二、龙舟赛艇系统分析

你一定见到过或听见我国独有的龙舟比赛吧，如图3-12所示。从那种令人兴奋、励人争先的场面中，你观察到了什么呢？

想到了些什么？对其中的胜者有何评价？

1．龙舟赛艇系统的功能与构成

（1）系统的功能

龙舟赛艇系统（以下简称系统）用于团队间的比赛，已达到目的地的先后顺序记名次，作为比赛成绩。

（2）系统的构成

艇体子系统：支撑荷载；合理的艇身造型可以减少水的阻力。

运动子系统：主要由若干副浆组成，用于划水；艇后设舵或由一浆代替。

动力子系统：由若干名运动员组成，按艇上指挥号令划桨。

2．比赛取胜要素

比赛取胜的要素是：一要快，二要方向性好。

要快，就要求众人划的力量大，持久，让赛艇获得强劲的加速度和运动速度。赛艇比赛作为竞技运动的技术而言，要快，比的就是划桨的幅度与频率。

要方向性好，就要求众人划得齐，让赛艇尽量走直线，尽量减少赛艇在前进方向上的左摆右晃。

3．赛艇的定量分析的尝试

（1）作用于艇上力的平衡

由牛顿第二定律，可以写出力的平衡方程式

ma—F=0               （3-1）

此式左边第一项中的a，表示运动体获得的加速度；第二项F，表示施加于运动体上的外力总和，包括动力、阻力或其他的力。这两项，在运动中构成了力的平衡。

（2）赛艇速度的获得

在起点，赛艇都处于静止状态、待令而发，初速度为零，为v₀=0。

发令后，众人奋力划桨，水给浆以反作用，赛艇得到动力，记作F₁；空气和水给赛艇的运动阻力，记作F₂。艇与人的总质量m已知，由

F=F₁—F₂                      （3-2）

和    a=F/m                  （3-3)

可以算得加速度a。在加速度作用下，赛艇就获得了速度。不断施加动力，不断获得加速度，艇便快速前进。

可见，如果作用于赛艇的动力强，则赛艇的运动速度就会快。

（3）赛艇质量的权衡

赛艇的质量是由两部分组成的，即赛艇及设备，加上艇上人员。

一般来说，力气大的人，体重也大。当艇上体重大的人多了，总质量m也就大了。总质量的加大，对获得快速不利。怎样考虑、怎样决策？

上艇运动员的选择要求应该是：力气大而质量相对小。这样，通过公式a=F/m的计算，就可以获得较大的加速度a。如果选择不当或相反，则赛艇的速度是不会快的。这就是运用系统的思想及定性、定量相结合的方法，来分析和处理问题的基本思路。

(4)赛艇运动的数学描述

上面的分析表明，赛艇运动可以根据牛顿第二定律，进行严格的定量描述。比如，在m一定的条件下，a定量地依赖于F的变化而变化。能获得多大的a，是可以进行定量计算的。

这种描述运动特性（如动力学关系）的数学表达式，一般称之为数学模型。寻求某一运动的数学模型的过程，称之为建模过程。建模的一般原则是利用规律、定律及法则等，用合适的数学方式表达。如利用牛顿第二定律，来建立赛艇运动的动力学模型，就是一种较常见的建模方法。

4．龙舟赛艇系统的评价与小结

（1）评价

赛艇系统，被人们关注的是比赛结果，即如何快速到达终点。

影响赛艇速度的原因有三：

1）划的力量大。

2）前进的方向性好。

3）总体质量尽可能小。

赛艇比赛要取胜，其决定性的作用是依靠团队技术状态的发挥。

（2）小结

赛艇系统，作为一个整体，它的功能和目的是比赛与取胜。作为系统，它具有整体性、目的性、各子系统的相关性和对工作环境的适应性等特性。

赛艇系统是用于赛艇与赛艇间的比赛。这一点不同于洗衣机系统。

如果各赛艇的艇体子系统、运动子系统都一样，那么，各赛艇间的差别全在于动力子系统，即运动员的团队品质。因此，运动员团队的选择、组成、训练至关重要。

在本案例中，大家一起做了一个尝试，即运用系统的思想和定性定量相结合的方法来分析处理问题，如艇上力的平衡、赛艇速度的获得、质量的权衡等。其中，有关力的平衡的概念与应用，使我们对牛顿第二定律的认识有所深化。

P83-88未来文稿

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