弹簧振子的研究论文

体育专业本科毕业论文(设计)开题报告

体育教学论文就是运用科学规范的方法对体育教学某些现象进行创造性的研究和理性认识，自觉地把握该现象的本质及一般发展规律，用论文的形式进行表述，那么，体育论文开题报告怎么写?我为大家推荐一篇优秀范文，大家不妨多加参考。

一、选题的背景与意义：

优秀的跳远选手在跳远时，是在追求快速及有效率的助跑以及强力有效的起跳动作，并以适当的起跳角度起跳，但是这两者同时成立是非常困难的，因为助跑速度越快，往上跳跃就会更加困难。

在人体起跳的肌肉变化及弹簧振子运动方面，许多学者都进行过深入研究，但很少将两者结合起来，采用物理方法分析人体起跳的运动过程。本研究正是针对这一问题提出，有一定的理论创新意义。同时，在国际跳高、跳远等运动项目中，我国选手较为落后，本课题的'研究成果可作为运动员调高、跳远运动项目的理论参考，对提高我们运动员的成绩具有较大的现实意义。

二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：

三、研究的方法与技术路线：

拟研究大纲：

第一章 绪论

压缩弹簧弹起的物理原理

人起跳的条件

分段速度

起跳动作

起跳水平速度利用率

起跳垂直速度利用率

起跳角度

助跑速度利用率

最高速度

起跳技术

第二章 人起跳的物理原理

影响跳远成绩的主要因素

有关跳远助跑与助跑速度利用率的研究

有关跳远踩板研究

有关跳远起跳技术的研究

第三章 实验方法与步骤

研究对象

实验时间与地点

实验时间

实验地点

实验仪器

压缩弹簧压力部分

测量助跑分段速度部份

测量起跳动作部分

实验场地布置

受试者选取

受试者填写同意书及基本资料

建立选手基本资料

仪器校正与测试

实验目的与方法说明

基本能力测试

排定实验顺序

前测与后测

数据纪录、整理与分析

资料收集与处理分析

结果与讨论

第四章 结论与建议

研究结论

研究建议

四、研究的总体安排与进度：

五、主要参考文献：

[1] 谢利民.弹簧振子运动的实际动力学分析[J].上海师范大学学报(自然科学版)，，31(2):91-94.

[2] 基特尔C.伯克利物理学教程,第一卷,力学[M].北京:科学出版社,1979.

[3] 药树栋，宫建平.弹簧振子振动的探讨[J].大学物理，(2):22-24.

[4] 肖波齐.基于Matlab的弹簧振子简谐振动研究[J].陕西科技大学学报，，26(6):116-119.

[5] 卢德明主编.运动生物力学测量方法[M].北京体育大学出版社, 2001

[6] 李建英,李磊,郭甫. 十运会男子三级跳远运动员三跳技术运动学分析[J].成都体育学院学报.2008(03)

[7] 宋亮,丁磊,巩磊. 对世界优秀男子三级跳远运动员运动技术的比较分析[J].体育科技.2008(01)

[8] 罗陵,刘春伟. 三级跳远运动员李延熙三跳起跳技术的运动学分析[J].北京体育大学学报.2008(02)

[9] 宋惠娟,王亚军. 我国部分优秀女子运动员三级跳远起跳若干速度指标的运动学分析[J].安徽体育科技.2006(05)

[10] 王 琨 等.对肌肉生物力学研究有关问题的探讨[J].上海体育学院学报，，25(1):36-40.

一、力学 1、 胡克定律： F = kx （x为伸长量或压缩量；k为劲度系数，只与弹簧的原长、粗细和材料有关） 2、 重力： G = mg （g随离地面高度、纬度、地质结构而变化；重力约等于地面上物体受到的地球引力） 3 、求F 、 的合力：利用平行四边形定则。 注意：（1） 力的合成和分解都均遵从平行四边行法则。 （2） 两个力的合力范围： ú F1－F2 ú ￡ F￡ F1 + F2 （3） 合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。 4、两个平衡条件： （1） 共点力作用下物体的平衡条件：静止或匀速直线运动的物体，所受合外力为零。 F合=0 或 ： Fx合=0 Fy合=0 推论：[1]非平行的三个力作用于物体而平衡，则这三个力一定共点。 [2]三个共点力作用于物体而平衡，其中任意两个力的合力与第三个力一定等值反向 （2* ）有固定转动轴物体的平衡条件：力矩代数和为零。（只要求了解） 力矩：M=FL （L为力臂，是转动轴到力的作用线的垂直距离） 5、摩擦力的公式： （1） 滑动摩擦力： f= m FN 说明 ： ① FN为接触面间的弹力，可以大于G；也可以等于G；也可以小于G ② m为滑动摩擦因数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N无关。 （2） 静摩擦力：其大小与其他力有关， 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解，不与正压力成正比。 大小范围： O￡ f静￡ fm （fm为最大静摩擦力，与正压力有关） 说明： a 、摩擦力可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反。 b、摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。 c、摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。 d、静止的物体可以受滑动摩擦力的作用，运动的物体可以受静摩擦力的作用。 6、 浮力： F= rgV （注意单位） 7、 万有引力： F=G （1） 适用条件：两质点间的引力（或可以看作质点，如两个均匀球体）。 （2） G为万有引力恒量，由卡文迪许用扭秤装置首先测量出。 （3） 在天体上的应用：（M——天体质量 ，m-卫星质量， R——天体半径 ，g——天体表面重力加速度，h-卫星到天体表面的高度） a 、万有引力=向心力 G b、在地球表面附近，重力=万有引力 mg = G g = G c、 第一宇宙速度 mg = m V= 8、 库仑力：F=K （适用条件：真空中，两点电荷之间的作用力） 9、 电场力：F=Eq （F 与电场强度的方向可以相同，也可以相反） 10、磁场力： （1） 洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力。 公式：f=qVB （B^V） 方向——左手定则 （2） 安培力 ： 磁场对电流的作用力。 公式：F= BIL （B^I） 方向——左手定则 11、牛顿第二定律： F合 = ma 或者 ？Fx = m ax ？Fy = m ay 适用范围：宏观、低速物体 理解：（1）矢量性 （2）瞬时性 （3）独立性 （4） 同体性 （5）同系性 （6）同单位制 12、匀变速直线运动： 基本规律： Vt = V0 + a t S = vo t + a t2 几个重要推论： （1） Vt2 － V02 = 2as （匀加速直线运动：a为正值 匀减速直线运动：a为正值） （2） A B段中间时刻的瞬时速度： Vt/ 2 = = （3） AB段位移中点的即时速度： Vs/2 = 匀速：Vt/2 =Vs/2 ； 匀加速或匀减速直线运动：Vt/2 P=IU> （4）电池组的串联：每节电池电动势为 `内阻为 ，n节电池串联时： 电动势：ε=n 内阻：r=n （二）电场 1、电场的力的性质： 电场强度：（定义式） E = （q 为试探电荷，场强的大小与q无关） 点电荷电场的场强： E = （注意场强的矢量性） 2、电场的能的性质： 电势差： U = （或 W = U q ） UAB = φA - φB 电场力做功与电势能变化的关系：DU = - W 3、匀强电场中场强跟电势差的关系： E = （d 为沿场强方向的距离） 4、带电粒子在电场中的运动： ① 加速： Uq = mv2 ②偏转：运动分解： x= vo t ； vx = vo ； y = a t2 ； vy= a t a = （三）磁场 1、 几种典型的磁场：通电直导线、通电螺线管、环形电流、地磁场的磁场分布。 2、 磁场对通电导线的作用（安培力）：F = BIL （要求 B⊥I， 力的方向由左手定则判定；若B‖I，则力的大小为零） 3、 磁场对运动电荷的作用（洛仑兹力）： F = qvB （要求v⊥B， 力的方向也是由左手定则判定，但四指必须指向正电荷的运动方向；若B‖v，则力的大小为零） 4、 带电粒子在磁场中运动：当带电粒子垂直射入匀强磁场时，洛仑兹力提供向心力，带电粒子做匀速圆周运动。即： qvB = 可得： r = ， T = （确定圆心和半径是关键） （四）电磁感应 1、感应电流的方向判定：①导体切割磁感应线：右手定则；②磁通量发生变化：楞次定律。 2、感应电动势的大小：① E = BLV （要求L垂直于B、V，否则要分解到垂直的方向上 ） ② E = （①式常用于计算瞬时值，②式常用于计算平均值） （五）交变电流 1、交变电流的产生：线圈在磁场中匀速转动，若线圈从中性面（线圈平面与磁场方向垂直）开始转动，其感应电动势瞬时值为：e = Em sinωt ，其中 感应电动势最大值：Em = nBSω . 2 、正弦式交流的有效值：E = ；U = ； I = （有效值用于计算电流做功，导体产生的热量等；而计算通过导体的电荷量要用交流的平均值） 3 、电感和电容对交流的影响： ① 电感：通直流，阻交流；通低频，阻高频 ② 电容：通交流，隔直流；通高频，阻低频 ③ 电阻：交、直流都能通过，且都有阻碍 4、变压器原理（理想变压器）： ①电压： ② 功率：P1 = P2 ③ 电流：如果只有一个副线圈 ： ； 若有多个副线圈：n1I1= n2I2 + n3I3 5、 电磁振荡（LC回路）的周期：T = 2π 四、光学 1、光的折射定律：n = 介质的折射率：n = 2、全反射的条件：①光由光密介质射入光疏介质；②入射角大于或等于临界角。 临界角C： sin C = 3、双缝干涉的规律： ①路程差ΔS = （n=0，1，2，3——） 明条纹 （2n+1） （n=0，1，2，3——） 暗条纹 ② 相邻的两条明条纹（或暗条纹）间的距离：ΔX = 4、光子的能量： E = hυ = h （ 其中h 为普朗克常量，等于×10-34Js， υ为光的频率） （光子的能量也可写成： E = m c2 ） （爱因斯坦）光电效应方程： Ek = hυ - W （其中Ek为光电子的最大初动能，W为金属的逸出功，与金属的种类有关） 5、物质波的波长： = （其中h 为普朗克常量，p 为物体的动量） 五、原子和原子核 1、 氢原子的能级结构。 原子在两个能级间跃迁时发射（或吸收光子）： hυ = E m - E n 2、 核能：核反应过程中放出的能量。 质能方程： E = m C2 核反应释放核能：ΔE = Δm C2 复习建议： 1、高中物理的主干知识为力学和电磁学，两部分内容各占高考的38℅，这些内容主要出现在计算题和实验题中。 力学的重点是：①力与物体运动的关系；②万有引力定律在天文学上的应用；③动量守恒和能量守恒定律的应用；④振动和波等等。⑤⑥ 解决力学问题首要任务是明确研究的对象和过程，分析物理情景，建立正确的模型。解题常有三种途径：①如果是匀变速过程，通常可以利用运动学公式和牛顿定律来求解；②如果涉及力与时间问题，通常可以用动量的观点来求解，代表规律是动量定理和动量守恒定律；③如果涉及力与位移问题，通常可以用能量的观点来求解，代表规律是动能定理和机械能守恒定律（或能量守恒定律）。后两种方法由于只要考虑初、末状态，尤其适用过程复杂的变加速运动，但要注意两大守恒定律都是有条件的。 电磁学的重点是：①电场的性质；②电路的分析、设计与计算；③带电粒子在电场、磁场中的运动；④电磁感应现象中的力的问题、能量问题等等。 2、热学、光学、原子和原子核，这三部分内容在高考中各占约8℅，由于高考要求知识覆盖面广，而这些内容的分数相对较少，所以多以选择、实验的形式出现。但绝对不能认为这部分内容分数少而不重视，正因为内容少、规律少，这部分的得分率应该是很高的。

按照大纲的规定，新编高中物理教材（即《全日制普通高级中学教科书（试验修订本）物理》）设立了“课题研究”项目并列出了大纲给出的课题示例． 在高级中学开展课题研究，是全面培养学生综合运用所学知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作能力的重要环节．这项活动还有利于培养学生独立思考的习惯，激发学生的创新意识．课题研究主要着眼于这些能力与意识的培养，而不在于某项具体知识的学习． 教师应该对课题研究进行指导，但要避免给出具体的步骤和方法．要鼓励学生采用不同方法，提出不同见解． 研究课题可以大致分为探索性物理实验、科技制作、新科技问题的学习报告、社会调查、扩展性学习等几个不同的类型．课本中给出的只是研究课题的若干示例，教师和学生可以从中选用，也可以提出其他课题．教师要根据不同学生的特长和兴趣向学生推荐，不能要求全班学生做同样的课题． 课题的研究成果可以是小论文、科学报告，也可以是制作的仪器、设备． 课题研究应该以课内课外结合的形式进行．大纲为每个课题划出了4个课时，教学中必须保证，其中应有两个课时用于学生间的汇报和交流． 有关课题研究的一些问题说明如下． 1?课题中有一些探索性实验 以往的学生实验，除了某些单纯的技能训练性实验外，主要有两大类，一类是验证性实验，即在学过相应的知识之后通过实验进行验证，例如“验证牛顿第二定律”、“验证机械能守恒定律”……另一类则是知识的应用，例如“用双缝干涉测光的波长”、“测定电源的电动势和内阻”……这两类实验的前提都是认为学生已经掌握所涉及的知识，因此实验的目的不是探索新的知识．这些实验对于培养学生获取新知识的能力，激发他们的创新精神，没有很大的作用． 探索性实验课题是为弥补这些不足而设立的．以“研究弹簧振子的周期和小球质量的关系”为例．教学大纲并不要求学生学习 这个知识点，因此实验的前提是学生不知道振子的周期和小球质量的定量关系．做这个实验时，学生在测出若干组数据后列表，在坐标纸上描点，作出拟合曲线，用相应的函数表达这条曲线．如果再换其他几个弹簧做这个实验，还可以进一步解释函数式中参数的物理意义…… 按照过去对于验证性实验的处理，必须先学习这个知识点，让学生在实验前就知道相应曲线的形状，实验后假若有的点不在这条曲线上，则要分析出现误差的原因．但是，在这个研究课题中，学生事先并不知道它的图象是什么样的，只是在看到这些点的分布和走向之后才意识到它也许能用某个二次函数来近似地表示．在这种想法的鼓舞下，有些学生会尝试作出T2和m的关系曲线，在这之后就会明确地得到周期与小球质量的定量关系． 在验证性实验和探索性实验这两种不同的作法中，实验内容可能相似，但是按照两种不同的思路去设计，学生的心理活动不一样，得到的训练也不一样．中学阶段并不要求学生掌握弹簧振子的周期和小球质量的关系，但是这个实验所用的方法却是科学研究中一个非常典型的方法，学会这个方法将使学生在今后的工作中受益无穷．大纲安排这个实验，目的是进行研究方法的教育，而不是为了多学一个知识点．“研究影响滑动摩擦力的因素”、“研究材料的保温性能”也是这样的课题． 2?许多课题没有惟一正确的答案 实践中的技术问题大多没有惟一正确的答案，只能从不同的角度、不同的需要权衡利弊进行评价．我们过去的科学技术教育却把这样复杂的事情简单化了：要么对，要么错，没有选择．这种教育培养出来的人脱离实际，思想方法绝对化，不能适应社会的需要．大纲有意识地选取了一些没有惟一正确答案的课题，目的是弥补这方面的不足． “估测压力锅内水的温度”可以通过测量限压阀的质量而知锅内的压强，进而查表得知水的温度；但是也可以把热敏元件贴在锅外，其外再加保温层来直接测得，还可以把热敏元件直接放入水中；还可能有别的办法．在这些方案中，热敏元件的耐高温问题、直接放入水中时锅的密封问题，等等，都要研究．不同方案测得的水温肯定不会完全相同，这就需要讨论、评价．这些工作在以往的中学科学教育中从未有过． 过去我们认为科学界没有定论的内容不应在中学课程中涉及，其实不能一概而论．让高中学生接触一些目前还有不同认识的课题，有助于使学生认识科学研究的过程，激发探索的热情，培养创新精神，避免思维的片面化．例如在“科普报告：从电冰箱到臭氧层”中可以讨论造成臭氧层破坏的主要原因到底是氟利昂还是喷气式飞机；在“科普报告：温室效应”中可以分析造成气温上升的原因主要是人类的活动还是地球本身的周期性变化这样两种学术观点…… 实验性课题中有一些技术问题，学生们的处理方法也肯定不会一致．例如在“研究弹簧振子的周期和小球质量的关系”中，由于课堂演示所用振子的周期太小，阻尼太大，不能用来进行这个实验．解决这个问题并不难，可以选用较软的弹簧，并去掉滑动轴．但这时如果水平放置就要解决小球的支撑问题，如果竖直放置则应解决弹簧下垂的补偿问题．学生可以想出多种办法，这些办法各有特点，需要讨论和评价． 3?一些课题是跨学科的 氟利昂不是一种单纯的化学物质，其中有的成份能够破坏臭氧层，有的不能．无氟冰箱中制冷剂的化学成份是什么?它有什么物理性质和化学性质?制冷的机理是什么?学生们在“科普报告：从电冰箱到臭氧层”中可以进行讨论． “调查研究：灶具的演变”要求研究柴灶、煤球炉、蜂窝煤炉、液化气灶、煤气灶(天然气灶)、电炉、电磁灶、微波炉的燃烧原理(加热原理)和效率，比较燃料的燃烧值．“用电解法测定元电荷”要用化学课中学到的知识测量基本物理常量．这些也是跨学科的课题． 大纲列入了这些课题，希望有助于使学生加强综合运用所学知识的意识和能力． 4?与新科学技术相衔接 怎样缩小中学物理课程与当代新科技的距离，这个问题一直没有很好地解决，有几个研究课题打算在这方面进行一些尝试． 刹车防抱死系统(ABS)是近年来的一项新技术，它在汽车刹车时自动控制摩擦片与轮盘(轮毂)的压力，使车轮不与地面产生滑动摩擦，这样司机仍然能够控制车的运动方向．这种情况下大部分机械能消耗在摩擦片与轮盘的摩擦上．这项技术虽然很新，但是它的物理模型并不复杂，利用高中物理知识可以做些较为深入的研究．“刹车时车轮被抱死的利与弊”就是基于这种考虑设计的． “科普报告：从电冰箱到臭氧层”、“科普报告：温室效应”、“科普报告：阿尔法磁谱仪与反物质”等几个课题也都和科技与环境的最新热点有关． 5?拉近了物理学与实际问题的距离 我们的中学物理教育一直重视理论知识在技术中和解释自然现象中的应用，但是仍然存在某些脱离实际的倾向，表现之一是对于物理规律、物理量的认识的绝对化、理想化．实际上，物理学中的实验定律，在一定程度上都是近似规律．例如，教科书一直说滑动摩擦力的大小跟压力成正比，与接触面积无关，但是通过“研究影响滑动摩擦力的因素”这个课题就会看到，实际情况与这种说法是有较大偏差的． 改变电流表的分流电阻可以改变它的量程，这是欧姆定律的典型应用．但是，学生设计的原始电路往往考虑不到表头的保护措施，实际上是不能用的．“把灵敏电流表改装成多用电表”这个课题可以让学生体会到理论和实际的差距． 6?一些课题与社会问题密切相关 大纲修订版在选择研究课题时注意了科学技术与社会问题的联系．例如，臭氧层的保护涉及无氟冰箱的推广，但是无氟冰箱比氟利昂制冷的冰箱成本高，消费者花较多的钱但本人并不直接受益，对这个问题应该采取什么宣传策略?许多报导说臭氧层的破坏使得皮肤癌的发病率上升，其实皮肤癌主要是白色人种生的病，黄种人很少有这种病，黑种人更是与它无缘．当今世界上的医学资料大部分来源于西方国家，国际传播媒体也基本上由他们控制，事情的严重性会不会被夸大了?这里面是否也有某种形式的种族偏见?研究课题为这类问题的深入讨论留出了很大的空间． 气体燃料比固体燃料更方便，然而使用不当容易引起爆炸和火灾，还可能使人中毒．使用气体燃料是否利大于弊?天然气比焦炉煤气贵，但是燃烧值高，实际使用时哪种燃料更经济?对于不同地区，用电烧饭和用燃气烧饭哪种燃料更经济，对环境的影响更小，并且更能符合中国人的烹调习惯?这些都可以在“调查研究：灶具的演变”中讨论．过去在物理课中只讲物理原理，最多讲一讲技术应用，但是科学原理的应用及其评价一定涉及社会问题，二者密不可分，我们的学校教育应该为学生做这方面的准备． 7?要用新的标准来评价课题研究 学生对于物理题的习惯反应是“会”与“不会”，物理教师对学生的试卷、作业则总以“对”“错”来评判．这次大纲推荐的研究课题对于不同学生的区分不是会不会做，也不是做对还是做错，而是表现在所作研究的不同深度．例如“菜刀上的力学知识”这个课题，要解释刀刃为什么能够切开物体，只用到合力和分力的知识，绝大部分学生都能在一定程度上做出．但是，还有其他方面的问题：细长的刀和短宽的刀用起来是不一样的；用刀时刀把的长短也涉及一些力学问题……学生的观察要有一定的敏锐性才会发现这些问题，如果能够进行一定的定性与定量的分析，那就更好了．更进一步，如果用刀“剁”骨头，当刀的前端接触骨头时，手会感到刀把向下震，反之则向上震．有那么一个位置，刀上的这一点剁到物体上时，手感十分轻松．学生能够发现这一点，已经很不简单；如果还能自己找些书来读，学习一点课本上没有的知识并正确分析了这个现象，那就很了不起了．这样的研究课题让绝大多数学生都能参与，同时又给各种程度学生的发展留出了很大的空间． 针对研究课题的这种特点，对学生所做工作的评价要有新的标准．