Page 159 - 《摩擦学学报》2021年第3期

物理在体育教学中的应用 —— 评《物理学的进化》

当前，我国体育产业发展稳定，正在培养一批优秀的体育人才。在这种情况下，社会上掀起了一股体育热潮，
加强对学生的体育锻炼已成为当前体育教育教学中的重要内容。通过将物理原理应用到实践教育中，学生可以
在学习文化知识的同时，科学合理地参加体育锻炼并提高身体素质，对促进未来学生的可持续发展起着重要作
用。《物理学的进化》是物理学奠基人爱因斯坦和波兰物理科学家利奥波德 · 英费尔德合著的科普读物，科学
地对物理学的相关理论概念的发展历程进行探究，探索了现代物理学的发展与进化，读者通过参阅本书，可以
更有效地在现代体育教学中应用物理学系统知识进行实践，契合体育强国的伟大构思。
《物理学的进化》原著抢先发售出版于 1938 年，而在 2019 年中国学者周肇威对其进行了翻译。在本书中，
爱因斯坦不仅仅是一位物理学家，而更像是一位哲学家。书中介绍物理学观念从伽利略、牛顿时代的经典理论
发展到现代的相对论、量子论和场论的演变情况。其中选择了几个主要的转折点来阐明经典物理学的命运和现
代物理学中建立新观念的动机所在，从而引导读者去找寻观念世界和现象世界的联系。全书分为 4 章：机械观
的兴起、机械观的衰落、场与相对论、量子。全书没有引用数学公式，文字通俗易懂、举例浅显，编写体裁别
开生面，是 1 本生动有趣的科普书籍。
20 世纪上半叶，量子理论改变了物理学的景观，就像电磁学理论在 1 个世纪前所做的那样。今天人们已经
很习惯接受量子力学的概念，从而很容易忘记当初要从量子角度来思考时所需要的具有纪念意义的思想转变。
在《物理学的进化》中，爱因斯坦和英费尔德从风暴中心描述了这场革命。本书中没有 1 个数学公式，却清楚
讲解了伽利略、牛顿时代的经典理论发展、现代的相对论、量子论和场论的演变等复杂理论内容。这本书影响
了几代人，是中学、大学试题来源，使读者可以像爱因斯坦一样在科学的世界里自由地思考。
本书中很多物理学知识以及理论，都为现代的体育教育教学提供了物理应用的参考。比方说，杠杆原理，
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它主要的条件为阻力臂、阻力点、动力臂、支点以及动力点。不仅是物理学中的杠杆原理，而且人体也具有杠
杆作用。例如，在诸如标枪、铅球以及铁饼等运动中，上臂在最终运动中完全伸展，以使阻力臂可以最大化，
从而提高运动的幅度以及速度。肩关节是支点，肩部肌肉附着点是受力点，人体和体育用品被认为是合理形成
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速度调节杆的阻力点。在许多体育赛事的观察和实践中，掷铁锤的成绩要比掷铁饼以及标枪等运动的成绩好得
多，根本原因是由于锁链的存在，提高了阻力臂。它也可以用于棒球以及羽毛球等运动中，运动员可以抓住底
部边缘，并抬起阻力臂以达到最大的速度。
此外，牛顿定律也广泛地应用于体育运动中。可以结合牛顿定律来训练学生，使其专注于以恒定速度跑步，
外力的承受力以及物理加速度彼此成正比，与物体的质量和方向成反比，物体的加速度与所产生外力的方向保
持相同。结合牛顿第三定律，可以知道，物体在地面运动之前产生的摩擦力与物体的前进方向相反，并产生将
物体向前推动的反作用力。对于长跑项目，该摩擦是运动员跑步的重要摩擦力。基于牛顿第一定律，相应的惯
性发生在物体的运动中。在长距离跑步中，人体保持恒定的速度，其自身的体力会降低。通过惯性力，学生将
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继续跑步前进，并获得更令人满意的成绩。
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科学知识不是大量莫名其妙的结论，它是每个人按照正确的思维方式自己应当并且也能够推导出的结论。
学习物理科学的过程，就是自己得出这个结论的过程。本书为爱因斯坦写的经典科普书，书中不仅有伟大科学
家的思维方式，更有其深刻的哲学思想。他使得读者明白物理不难学，并且很有趣。本书用通俗易懂的浅显例
子，将物理学知识巧妙地关联起来，如侦探搜集线索发现罪犯一样令人着迷。全书没有数学公式，让你彻底摆
脱对物理学的恐惧心理，高度概括物理学知识的精髓，逻辑清晰，用进化的表述来串联物理学的发现发展。
《物理学的进化》一书，编写的结构非常严谨，利用层层递进的方式系统地讲解了物理学的理论定律以及
原理，让阅读者能够通过本书对日常中的物理学知识有更为全面的认识。广大读者可以将其作为物理学工作中
的工具书，指导物理学实践工作，还能够以这本丛书为基础，从应用的角度对未来物理学的进化与发展进行探
索，并与中国的体育学以及物理学的发展特色紧密结合，实现物理知识在日常教学中的应用。本书面向广大的
物理学专业的学生以及教师，可为高校物理教学与学习提供参考和借鉴。

毕岩智 ( 浙江财经大学，浙江 杭州 310018)