西藏民间体育运动在高中物理力学教学中的应用

李兴祥 拉萨中学 尹佳 拉萨师范高等专科学校数学和自然科学系

《普通高中物理课程标准（2017年版）》在“地方和学校实施本课程的建议”中提出要重视课程资源的开发、整合与利用。西藏地区拥有丰富独特的的本土资源，包括历史资源、文化资源、自然资源等。西藏民间体育运动是西藏本土资源的一部分，蕴含着丰富的物理元素，可开发成为高中物理教学资源。在教学中恰当融入当地传统文化既可以增强学生的民族自豪感，又可以为理论教学增添一丝“烟火气”。［1］如何将民间体育运动等特色资源用于高中物理教学是值得探讨的问题。

一、西藏民间体育的理解

藏族人民在长期的生产、生活中创造了灿烂夺目的青藏高原文明，而藏族民间流传下来的传统体育运动可称得上一枝独秀，它有着悠久的历史，又有着浓郁的民族特色，可分为八大类二十几个项目。五百年前藏族学者达仓·班觉桑布在《汉藏典籍》中写道：“男子汉同时应具备九大技能，这九大技能分别是射箭、掷石、跳远、掷色子、下棋、计算、跑步、套绳、游泳。”从这几行字中我们可以清楚地了解到五百多年前藏族民间体育运动已经发展到了相当的水平。西藏民间体育运动同其他科学文化艺术一样，是中华民族宝贵的文化遗产，是社会主义体育事业的一个重要组成部分［2］,是增强文化自信、民族自信的重要手段。体育运动和物理教学紧密相连，我们可将最引人注目的几个项目——锅庄舞、跑马射箭、抱石比赛、工布响箭、大象拔河、古朵等用于高中物理教学。

二、高中物理力学的解释

力学是研究机械运动规律的科学，可分为静力学、运动学和动力学三部分，静力学研究力的平衡或物体的静止问题；运动学只考虑物体怎样运动，不讨论它与所受力的关系；动力学讨论物体运动和所受力的关系。在人教版高中物理必修一中学习运动学相关知识、必修二学习力相关知识及物体运动和受力关系——牛顿运动定律。很多西藏民间体育运动都涉及到这些知识点，可以通过对这些体育运动的分析，加强学生的理解与应用，在学习物理知识的同时提升人文素养。［3］

三、西藏民间体育运动在力学教学中的应用

中华文化博大精深，西藏民间体育运动源远流长，它与历史悠久的物理课程有很多相通相融的地方。每一种传统运动都是力与运动的巧妙结合，高中物理力学知识在西藏民间体育运动中体现得淋漓尽致。本文从高中物理《必修一》和《必修二》入手，以举例的方式详细介绍如何将西藏民间体育元素融入力学教学中。

（一）“锅庄舞”应用物理教学实例

锅庄舞，又称为“歌庄”“果卓”“卓”等，藏语意为圆圈歌舞，是藏族三大民间舞蹈之一。2006年5月20日，锅庄舞经国务院批准列入第一批国家级非物质文化遗产名录。舞蹈时拉手成圈，队形按顺时针行进。

1.讲解描述运动的物理量

假设众人围成的圈子半径为10m，三首歌（10分钟）转一圈，则一个人在这段时间的位移、路程、平均速度、平均速率都可以计算出来。因为锅庄舞是一直在转圈，转一圈回到原点可知这段时间内的位移为0，但路程却是一圈的周长，以此区分路程和位移。高一学生对速度的理解停留在初中所学的路程除以时间，实际上速度是一个矢量，有方向有大小，应该是位移与所用时间的比值。简单的一个锅庄舞例子既可以帮助学生区分路程和位移的概念、速度和速率的概念，还能设置简单的计算题，使同学们掌握计算方法。

2.考查质点的概念

质点，是用来代替物体的有质量的点，物体可简化为质点的条件是物体的形状和大小在所研究的问题中可以忽略。研究跳锅庄舞的某一个人运动轨迹时，可以将这个人看成质点；在研究跳舞的某一个人动作是否规范时，不能将这个人看成质点。以此来帮助学生理解。

（二）“骑马射箭”应用物理教学实例

西藏农牧区的传统节日望果节和赛马节是有悠久历史的民间传统节日，它是以露天集会的形式开展各项活动的，有飞马射击、飞马拾哈达、马上射箭、牦牛赛跑等项目。［1］

1.讲解力学相关知识

在射击时，手对弓箭的作用力和弓箭对手的作用力属于相互作用力，大小相等，方向相反。弓箭射到靶上时，弓箭对靶的作用力和靶对弓箭的作用力属于相互作用力。

2.讲解描述运动的物理量

我们可以给学生介绍弓箭的速度和制作材料、重量、拉弓大小等有关，速度为50-90米/秒；骏马奔跑的速度大约20公里/小时，最快的能达到60-70公里/小时，换算单位是16.7米/秒；牦牛体型庞大，看似笨重，实则擅长奔跑，时速可达40公里以上，换算单位是11米/秒。但我们知道这些是最大速度，是某一时刻的速度，也就是瞬时速度。以此讲解速度的分类、计算和单位换算。根据比赛前的准备状态和结束时的静止状态，可知速度的大小在整个过程中是有变化的，从0到最大速度再到0，必然存在加速度。

3.考查运动中的图像问题

设某次牦牛运动时，某同学记录了牦牛运动的位移与时间关系，并作出了x-t图像，如图1：

图1

根据x-t图像，图像的斜率反应速度的大小，可以分析牦牛运动过程中速度如何变化；也可根据牦牛运动的速度与时间关系，做出以上v-t图像，再根据v-t图像斜率分析牦牛运动过程中加速度如何变化。

（三）“抱石头”应用物理教学实例

藏族人民崇拜大力士，抱石头是西藏藏族民间独特的一种体育活动，是广大劳动群众在劳动生产的实践过程中逐步演变发展起来的。抱石头时需要两手抱住大石头的侧面，缓慢移动脚步奔向终点。［2］

1.讲解相互作用力和平衡力的关系

人抱石头过程中，人对石头的力和石头对人的力是相互作用力，大小相等，方向相反，作用在不同的物体上，力的性质相同。人抱着石头静止不动或者匀速运动时，石头受到的重力和人对石头的力属于平衡力，大小相等，方向相反，作用在同一个物体上，力的性质不同。

2.考查受力分析

假设一参赛选手抱住一百公斤石头的两边向前匀速运动，其他身体部位并未接触到石头，我们可以分析出因为是匀速前进，所以石头此时受力平衡，它受重力、双手对它的压力及向上的静摩擦力。假设参赛选手抱住石头的两边向前加速运动的同时，腹部也对石头施加了力，那么我们可以分析出石头受重力、双手对石头的压力、腹部对石头的压力和竖直向上的静摩擦力四种力的作用，由于石头正被抱着加速运动，水平方向的力由腹部的压力提供。受力分析如图2所示：

图2

（四）“工布响箭”应用物理教学实例

工布响箭，是藏地的一种传统射箭比赛，有1500多年的历史。是工布地区在庆祝丰收、迎接新年等重要节庆活动中必不可少的竞技娱乐活动。因箭尾上有木质圆头，内钻小孔，箭在飞射期间，会发出尖锐的鸣哨声,“响箭”由此得名。

1.介绍弹力相关知识

响箭表演时，人站在距离靶围50米的地方开弓，靶围分为黑白红三圈，白红两圈都是活动的，有外力作用时，会从外圈脱落出来。从拉弓射箭到射掉靶心都有弹力的因素，拉弓时可以感受到弹力，也可以观察到弹性形变，更可以画出弹力的方向。当箭射掉靶心也是因为箭给了靶心推力，推力正是弹力的一种，由此讲解弹力的分类。

2.解释能量转换、惯性

拉弓射箭涉及能量的转换，拉弯的弓具有弹性势能，箭被射出时，其弹性势能减小，箭的动能变大，弹性势能转化为动能。箭射出后，由于箭具有惯性，仍然要保持原来的运动状态，所以箭能继续向前运动。

（五）“大象拔河”应用物理教学实例

“大象拔河”不是真正的大象在拔河，而是一种藏式拔河，在西藏已有百年的历史。比赛前，先选一块平地画好两端的边界和中线，参赛双方各选一人，把一根约4.5米的绳子两端打结套在脖子上，将绳子经过腹胸部从裆下穿过，趴在中线的两端，头部向前，屁股相对，形如大象。［2］听到比赛开始的口令后，两人用力互拉前爬（爬拉动作模拟大象）。用腿腰肩颈的力量拖动绳子奋力向前爬，以将红布标志拉过河界者为胜。

提到拔河，我们会想到一些问题：拔河的力从何而来？是不是力气大就能赢得比赛？有人会说这个力就是我们自己使出的力，谁的力气比较大谁就能赢得比赛。可是在拔河过程中，甲方拉乙方的力和乙方拉甲方的力是一对作用力和反作用力，不论谁的力气大，只要绳子拉紧，两个力就一定是大小相等的。所以拔河的力其实来源于摩擦力，是地面给人的摩擦力，是摩擦力阻止人被拉走。我们从这个问题引出摩擦力的概念，再提问如何增大这个力赢得比赛，也就是如何增大摩擦力，来进行新课讲解。随后介绍摩擦力分为滑动摩擦力、静摩擦力和滚动摩擦力，通过亲身实践找出增大滑动摩擦力的方法是增大接触面粗糙程度和增大正压力，如图3。

图3

（六）“古朵”应用物理教学实例

“古朵”也称“屋儿跺”，意为抛掷石头。它起源于放牧。古时，用于牧民放牧和驱赶虎豹豺狼，在西藏历史悠久。［2］现在用的“古朵”鞭是一种用牦牛毛或者山羊毛编织而成的抛石头工具。鞭长约一米五，用抛石绳包着石头，使劲抡圆转几圈便可以把石头打出去，可以把石头抛得更远。通过“古朵”，可以讲解很多物理知识点。

1.讲解惯性、参考系

石头由“静止”到“空中飞行”，其运动状态发生了变化，石头还未抛出时，相对于地面，石头在运动；相对于“古朵”，石头静止，从而理解参考系及相对运动。而石头运动状态的改变，可以知道力是改变运动状态的原因，石头最终因为受到重力和空气阻力的影响而撞击地面停止运动，运动状态再次因为力而改变。师生还可以亲身感受一下大石头和小石头的区别，大石头更难抛出去因为它的质量更大，惯性就更大，运动状态更难改变。所以抛掷石头可以很好地解释牛顿第一定律即惯性定律。

2.分析曲线运动中速度的方向

使用“古朵”抛石时，抛出的位置不同，石头运动的方向不同。有经验的牧民根据抛出时的位置、倾角，可以将石头抛得更远。使用“古朵”抛石，抛出石头瞬间，石头运动方向与绳的方向垂直，石头将以抛出时的速度方向运动，从而说明曲线运动中，某一点速度方向为该点切线方向。

3.计算描述圆周运动的物理量

使用“古朵”抛石时，抛出石头前，人拉住“古朵”绳使石头绕手做圆周运动，通过记录t时间内转过的圈数，可以计算石头做圆周运动的角速度、周期、频率等，通过“古朵”绳长，用公式v=ωr，可以计算石头的线速度，从而也能解释为什么用“古朵”能把石头抛得更远。把石头做的圆周运动近似看成匀速圆周运动，用前面计算的物理量，可以计算出石头做圆周运动的向心力，通过受力分析可得石头所受到的合力提供向心力，可以计算描述匀速圆周运动的物理量。

4.考查斜抛运动知识

图4

四、总结

我们很多优秀的传统文化中含有大量物理学知识和概念，有些具有丰富有趣的历史背景或故事，有些是以优美的诗词歌赋的形式呈现［4］，有些则通过连续或不连续的动作体现。西藏本土传统文化是其中的一部分，蕴含着丰富的教学资源，我们本着教学生活化的原则，从当地传统体育运动入手，分析其中凸显的物理原理，实现与高中物理教学的有机结合。通过一年的实验教学，无论是调查问卷还是随机访谈调查都能发现学生对这样的教学内容有浓厚的兴趣，也降低了对物理学习的排斥感。本土资源进课堂不仅缩短了汉族教师与藏族学生的距离，也促进了传统文化的弘扬与发展。