等技術動作都是指拍與球接觸瞬間使拍與球產生側向相對運動，從而使球受到側向摩擦力作用，而產生旋轉。

3 動量定理與接發球

乒乓球運動中，對付高速、強旋球是非常困難的，如果對動量定理有深刻的理解，加上平時的刻苦訓練，對付起來也會容易一些。 

動量定理告訴我們，沖量等于物體動量的改變，可用以下公式說明:F#8226;t=△(mv)當接高速強旋轉球時，要對球進行減力，必須延長球與板拍間的作用時間，而延長作用時間的萬法，可以從選擇球拍上著手，球拍選擇軟質的球拍，可延長作用時間t，從而減小作用力F。而在球拍選好的情況下，要減力，則要求運動員握拍要松弛，這樣也能對來球起到緩沖作用，從而減小球與拍間的作用，而不至于使回球出界。

4 速度、加速度與攻防

乒乓球運動中，運動員在進攻時，要收到較好的進攻效果就必須使球高速的運動和較強的旋轉。 如何使球產生更大的速度呢?主要是增大拍對球的打擊力。從而使球產生較大的加速度，在瞬間使球產生一個較大的速度。 例如，設乒乓球質量為m，拍對球的打擊力為F，則在這種打擊力作用下產生的加速度為a (即a=F/m)，如果作用時間為t，則有球速v=at=F/m#8226;t，可見球速的大小主要取決于拍對球的作用力。 而在防守時，則必須首先判斷來球的速度、旋轉和落點等，做好應對準備以爭取反應時間，提高防守能力。

5 物理知識與球拍的選擇

選擇一適合自己的球拍能更快的提高運動水平，在運動中不同的人對球有不同的打法和不同的理解，技術動作也個不相同。 對快攻型選手，要求爭取時間使打出的球速度快，具有較大的威脅，這樣就要選擇能產生強彈力的較硬的球拍。 對削球型選手和以弧線球取勝的選手，主要是使球在運行過程中產生高速自轉來增強攻擊能力，這時選擇的球拍要有較大的動摩擦因素，且拍質較軟的球拍，讓球可在拍面上產生較長的時間接觸，便摩擦力對球的作用時間能更長，從而產生更強的旋轉。