基于碳纤维材料的跳高横杆在体育教学训练中的应用研究

摘要：随着我国经济的不断增长，碳纤维材料因其优异的综合性能在现代体育事业中展现出了极大的潜力，能有效提升体育器材的品质和使用体验感，因而逐渐引起了研究人员的关注。文章拟从碳纤维材料的具体发展过程分析入手，结合当前体育教学训练开展过程中对跳高横杆的需要和要求，探究分析碳纤维材料在体育教学训练中的应用和影响。

关键词：碳纤维材料;跳高横杆;体育

中图分类号：TQ327.3;TQ342

文献标识码：A

文章编号：1001-5922（2020）08-0076-04

Research on Application of High Jump Crossbar Based onCarbon Fiber Material in Physical Education Teaching andTraining

WANG Si

（Xi'an Medical LTniversity.Xi'an Shaanxi 710021.China）

Abstract： With the continuous growth of China's economy，carbon fiber materials have shown great potential inmodern sports because of their excellent comprehensive properties.Carbon fiher materials can effectively improvethe quality and experience of sports equipment，and have gradually attracted the attention of researchers.The paperintends to start with the analysis of the specific development process of carbon fiber materials.and to explore theanalysis and application of carhon fiher materials in physical education and training in combination with the cur-rent needs and requirements for high jump hars during the development of physical education and training.

Key words ： carbon fiber materials;high jump bar; sports

隨着教育体制的改革，人们的体育意识不断增强，现代体育教学事业发展迅速。在开展体育活动、参与体育教学训练时，不仅使人们的身心得到舒展与放松，而且能够丰富群众的社会文化生活，实现社会的精神文明进步。体育活动的开展既需要丰富的理论技能和运动技术做支撑，也需要完善的体育场地和设施。对于体育活动、体育教学训练来说，完善的体育运动设备及场所是其能够正常组织、开展的重要前提基础和有效载体。运动人员早期从事体育活动所使用的体育设备相对比较落后，因此体育器材的使用和材料的安全性存在很大隐患，特别是运动器材和设施已经不能满足正常的运动需求。因此相关学者和体育工作者开始将目光投入到体育运动器材中应用的新材料，体育器材的开发利用越来越受到重视。强度高、耐腐蚀、可白由设计的碳纤维材料及其复合材料在体育器材的生产中呈现出独特的魅力，能有效改进和优化体育器材的性能，不仅可以提升竞技水平的成绩，而且能够满足运动人员对体育器材使用的舒适性[1-2]。

1碳纤维材料的发展

碳纤维是一种典型的连续纤维复合材料。目前学界对碳纤维材料的研究已经进入了相当深入的阶段，相关产品的技术研发水平不断提高。碳纤维材料“外柔内刚”，它不仅具有低密度、高比模量、高比强度、耐疲劳、结构尺寸稳定和能够大面积成型等诸多鲜明特征[3-5]，而且其各向异性使得碳纤维材料很柔软，因而可根据个人需求加工成不同的织物，能够极大地发挥出其白身所具有的特性，是新一代增强纤维。因而在过去几十年中，先进的碳纤维材料一直是国防军工和民用领域的主要结构材料，应用十分广泛。随着碳纤维材料低成本化进程，材料性能及其成形工艺日趋成熟，其在体育领域如赛车、滑雪杆、网球拍等体育器械用管类的应用中占有越来越重要的比重。如以碳纤维为材料制作的白行车座位支架、曲轴、车架等构件，能保证车体具备良好的减震性能及刚性。碳纤维材料的应用与推广能够开发利用出现代体育器材的最佳性能，推动了现代体育运动的迅猛发展，对日益丰富的体育活动以及相应的教学训练意义深远。

2碳纤维材料的优势

2.1质量轻便

体育项目和场所随着体育运动的大众化发展而逐渐增多。作为开展大众体育活动以及教学训练中必不可少的重要载体，体育器材因体育项目的差异而各有不同的限制要求，但大多数体育活动均对其使用器材的重量有所规定，要求比较严格。大多数依靠人力作用的体育器材要求质量越轻越好，尤其是像撑杆、高尔夫球杆等体育器材，质量越轻越有利于人们在参与体育活动时发挥出更好的运动水平。即使是需要动力系统加持的大型体育器材，如赛车、摩托艇等体育活动，为了节省燃料，保持动力的持续性，一般情况下也是秉承质量越轻越好的原则。传统体育设施大多由木材、竹子、金属等制成，而相比于这些传统材料，碳纤维材料的质轻特性使其制备的体育器材能具备良好的使用性能，应用周期更长[6]。因此，以碳纤维材料制造体育器材可以为人们提供便捷，并且在此基础上，节约能耗，应用广泛。

2.2机械性能良好

4.1碳纤维材料应用于体育器材上的原则分析

体育活动的展开很大程度上取决于体育运动器材，而体育器材的性能优劣很大程度上又取决于其所用的材料。只有不断提升体育器材的质量与性能，才能更好地推动体育活动的开展与进步，进而实现现代体育事业的良性发展。就体育器材的使用而言，其所用的材料通过决定品质，进而对运动人员的发挥产生影响。因而为更好地发挥体育器材的最优效果，可积极做好碳纤维的加工与应用工作，通过将碳纤维材料进行混合应用，提升实际的铸造水平，做到真正的高质量发展。随着碳纤维材料的应用范围进一步扩大，需要做到以下3个方面工作：①坚持对符合体育运动、教学训练活动的实际需求的体育器材选材与加工工作。②根据碳纤维材料的优良特性，重点突出材料本身的功能，不断提升体育器材的实用性与安全性，从而展现体育运动器材的性能与价值。③要注重碳纤维材料应用时的生态性和环保性，保证其能够与周边的环境实现匹配以发挥其最大价值，充分利用环境借此提升材料应用范围。

4.2碳纤维材料应用于体育器材上的影响分析

随着研究水平的提高，将碳纤维材料逐渐应用于普通的体育器材生产中，不仅极大程度上提升了现代体育运动器材的品质，也加大了普通民众参与大众锻炼的积极性，为有效提升现代体育运动项目竞技水平的发挥起到了极大地促进作用。为迅速推动我国向体育强国发展，在现代体育运动器材应用过程中，碳纤维材料主要应用于以下3个方面：①将碳纤维材料直接应用于具体的体育器械用品上，对体育设备、产品的形式与内涵有了新的引申意义。②随着碳纤维材料在体育器材中应用的研发水平不断提高，进而推动了整个体育运动器材的良好发展状态。③可根据碳纤维材料的独特性能，结合体育运动需求，优化升级器械设备。

4.3碳纤维材料应用于体育器材上的要求分析

碳纤维材料作为体育运动器材生产铸造中不可或缺的组成要素，其使用极大程度上提升了现代体育运动、体育教学训练的发展。在现代体育模式下，体育运动发展需求多样化特征显著，为铸造生产出符合实际发展需求、应用性能更优的体育器材，需要更好的利用碳纤维材料的应用性能，并注重研发与创新。当然在碳纤维材料在应用过程中，还需格外注重体育器材使用者的体验感和舒适度，使用者作为体育器材的直接感受者，只有让使用者感到满意度并乐在其中的体育器材制造，才算实现了对该素材的有效应用。使用者也将更积极的参与体育锻炼，将潜移默化的提升我国人民整体的身体素质和运动热性，意义重大。由此可见，为更好的更新升级碳纤维材料，要注重对其使用性能的优化，只有这样才能确保其实现最大的价值。

5碳纤维材料应用于体育器材上的具体实例

碳纤维材料具有绿色环保等特性，这些是传统材质所不具有的综合性能。同时随着纤维生产工艺的进步与提升，碳纤维材料制品的生产成本也相应减少，其逐渐在多个领域取得了广泛的应用。而随着体育项目逐渐由官方模式变为大众活动，群众的参与度不断提升，体育运动、教学训练受到的关注越来越多，碳纤维材料在体育器材领域的应用范围更加广泛[10]。碳纤维材料的优异性能使其能够根据体育活动的形式以及运动人员的需求进行个体差异化设计，不仅而且极大地提升了体育器材的设计自由度以促使运动人员能力的充分发挥。以下将对部分典型应用进行介绍。

5.1跳高撑杆

回顾撑杆跳高的发展历程，不难发现，撑杆跳高的发展与成绩的提高是与撑杆材料的发展密不可分。第一届奥运会中撑杆跳高项目中的撑杆由山胡桃木制成，选手的动能由于胡桃木质量大且缺乏弹性的特性被白白丢失浪费。随着撑杆跳高运动的不断普及，竹子开始被用于制作撑杆并被广泛使用，竹竿质量轻便有弹性有助于运动员助跑以及运动员能量的转化;但竹竿的强度低，当握杆点超过4m后极易折断。因此进入20世纪60年代后，均匀、结实的尼龙撑杆开始被运动员使用，随后不久玻璃纤维杆又取代了尼龙撑杆的地位。撑杆跳高的撑杆材料随着社会的进步不断改革，使得各项运动纪录屡屡被刷新。随着复合材料大量转为民用，综合性能更优越的碳纤维撑杆也被获批在国际大赛上使用。碳纤维撑杆具备更强的最大恢复能力，因而能够保证撑杆既柔韧又不会断裂或扭结，充分的储能保障了撑杆的弹跳运动，使得运动成绩大幅提高。然而碳纤维材料最大的优势在于其可设计性，因而可以根据撑杆受力的不同对各个部位的材质进行选择优化，使的体育器材的综合性能达到更优。

5.2跳高横杆

目前使用的跳高横杆一般都是整体型横杆，且多由金属材质通过搓制、缠绕和拉挤等方式制成，即采用一根铝合金管或其他材质制成的横杆。这种横杆在使用时，将其两端分别放置在跳高架的支撑位，跳高架的跨距一般为4m左右。当运动员在训练或比赛时碰触横杆后，该整体型的横杆就会掉落或受到重压易发生塑性变形，因此运动人员在教学训练过程中易受伤，进而引起练习者的恐惧心理，而且在体育训练过程中频繁的掉杆甚至横杆变形状况会显著增加工作人员的工作强度。而碳纤维材料制作的横杆优点是刚性好、质量轻、形变恢复快，具备一定的抗压和抗弯性能，更加精确且安全，极大程度上能弥补传统材质跳高横杆的不足。

6结语

随着人们对健康生活的追求，体育锻炼受到越来越多的关注，人们对体育活动开展的要求也越来越高，相应的体育事业不仅得到了长足的发展，而且发展空间巨大。体育器材作为体育事业的基础，其发展与应用要求所使用的材料具有良好的性能，并且也追求体育器材的应用体验感，因而向材料领域提出了新的挑战。随着科学技术的进步，人们对体育器材的需求越来越高，一些新材料、新技术、新方法争相涌现，为丰富提升现代体育活动、教学训练奠定良好的基础。碳纤维材料作为密度低、强度高，韧性好，稳定性好的优异材料，极大地丰富了现代体育事业对器材的要求，因而其在材料领域将占据举足轻重的地位。因此对体育运动、教学训练活动中所使用的碳纤维材料进行深入研究，意义深远。

参考文献

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收稿日期：2020-03-02

作者简介：王思（1985-），女，山西运城人，硕士研究生，讲师，研究方向：体育教育训练学。