Научно-исследовательская работа Определение и сравнение начальной скорости волейбольного мяча в четырёх позициях
Муниципальное общеобразовательное учреждение
Дмитровская средняя общеобразовательная школа № 1
им. В.И.Кузнецова
Межрайонная научно-практическая конференция «Проект года-2016»
Определение и сравнение начальной скорости волейбольного мяча в четырёх позициях
Исследовательская работа
подготовили ученики 10 Б класса
МОУ Дмитровской СОШ №1
им.В.И. Кузнецова
Свинов Павел и Донец Илья
Научный руководитель:
уч. физической культуры
Дорофеева А.В.
Дмитров 2016
Оглавление
Введение... 3
Теоретическая часть исследования .. 5
Практическая часть исследования .... 7
Заключение. 11
Список использованной литературы ....... 12
Приложения ... 13
Введение
Мы живём в быстро меняющемся мире. То, что вчера казалось фантастикой, сегодня становится повседневностью. И для того чтобы не стать только потребителями новых достижений человеческого ума, а оставаться страной учёных, изобретателей, мыслителей, необходимо уже в школе ставить задачу формирования научного мышления у детей. В связи с этим в современном школьном уроке увеличивается роль научной составляющей. Это находит отражение и в методическом наполнении урока - в школьной практике прочно закрепляется метод проекта, вовлекающий учащихся в исследовательскую деятельность, и в его содержании - больше внимания уделяется теории, междисциплинарным связям.
И на первый взгляд, физкультура не самый подходящий предмет для постановки научных проблем. Однако мы знаем, что люди, и в первую очередь учёные, издревна ценили физические упражнения, спорт как основу "соразмерности, красоты и здоровья" (Платон) и не только не отделяли её от науки, но и находили в них точки соприкосновения. Как говорил Альберт Эйнштейн: "Наука - это спорт, гимнастика ума, доставляющая мне удовольствие". И если Эйнштейн сравнивает науку со спортом, то мы поставили перед собой задачу провести обратную параллель и помочь учащимся увидеть тесную связь физкультуры с наукой. Осуществлением замысла стал интегрированный урок в десятом классе по теме "Основные приёмы игры волейбол с обоснованием законами механики".
Актуальность данного исследования заключается в следующем: учащиеся должны понять, что знания по физике помогают добиться успехов в физических упражнениях. А именно: учитывая влияние траектории и силы удара на полёт мяча, отправить мяч на сторону противника в нужном игроку направлении, а теоретическое обоснование, научность и самостоятельность сделанных ребятами открытий, несомненно, способствуют прочности усвоения новых знаний.
Цели исследования:
показать учащимся, как знание законов физики помогает добиться успехов в физических упражнениях;
сравнить прогноз игрока и результаты опыта
формирование исследовательских навыков;
повышение мотивации к обучению.
Гипотеза нашего исследования заключается в следующем: мы прогнозируем, что скорость мяча с верхней прямой подачи больше скорости мяча с нижней прямой подачи; и скорость мяча нападающего удара у сетки больше, чем нападающего удара с середины площадки.
Задачи:
формирование системных знаний по освоению учебного материала на уроке физкультуры с учётом межпредметных связей;
формирование нового научного взгляда на уже известные приёмы игры;
совершенствование прямой подачи сверху и подачи снизу;
повторение техники нападающего удара с учётом законов механики;
практическое применение новых знаний в процессе самостоятельной работы.
Теоретическая часть исследования
Физика - одна из самых древних наук, дающая как фундаментальные знания о существовании развитии материального мира, так и наиболее простые и общие представления об окружающей действительности.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]! (в переводе как Быстрее, Выше, Сильнее!) - эти три латинских слова, ставшие олимпийским девизом. Ни один человек не может уйти от реального, материального мира, окружающего его, в котором он сам живет. Природа, быт, техника, спорт и все то, что нас окружает и в нас самих происходит, подчинено единым законам происхождения и развития - законам физики. С физикой связана прямо и косвенно деятельность человека. Очень много людей занимаются спортом, но не все задумываются как тесно спорт связан с физикой! Различные физические законы и свойства оказывают огромное влияние на спорт.
Однако на пути к спортивным достижениям и к олимпийскому золоту стоят преграды, определяемые прежде всего проявлением тех или иных физических явлений и закономерностей. С другой стороны, правильное использование соответствующих физических законов может помочь спортсмену в достижении успеха. Таким образом, знание законов физики необходимо даже спортсменам, тренерам, спортивным врачам и др. Каждый из нас знает, какое место занимает спорт в жизни человека, но далеко не все задумывались над вопросом, какова связь между спортом и физикой, как развитие физической науки влияет на совершенствование спортивных достижений. Ошибаются и те, кто считает, что для освоения спортивных вершин достаточно лишь одной физической подготовки. Нет, спорт без науки и, в частности, без физики бессилен.
Что касается выбранного нами вида спорта, на примере которого мы провели исследование, это стала игра - волейбол. Волейбол – это командная спортивная игра, в процессе которой две команды соревнуются на специальной [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], разделённой [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], стремясь направить [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] на сторону соперника таким образом, чтобы он приземлился на площадке противника, либо чтобы игрок защищающейся команды допустил ошибку. Изобретателем волейбола считается [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], преподаватель физического воспитания колледжа [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (YMCA) в городе [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]). В [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в спортивном зале он подвесил [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] сетку на высоте 197 см, и его ученики, число которых на площадке не ограничивалось, стали перебрасывать через неё [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] камеру. Морган назвал новую игру «минтонет». Позже игра демонстрировалась на конференции колледжей ассоциации молодых христиан в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и по предложению профессора Альфреда Т. Хальстеда получила новое название «волейбол» что в переводе означало «летающий мяч». Игра ведётся на прямоугольной [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] размером 18х9 метров. Волейбольная площадка разделена посередине сеткой. Высота сетки для мужчин 2,43 м, для женщин 2,24 м. Игра ведётся сферическим [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] окружностью 6567 см, массой 260280 г.
Практическая часть исследования
Исследование проводилось на уроке физической культуры в 10 классе, в спортивном зале Дмитровской СОШ №1 им. В.И. Кузнецова. В вводной части урока мы делали упражнения с волейбольными мячами, имитацию нападающего удара и т.д. Затем в основной части урока мы повторяли технику нападающего удара и отрабатывали подачу снизу и подачу сверху, а затем выполняли практическую работу: «Определение начальной скорости волейбольного мяча в четырёх позициях: 1) подача снизу 2)подача сверху 3) нападающий удар у сетки 4) нападающий удар с середины площадки» .
В начале практической работы мы вычисляли скорость мяча при верхней и нижней подаче. Прежде чем приступить к эксперименту, нам пришлось проанализировать, по какой же траектории движется мяч при нижней и верхней подаче? Выполнили подачи, нарисовали траекторию полёта на бумаге, и получили знакомые нам схемы, а именно: верхняя подача – это движение мяча, брошенного горизонтально (рис.1, рис.2). Рассмотрим движение мяча, брошенного в горизонтальном направлении с некоторой высоты h и начальной скоростью v0. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] такого движения имеет вид спадающей ветви параболы. Для описания движения мяча необходимо задать координатные оси. Ось Оy направим вертикально вверх, горизонтальную ось Оx - вдоль полета. Такое движение по криволинейной траектории рассматривают как сумму двух движений, протекающих независимо друг от друга - равноускоренное [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] вдоль оси Оy и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] вдоль оси Оx.
Движение мяча вдоль горизонтальной оси Оx равномерное прямолинейное.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Движение мяча вдоль вертикальной оси Оy- равноускоренное [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] с некоторой высоты h (на графике y0).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Реальная скорость мяча в некоторый момент времени - это векторная сумма горизонтальной составляющей скорости vx и вертикальной скорости vy.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
а нижняя подача – это движение мяча под углом к горизонту (рис.3, рис.4) . Угол броска и начальная скорость определяет траекторию движения, дальность полета, максимальную высоту подъема тела. Аналогично движению мяча, брошенного горизонтально, это движение рассматривают как сумму независимых движений: равномерного прямолинейного движения вдоль горизонтальной оси Оx и равноускоренного движения с ускорением свободного падения вдоль вертикальной оси Оy.
Движение вдоль горизонтальной оси Оx равномерное.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Движение вдоль вертикальной оси Оy - равноускоренное движение с ускорением [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] с некоторой начальной скоростью v0y. Мяч поднимается на максимальную высоту H , затем возвращается вниз.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Действительная скорость, с которой движется мяч.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] Следственно поняв эти траектории, мы приступили к вычислению. Подачи выполнял один игрок, при нижней подаче мы измеряли расстояние, на которое приземлялся мяч (S), но при этом для расчета учитывали самый оптимальный угол вылета мяча – (
· = 45
·), затем вычисляли по формуле скорость (V = ). А при верхней подаче мы вначале измеряли высоту (h) с которой мяч посылали на площадку соперника, затем так же расстояние(S), как и при нижней подаче, и вычисляли по формуле (V = ) . Потом сравнивали результаты (рис.5), и наш прогноз подтвердился – скорость мяча при верхней подаче больше скорости мяча нижней подачи. Далее выполняли нападающий удар, который так же как и верхняя подача (рис.6, рис.7) трактуется по формуле (V = ) в двух позициях: у сетки и с середины площадки, измеряли расстояние на которое приземлялся мяч (S) и вычисляли скорость (V), результат (рис.8) подтвердил наши ожидания.
Просим заметить, что все наши вычисления условны, т.к. показатели измерялись по конкретному игроку, и если поменять игрока, показатели тоже будут меняться, а также, что данные формулы справедливы только для вакуума и силу сопротивления воздуха в своих вычислениях мы не учитывали.
Вывод: Если учитывать влияние траектории и силу удара на полёт мяча, то у нас получится отправить мяч на сторону противника в нужном нам направлении, тем самым это нам поможет принести положительный результат в игровом действии. Также для лучшего усвоения знаний по физике это было наглядное повторение пройденного материала. А для овладения навыками в игровых элементах, нам была продемонстрирована межпредметная связь, показано, как знания законов физики влияет на достижение результата в физических упражнениях.
Заключение
Физика – это важная наука в спорте. Каждый из нас знает, какое важное место занимает в жизни человека спортивная и физическая деятельность. Однако на пути к спортивным достижениям стоят преграды тех или иных физических явлений и закономерностей.
Физика помогает достичь высоких результатов в спорте, а так же она облегчает физические нагрузки на организм, тем самым экономя время, усилия и здоровье спортсмена. Чтобы правильно бегать, прыгать, плавать, забивать голы, метать снаряды также используют законы физики. С помощью физики и ее законов появляется больше видов спорта.
В своей работе мы хотели показать большое значение использования законов физики в физических упражнениях и спорте в целом. Физическая культура и спорт без науки, и в частности без физики, бессилен.
Список используемой литературы
Волейбол: Учебник для высших учебных заведений физической культуры. Под редакцией Беляева А.В., Савина М.В., М.: «Физкультура, образование, наука», 2000.
Занимательная физика:/ Сост. П.Е. Медведев. - Минск: Гос. учеб.-педагог. изд. М-во. просвещения БССР, 1961.
Не уроком единым : развитие интереса к физике/ Ланина И.Я. - М.: Просвещение, 1991.
Репетитор по физике. В 2-х томах. Том 1. /Касаткина И.Л., Ларцева Н.А., Шкиль Т.В. - Ростов-на-Дону: Феникс, 1995.
Справочник по физике. / Енохович А.С. - М.: Просвещение, 1990.
Физика вокруг нас / Хильневич С.С.- М.: Наука, 1985.
Физика для любознательных, или о чем не узнаешь на уроке / Майоров А.Н. - Ярославль: Академия развития; Академия, К, 1999.
Физика: учеб. пособие/ М.В. Белоус, В.Н. Васковская, Л.В. Воронецкая, Ю.Л. Ментковский: Высш. школа, 1990.
Физика 10 класс /Волков В.А. - М.: Дрофа, 2006.
Физика. 10 клаас : учеб. для общеобразоват. учреждений с прил. на электрон. носителе : базовый и профил. уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой, - 21-е изд. – М.: Просвещение, 2012.
Физика. 10 класс : учеб. для общеобразовт. учеб. заведений / Касьянов В.А. - М.: Дрофа , 2000.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Приложения
рис.1
рис.2
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
рис.3
рис.4
рис.5
Максимальная высота мяча над полом
h
Расстояние от сетки до места падения мяча
S
Формула
Результат
(скорость полёта мяча)
Прямая подача снизу
3,6 м
5,5 м
12 м/с
Верхняя прямая подача
2,20 м
4,7 м
20,7 м/с
рис.6
рис.7
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
рис.8
Высота над полом
h
Расстояние от сетки до места падения мяча
S
Формула для определения начальной скорости
Результат (скорость полёта мяча)
Нападающий удар от сетки
2,60 м
7,45 м
23 м/с
Нападающий удар с середины площадки
2,60 м
5,08 м
19,5 м/с
13 PAGE \* MERGEFORMAT 141615
{
·ю
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·B
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·15
·
·
·
·5
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
ᵩ
·
·
·% z
·ю
·
·
·
·
·
·
·
·1
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·)
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·«
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·™
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·я
·
·
·
·0 x
·ю
·
·
·
·
·
·
·
·1
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·%
·:
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·