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

1.     Введение…………………………………………………………... 3

2.     Теоретическая часть исследования …………………………….. 5

3.     Практическая часть исследования …………………………….... 7

4.     Заключение………………………………………………………. 11

5.     Список использованной литературы ………………………....... 12

6.     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:

1)    показать учащимся, как знание законов физики помогает добиться успехов в физических упражнениях;

2)    сравнить прогноз игрока и результаты опыта

3)    формирование исследовательских навыков;

4)    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:

1)    формирование системных знаний по освоению учебного материала на уроке физкультуры с учётом межпредметных связей;

2)    формирование нового научного взгляда на уже известные  приёмы игры;

3)    совершенствование прямой подачи сверху и подачи снизу;

4)    повторение техники нападающего удара с учётом законов механики;

5)    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.

Citius, Altius, Fortius! (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 площадке, разделённой сеткой, стремясь направить мяч на сторону соперника таким образом, чтобы он приземлился на площадке противника, либо чтобы игрок защищающейся команды допустил ошибку. Изобретателем волейбола считается Уильям Дж. Морган, преподаватель физического воспитания колледжа Ассоциации молодых христиан (YMCA) в городе Холиоке (штат Массачусетс, США). В 1895 году в спортивном зале он подвесил теннисную сетку на высоте 197 см, и его ученики, число которых на площадке не ограничивалось, стали перебрасывать через неё баскетбольную камеру. Морган назвал новую игру «минтонет». Позже игра демонстрировалась на конференции колледжей ассоциации молодых христиан в Спрингфилде и по предложению профессора Альфреда Т. Хальстеда получила новое название — «волейбол» что в переводе означало «летающий мяч». Игра ведётся на прямоугольной площадке размером 18х9 метров. Волейбольная площадка разделена посередине сеткой. Высота сетки для мужчин — 2,43 м, для женщин — 2,24 м. Игра ведётся сферическим мячом окружностью 65—67 см, массой 260—280 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. Траектория 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 движение с ускорением свободного падения вдоль оси Оy и равномерного прямолинейного движения вдоль оси Оx.

Движение мяча вдоль горизонтальной оси Оx равномерное прямолинейное.

Движение мяча вдоль вертикальной оси Оy- равноускоренное движение с ускорением свободного падения с некоторой высоты h (на графике y₀).

Реальная скорость мяча в некоторый момент времени - это векторная сумма горизонтальной составляющей скорости v_x и вертикальной скорости v_y.

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.

Движение вдоль вертикальной оси Оy - равноускоренное движение с ускорением свободного падения мяча, брошенного вертикально вверх с некоторой начальной скоростью v_0y.  Мяч поднимается на максимальную высоту H , затем возвращается вниз.

Действительная скорость, с которой движется мяч.

 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 – (α = 45˚), затем вычисляли по формуле скорость (Vₒ =            ). 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                                (Vₒ =       ) . 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 (Vₒ =              )     в двух позициях: у сетки и с середины площадки, измеряли расстояние на которое приземлялся мяч (S) и вычисляли скорость (Vₒ), 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

1.     Волейбол: Учебник для высших учебных заведений физической культуры. Под редакцией Беляева А.В., Савина М.В., — М.: «Физкультура, образование, наука», 2000.

2.     Занимательная физика:/ Сост. П.Е. Медведев. - Минск: Гос. учеб.-педагог. изд. М-во. просвещения БССР, 1961.

3.     Не уроком единым : развитие интереса к физике/ Ланина И.Я. - М.: Просвещение, 1991.

4.     Репетитор по физике. В 2-х томах. Том 1. /Касаткина И.Л., Ларцева Н.А., Шкиль Т.В. - Ростов-на-Дону: Феникс, 1995.

5.     Справочник по физике. / Енохович А.С. - М.: Просвещение, 1990.

6.     Физика вокруг нас / Хильневич С.С.- М.: Наука, 1985.

7.     Физика для любознательных, или о чем не узнаешь на уроке / Майоров А.Н. - Ярославль: Академия развития; Академия, К, 1999.

8.     Физика: учеб. пособие/ М.В. Белоус, В.Н. Васковская, Л.В. Воронецкая, Ю.Л. Ментковский: Высш. школа, 1990.

9.     Физика 10 класс /Волков В.А. - М.: Дрофа, 2006.

10. 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.

11. Физика. 10 класс : учеб. для общеобразовт. учеб. заведений / Касьянов В.А. - М.: Дрофа , 2000.

12. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B9%D0%B1%D0%BE%D0%BB

13. http://fizmat.by/kursy/kinematika/parabolicheskoe

Приложения

рис.1

рис.2

     

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

                

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