速度信息（精选12篇）
速度信息 篇1
0引言
短时交通流预测是智能交通系统的重要组成部分,它是实现城市道路交通先进控制与诱导的基础和关键,因此与其相关的理论和应用研究已成为交通领域的研究重点和热点之一。在过去的几十年里,研究者们做了大量的工作并提出了各种的短时交通流预测模型,它们大致可以分为7类:基于统计方法的模型、动态交通分配模型、交通仿真模型、非参数回归模型、神经网络模型、基于混沌理论的模型、综合模型等[1,2]。在众多的 短时交通量预测模型中,基于统计理论中最优估计的卡尔曼滤波模型由于具有预测因子选择灵 活、模型参数少、计算效率高、在线预测能力强等特点,在交通流量预测领域中得到了广泛应用。
卡尔曼滤波是Kalman[3]于1960年提出的1种最优状态估计方法,可以应用于受随机干扰的动态系统。该算法由一系列递归数学公式组成, 它们提供了1种高效可计算的方法来估计过程的状态,并使估计均方误差最小。卡尔曼滤波器应用广泛且功能强大:它可以估计信号的过去和当前状态,甚至能估计将来的状态,即使并不知道模型的确切性质[4]。Okutani等[5]最先将卡尔曼滤波算法应用于交通流量预测并取得了令人满意的计算结果,Whittaker等[6]将卡尔曼 滤波算法 应用于城际公路的交通量预测,杨兆升等[7]提出了基于卡 尔曼滤波 理论的交 通流实时 预测模型, Yue[8]对在相邻位置观察到的交通流进行时空关系分析,建立了时空卡尔曼滤波模型。此外,还陆续发展出各种基于卡尔曼滤波算法的混合预测模型和组合测模型[9,10,11,12,13,14,15]。
现有基于卡尔曼滤波的交通量预测模型中, 状态变量会被假设为平稳的,并采用单位矩阵作为状态转移矩阵;然而城市交通流一般具有明显的动态性,因此采用时变矩阵作为状态转移矩阵, 将更能符合实际情况。另一方面,现有模型通常只采用交通流量信息作为输入数据,没有包括其他的交通状态变量;但随着科技的不断进步,安装在道路上的检测设备除了能够获取交通流量信息外,还可以同时得到诸如速度、占有率、车头时距等其他的交通相关信息,而根据交通流理论可知, 速度是与交通流量密切相关的,因此若能充分利用已知的速度信息,则有望进一步提高预测的准确度。
1利用速度信息改进预测模型
1.1基于卡尔曼滤波的短时交通量预测模型
利用卡尔曼滤波算法进行交通流量预测时, 一般假设某路段l在τ+k时段的交通量z(τ+k) 是各上游路段ei(i=1,2,…,m)在τ时段及之前r个时段的交通量f(τ),f(τ-1),…,f(τ-r)的线性函数
式中:Hj(τ) (j=0,1,…,r)为参数矩阵;f(τ) = [f1(τ),f2(τ),…,fn(τ)]T为各上游路段交通量组成的向量,w(τ)为误差项。设
则式(1)可改写为以下形式
同时令
x(τ)=B(τ;τ-1)x(τ-1)+u(τ-1)(6) 式中:B(τ;τ-1)为参数矩阵;u(τ-1)为误差项。经上述变 换后,以式 (5)作为观测 方程, 式(6)作为状态方程,便可得到1个状态空间模型,继而可以利用如下的卡尔曼滤波算法递推方程组,对状态变量x(τ)的估计值^x(τ)进行求解
式中:K(τ)为卡尔曼增益矩阵;P(τ|τ-1)和P(τ)分别为^x(τ|τ-1)和^x(τ)的估计误差协方差矩阵;Q(τ)为系统过程噪声w(τ)的协方差矩阵;R(τ)为观测噪声u(τ)的协方差矩阵,均为对称非负定矩阵。
1.2模型的改进
在基于卡尔曼滤波的短时交量预测模型中,通常会假设状态变量x(τ)是平穏的,因而状态转移矩阵B(τ;τ-1)可取单位矩阵I,使得式(6)简化为
上述的状态变量x(τ)是由式(1)中的系数矩阵Hi(τ)所组成,通过分析交通流运作机理可知,Hi(τ)的取值主要会受到2方面的因素影响: 1上游车辆的路径选择;2车辆的行程时间。由于车辆的行程时间是随着路面的交通状况而变化的,具有一定的时变特性,若状态转移矩阵B(τ;τ -1)的取值选为时间变量τ的函数而非固定值, 令x(τ)具有适当的动态性,会更符合实际情况。
假设车辆从上游路段ei的检测断面到达目标路段l的检测断面所经历的行程时间 为ξei,l,则 ξei,l与该行程上的行驶速度vei,l的倒数有关,因此vei,l应该是影响状态变量x(τ)的因素之一;另一方面,根据交通流理论,速度是描述交流状态的主要指标之一,因此在式 (6)中的状态 转移矩阵B(τ;τ-1)应与速度信息有关。然而,vei,l随时间和位置变化,要准确获得其数值将需要采用复杂的检测技术并且费用高昂,因而在实际操作上往往并不可行。尝试利用可获取的断面平均车速来对其进行近似估计。将路段l及其上游路段ei在τ时段内所检测到的车辆平均速度
按照以上的分析,则式(6)中的状态转移矩阵B(τ;τ-1)采用由(r+1)×m个元素bj,i(τ;τ -1),(j=0,1,2,…,r;i=1,2,…,m)组成的对角阵组成的对角阵,具体形式如下
其中的对角元素bj,i(t;s)按如下方式取值
由于待定系数n同时出现在分子和分母,因而相互抵消掉,所以无需对其进行求值。而按照式(13)及式 (14)定义的B(t;s)能满足以 下要求[16]
此外,当各路段上的速度保持稳定不变时,对角元素bj,i(t;s)的值将全 部等于1,状态矩阵B(t;s)将退化为单位矩阵,假设x(τ)为平穏时所得的模型一致。
2模型性能评估
为检验由式(5)、(6)、(13)及(14)所组成的改进模型的预测效果,本文利用由微波车辆检测器采集的昆山市城市道路断面交通流量和车辆平均速度数据来进行预测试验。选取了前进西路由东往西方向以及长江中路由南往北方向各1个路段(以下分别称为路段1及路段2)作为研究对象,前者属于城市主干道,而后者则属于省道。数据采集日期为2012年9月24~27日,采集时间为全天24h,采样间隔为15min。利用2种模型进行交通量预测对比分析,并假设目标路段的交通量与上游路段交通量的关系对应于式(1)中k =r=1的情况,原模型采用单位矩阵作为状况转移矩阵,而改进模型则按式(13)及(14)确定状况转移矩阵。预测结果如图1、图2所示。
为了能够评价和比较预测试验的结果,将使用如下几个性能指标进行分析
平均相对误差
平均绝对相对误差
最大绝对相对误差
相对误差平方和均值平方根
均等系数
上述各式中,n为样本数;yi为实际观测值;为预测值。均等系数EC反应了预测值与实际值的拟合度,一般在0.9上为比较好的拟合;而其余各项误差指标的数值越小,预测效果越好,反之预测效果越差。2种模型的预测结果 (从第20项开始计算)比较如表1所示,改进模型的预测结果在各项误差指标上均优于原模型,说明了在状态转移矩阵中引入速度信息能有助进一步提高模型的预测精度。而对于交通量急速变化的时段, 提高的幅度更为明显。例如路段一在每天17:00 ~19:00时的时段,原模型的平均絶对相对误差 (MARE)为0.084 5,而改进模型则为0.072 0,降低了14.8%。这是由于交通量的急速变化将会导致路段的平均速度明显改变,改进模型具有反映速度变化的状态转移矩阵,所以能作出更准确的预测;但当路段的平均速度变化幅度不大时,改进模型的状态转移矩阵将近似于单位矩阵,亦即与原模型非常相似,此时两者的预测结果十分接近。
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3结束语
笔者在分析城市道路交通流时空关系的基础上,根据流量与速度的相关性,采用与速度信息相关的时变矩阵作为卡尔曼滤波预测模型中的状态转移矩阵,从而建立了1种改进的短时交通流量预测模型。该模型放松了对状态变量的平稳性要求,并充分利用了现代交通检测设备所采集到的各类信息,能更好地反映交通流的时变特性。其算法简单、易于编程实现,亦能满足实时应用的要求。今后可以进一步研究把占有率和车头时距等其他参数加入到状态方程中,从而能更全面地捕捉交通流的动态性,以期得到更能适应各种交通环境的预测模型。
速度信息 篇2
“为高科技产业化探索了道路，高科技如何产业化是我国实行‘科教兴国’战略方针的瓶颈。联想控股旗下的联想集团和神州数码的成功实践，说明了高科技产业化的主要载体应该是企业。”科技转化为能够为多数人服务的产品才能发挥更大的作用。ERP的发展也同样需要更多地从试验室走出来，研究企业的真正需求，提出更加实际的解决方案与发展思路。
从20世纪60年代MRP概念出现到ERP时代，直到目前提出的ERPⅡ，每一个重要阶段及管理思想的提升，无不是随着社会的发展而发展，随企业的需要而产生的，作为一名为企业服务的ERP实施顾问，每天都与企业打交道，以下就从目前企业的需求出发，来探讨ERP未来的发展趋势。
ERP需要与研发设计系统的集成
企业是通过产品产生利润，回报股东，回报社会及回报员工的，从产品的设计部门，到生产环节都需要集成的管理系统，这些系统应该无缝地与ERP进行衔接，因此未来的ERP系统应包含与设计系统的CAD、PDM、CAPP等工程领域系统的集成接口，将ERP纳入企业整体信息化战略的一部分。
ERP应与物流系统集成
ERP应该能够和其他物流电子系统相接，如和物流系统的立体仓库的接口，与条码扫描系统的接口，与电子称、刷卡门禁系统的接口等等，这些接口随着需求的不断增加，ERP不应每次都用特殊的个案处理，应该包含统一的开放式接口，以便方便地与这些系统连接。这些是企业发展的需要，如立体仓库是机械化程度提高、物流速度加快的需要，条码系统是信息传递快速准确的系统，电子称是信息收集准确、迅速的系统等。随着ERP的发展，这些都应该纳入ERP的集成范围，
ERP应与经营决策支持系统集成
ERP对于企业的决策者来说，从MRPⅡ阶段就提出了决策层的功能，但实际的ERP软件中缺乏功能方面的有效支持，如何将日常的业务通过综合的方式提供给决策者，为决策者提供信息，不再让决策层到烦杂的数据中去找，不用自己汇总日常数据自行分析，而是ERP系统能够直接为决策层提供基于历史数据的决策支持系统，是ERP的一个重要目标。另一方面，计划一般从销售计划开始，ERP应是一个计划-模拟系统，ERP系统应提供给决策者全企业范围的模拟功能，给出未来几年的分析模型。更进一步的需求就是ERP除了集成决策支持系统外，还应该与数据仓库技术结合，基于ERP建立企业的数据仓库系统。
ERP应能与供应链系统、电子商务系统集成
企业的信息化发展必然经过四个阶段，就是神州数码总结的电子商务四段论：
第一个阶段，是网络基础平台的建设。企业以及各种机构必须通过组合和连接不同的系统硬件及系统软件搭建业务运作的网络基础设施。
第二阶段是企业内部的信息集成化建设。信息集成化就是通过统一的数字化信息平台去管理企业最核心的业务流程和管理流程。没有企业内部信息化，也就没有e化了的企业，电子商务就丧失了最基本也是最重要的行为主体。企业ERP系统的建设就属于这个阶段。
第三个阶段是建立一对一的电子交易。这个阶段实际上首先要构建B2B(Business to Business，企业对企业的电子商务)，构建企业之间电子商务的运行环境，建立一对一的电子业务往来，形成企业与企业网网相连的结构。
第四个阶段是建立网络化社区。对于整个社会而言，企业或者每一个社会单元也都是一个个的信息孤岛，只有把这些信息孤岛都整合起来，形成一个统一的e-marketplace(电子交易市场)，建立网络社区，才能最终实现一个电子商务或者叫互联网的时代。
速度？速度！ 篇3
《电子竞技》开办极品飞车专栏，意在唤醒广大电子竞技爱好者对于更多项目的关注，对于另外些刚刚融入电子竞技大家庭的新成员多一些包容。因为只有真正走上多元化的路，电子竞技才能越走越好。我们在此希望更多的车队能够对本专栏做出帮助和支持。本期我们继续来看丰碑车队知名选手[FB]Venus的随笔，一起来领略速度带给他的激情。
写到这里，我突然想起韩国的著名歌手BOA了。也许我们看到的总是她在屏幕前光鲜亮丽的影子，然而在这背后她无数艰苦的付出又有几人知道呢?多少的汗与泪，多少的跌倒甚至昏厥……是什么支撑她一路走到现在，是什么让她小小年纪就做出这样出众的成就?她做着她愿意并且乐于去做的事情，甘愿地付出。
我们又何尝不是呢?回想那艰苦枯燥的训练——多少次飞驰到想吐。无论是眼花、困倦、饥饿或者各种的不适，寒冬里冻僵的双手，炎夏里淋漓的汗水……只要握住方向盘，就有一种从心底里进发出的力量，支撑着我们继续坚持下去。也许我们给广大NFS爱好者留下的都是在赛场上风驰电掣的影子，录像里稳定高速的画面……
这样的形象，我们很满足，那所有的鲜为人知的辛苦，都可以一笑而过了。
什么是速度?这个问题已经不重要了。
也许我找到了答案吧：执着和坚持，永不言败的魄力和一往无前的动力……
参加比赛的经历到现在我依然记忆犹新。
我真的没参加过几次比赛，线上的比赛固然很少，线下比赛更是屈指可数了。不过我感到很庆幸的是，我第一次参加的线下比赛就是全国的职业比赛，和国内最优秀电竞选手们同台竞技，真的十分的刺激，也有不凡的收获。
我还记得我颤抖的双手，急促的呼吸。参加顶级赛事的压力真不是一般的大啊。高手之间的胜负只在眨眼的瞬间，一点细微的失误就决定一场比赛的结局。技术固然重要，但在比赛中，心理素质往往却是决定胜负的关键所在。如同其他的考验，稳定的心理总是战胜对手的法宝。不论在比赛中遇到什么样的突发状况，冷静快速的处理状况才是王道。
经历过数次大赛的磨练，我渐渐成熟了起来。现在，我也算是一个前辈了吧，后来的飞车朋友们问起我比赛最重要的是什么，我总是毫不犹豫地说：心理。
回想起来，比赛，不过如此嘛。比的是什么，速度吗?
执迷于飞车中的我已经模糊了，又能有多少人清醒地理解速度的含义呢?
我们最希望看到的事情就是中国的NFS蓬勃发展。毕竟NFS和WAR3、CS、SC等游戏不同，玩家群体不是十分庞大。能尽情享受飞车乐趣而乐此不疲人总不是很多，能执着追求而成为武林高手的更是少之又少。
之所以写下这篇很像回忆录的文章，是希望和众多的电竞爱好者们分享我的NFS经历，分享我点点滴滴的回忆，共同收获感动，共同理解赛车的灵魂。希望能有更多的朋友参与到NFS的游戏中来，培养更多的NFS高手，为中国的电子竞技事业做出贡献。
中国电子竞技事业的发展是我们每一个电竞人的动力和目标。不论是什么项目，不论是什么角色，用我们微末的道行做出我们能做出的贡献，为中国的电子竞技添砖加瓦。这样的追求，始终使我们为之不懈努力，提高和创新。
速度信息 篇4
全国英语等级考试 (Public English Test System, 简称PETS) , 是教育部考试中心设计并负责的全国性英语水平考试体系, 湖南省从2007年起使用PETS考试替代高考英语口语, 重庆市将取消英语高考听力, 用PETS二级听力替代。PETS考试得到了社会的普遍认可, 报名报考人数也急剧增加。目前, PETS信息采集采用考生填写纸质表格、贴相片后由信息员手工录入全国英语等级考试管理系统的方式进行采集, 这种采集方式其弊端是显而易见的: (1) 信息员工作量大。2012年全年, 湖南省PETS考试有139 317人报考, 2013年上半年, 有91 729人参考。每次报考, 信息点超过100万个; (2) 部分考生字迹潦草, 信息员在录入时连猜带蒙; (3) 部分考生不清楚自己的名字与身份证上的名字有细微差异, 尤其是同音字、方言与普通话的差异、习惯用法与身份证的标准用法的区别, 比如, 姓中的“占”、“詹”不分等; (4) 有些疑难字电脑字库中没有, 无法录入; (5) 即使学生填写正确, 信息采集员在录入时也可能出错, 尤其是姓名和身份证号码; (6) 图像信息由信息员采用扫描照片的方式或现场摄像的方式采集。这种方式一方面容易造成考生图像信息张冠李戴, 另一方面对报名场地的布置及设备要求也非常高, 普通报名点难以达到; (7) 为确保信息录入准确无误, 需要花大量时间进行核对。桃江县以前的经验是要考生签字核对3次, 考生和信息员都要花费大量的时间和精力。为克服以上弊端, 本文就提高PETS报名信息的录入速度和准确性的办法进行了探讨。
1 关键信息点
全国英语等级考试管理系统中的关键信息为:姓名、身份证号码、性别、户籍、出生日期、民族、照片、报考级别、考试种类、政治面貌、考前学历、职称、职业。对普通高中学校报名点来说, 报考级别、考试种类、考前学历、职称、职业是完全相同的, 不相同的只有姓名、身份证号、民族、出生日期、照片等, 这些不同的信息点均可从身份证上读取。
2 数据交换
全国英语等级考试 (PETS) 管理系统数据交换格式分析:该系统采用文本文件 (或其压缩格式) 在各级之间进行数据交换, 该文件包括文件头和数据正文两部分。为了缩小数据文件的体积并加强数据的保密性, 本系统支持对数据文件进行压缩。
文件头用于标识数据的内容, 从而保证数据装入时能被自动识别。文件头既可以放在整个文件的开头也可以放在整个文件的结尾, 由以下行组成:
[Data Discription]必须是文件头的第一行。
discription=记载该数据文件的说明信息, 可以不包括该行。
datawindow=标识程序中用于装入该数据的数据存储对象, 可以不包括该行。
datatable=标识用于储存数据的表名, 应使用大写。
datacolumn=标识数据正文对应的表的列名, 列名之间用逗号分隔开。各列名应使用大写, 并应带有表名前缀。
identifier=标识表的主键列, 列名应使用大写, 多个主键列之间用逗号分隔开。
startline=数据正文的起始行。
endline=数据正文的结束行。
zkz=标识准考证所在的列, 可以不包括该行。
数据正文:数据正文的每一行对应一条数据记录, 记录的各项之间用tab键分隔。
压缩格式:系统能够直接装入压缩后的数据交换文件, 压缩和解压缩是通过动态联接库zlib.dll实现的, 该格式不是标准的zip压缩格式。
数据导出:数据导出是由表dev_dcsj进行控制的。
datawindow列:当值以@开头时, 导出数据并不使用, 但是在导出文本的datawindow项中填入@以后的字符串。
ls_sql='select'+datacolumn+'from'+tablename+otherinfo
datacolumn以逗号分隔各列, 如果有计算列, 应该分为两部分, 之间用“;”分隔, 前部分用于构建sql语句, 后部分由于在导出文本的datacolumn列中填入。
condition为1时表示允许范围选择 (即检索准考证) , 此时otherinfo中带有where语句。
datatype表示准考证所在的列。
综上可知, 全国英语等级考试管理系统可以与TXT、EXCEL、DBF等进行数据交换。
身份证阅读器能读取身份证上的所有信息, 并将数据保存在ACCESS数据库中, 能方便地将照片导出为以身份证号码命名的JPG格式文件单独存放。
根据以上分析, 我们找到了共同点, 也找到了解决办法, 即将身份证上的信息通过身份证阅读器读入数据库, 然后将数据处理成全国英语等级考试管理系统的标准数据格式, 导入到全国英语等级考试管理系统中去。
3 解决方法
利用身份证阅读器, 获取考生基本信息。打开神思第二代居民身份证验证软件, 集中读取报名点所有考生基本信息。其界面如图1所示。
(1) 导出考生基本信息, 退出神思第二代居民身份证验证软件, 打开神思二代证安装文件夹, 找到并打开SSID.MDB、打开citizen表, 选定身份证号码、姓名、性别、民族、出生日期、地址对应的各列信息, 复制到Excel表中; (2) 按《全国英语等级考试管理系统》标准格式要求, 修改第一行名称并调整列的顺序。用Excel的查找替换功能, 将性别、民族等信息转换成数字代码。全国英语等级考试管理系统中数学代码分别为:性别:“0”为男、“1”为女;户籍:“1”为农村、“0”为城市;政治面貌:“1”为党员、“2”为团员、“3”为其它;考前学历:“1”为博士、“2”为硕士、“3”为本科、“4”为大专 (专科) 、“5”为高中 (职高) 、“6”为中专 (技校) 、“7”为其它;职称:“1”为高级、“2”为中级、“3”为初级、“4”为其它。
(2) 按准考证号生成规则, 生成准考证号。
(3) 按考生实际报考情况, 生成报考级别、考试种类信息。
(4) 编辑户籍、政治面貌、考前学历、职业、职称等信息 (均用数字代码表示) 。
(5) 完成后保存退出, 命名为考生报名报考数据.xls。
(6) 删除第一行后, 点文件另存为考生报名报考数据.txt文本文件 (制表地分隔) (*.txt) 。
(7) 用记事本打开考生报名报考数据.txt, 复制以下内容到文件未尾:
特别注意, “endline=”后面的数要修改成考生报名报考数据.xls文件中的考生人数, 假如有226人报考, 则endline=226。
至此, 全国英语等级考试管理系统标准格式文件已经做好。
打开全国英语等级考试管理系统、考试管理系统主程序, 依次单击报名报考、修改报名报考数据, 单击数据装入, 弹出数据装入对话框, 找到刚才做好的考生报名报考数据.txt, 装入数据即可, 如图2所示。
导出所有考生的照片文件, 方法如下: (1) 点击数据查询, 点击照片; (2) 弹出对话框, 选择好保存照片的文件夹, 如, “E:PETS照片”, 单击“保存”, 弹出确定对话框。此时要特别注意, 必须单击“否”, 导出所有已读入系统的以身份证号码命名的照片文件 (JPG格式) 。
将照片文件改名为以准考证号命名 (用Excel和DOS命令) 。 (1) 新建Excel表格, 打开先前保存的“考生报名报考数据.xls”, 将zkzh、sfzh两列数据复制到A列和B列, 在C1单元格输入“=CONCATENATE (A1, ".jpg") ” (注:最外层双引号不要输入, 下同) 。在D1单元格输入“=CONCATENATE (B1, ".jpg") ”, 在E1单元格输入“=CONCATENATE ("rename", "", d1, "", c1) ”, 复选C1、D1、E1拖动E1右下方的“十字形”句柄应用到所有行, 保存。选中E列, 点击复制, 在E盘PETS照片文件夹目录下, 创建一个“照片文件改名.BAT”文件, 将复制的内容粘贴进去; (2) 打开E盘PETS照片文件夹, 双击“照片文件改名.BAT”, 这样, 原来以考生身份证命名的照片文件全部改名为以考生准考证号命名的照片文件。
打开全国英语等级考试管理系统和考试管理系统主程序, 依次单击“参数设置数据装入”、“参数设置”、“设置相片存放目录”, 将指定相片文件存放至目录。
参考文献
[1]廖亚辉.METS水平考试和PETS考试的比较和对接[J].中南林业科技大学学报:社会科学版, 2010 (12) .
平均速度瞬时速度教案 篇5
一、教学目标
1、理解平均速度概念;知道平均速度是粗略地描述变速运动快慢的物理量。理解平均速度的定义式，并会用平均速度的公式解答有关问题。
2、知道瞬时速度是精确描述变速运动快慢和方向的物理量。知道瞬时速度是物体在某一时刻或(通过某一位置)的速度;知道瞬时速度与平均速度的区别和联系。
3、运用平均速度的定义，把变速直线运动等效成匀速直线运动处理，从而渗透物理学的重要研究方法――等效的方法。它体现了物理学是以实验为基础的科学，体现了用已知运动研究未知运动，用简单的运动研究复杂运动的重要研究方法。
二、重点、难点分析
平均速度和瞬时速度是运动学的重要概念，平均速度的提出，体现了用匀速直线运动描述变速直线运动的等效研究方法，即用变速直线的平均速度，就把变速直线运动等效为匀速直线运动处理。当然它只能是粗略地反映了变速直线运动的快慢。
应该强调，一个做变速直线运动的物体，在不同时间内(或不同位移上)的平均速度是不同的。因此，提到平均速度时，要明确是指哪段时间(或哪段位移)的平均速度。
以上以百米运动员在10s内跑完全程为例，均可作有力地说明。讲平均速度的目的之一在于引出瞬时速度的概念。例如提出百米运动员跑到60m位置时的速度能加速到多大?为此可测运动员前后10m内这20m的平均速度;前后1m内这2m的平均速度;……即时间间隔(或位移间隔)取得越短的平均速度，就越接近物体在某时刻(或某位置)的瞬时速度。
瞬时速度也可说成运动的物体从该时刻或该位置开始做匀速直线运动的速度。可介绍“阿特伍德机”用此方法测变速直线运动的瞬时速度的方法。
教材上通过行驶中的汽车的速度计，既表明瞬时速度可测，又说明汽车的速度在不断变化，而速度计则反映出这一变化的精确过程。指明通常说的速度指的是瞬时速度，也可指出速度的大小称为速率。
三、教具
汽车速度计。
四、主要教学过程
(一)引入课题
我们讨论了匀速直线运动。真正能做到在任何相等的时间内的位移都相等的匀速运动是很少见的。通常做直线运动的物体，一般要经历从静止到运动，又由运动到静止的过程，在这些过程中，物体运动的快慢是不断变化的。例如，飞机起飞的时候，在跑道上越来越快;火车进站的时候，运动越来越慢。它们的共同特点是在相等的时间内位移不相等，我们称之为变速直线运动。
(二)新课教学
1、变速直线运动
物体在一条直线上运动，如果在相等的时间内，位移不相等，这种运动就叫做变速直线运动。也就是说，做变速直经运动的物体，在相等的时间内位移不相等，所以它没有恒定的速度。怎样来描述它运动的快慢呢?
例如，百米运动员，10s内跑完100m，可以说他平均1s内跑10m。这里就给出平均快慢的概念。
2、平均速度
在变速直线运动中，运动物体的位移和所用时间的比值，叫做这段时间(或这段位移)的平均速度。
说明：这实际上是把变速直线运动粗略地看成是匀速运动。
例如：百米运动员跑100m用10s，他的平均速度
若这位运动员自始至终用10m/s的速度匀速跑完100m，所用时间也为10s。总效果相同。
这是物理学的重要研究方法――等效方法，即用已知运动研究未知运动，用简单运动研究复杂运动的一种研究方法。
另外，平均速度只是粗略地表明了物体运动的快慢。或许对于此百米运动员，我们很难找到他哪个1s跑了10m。
需要强调的是，10m/s只代表此运动员在这10s内(或这100m内)的平均速度，而不代表他前50m的平均速度，也不代表他后50m的平均速度。
例如，汽车在第一个10min、第2个10min和第三个10min的位移分别是10 800m、11 400m、13 800m，可分别求出它在每个10min的平均速度，以及在这30min的平均速度，见下表：
第1个10min第2个10min第3个10min这30min
s/m 10800 11400 13800 36000
18 19 23 20
从表中可以看出，平均速度应指明是哪段时间的`。
还可以看出上述汽车是做变速直线运动，知道了车每10min的平均速度，就比只知道汽车在这半小时的平均速度，对汽车运动的快慢了解的更准确。
又如，要知道百米运动员通过的60m位置时的速度，方法有：可测他通过前10m到后10m这20m的平均速度;
可测他通过前1m到后1m这2m的平均速度。
……
选取的位移间隔(或时间间隔)越短，就越能准确地知道运动员通过60m位置时的速度。
若设想运动员跑到60m位置时，改做匀速运动，测出他以后匀速运动的速度，就知道了他通过的60m位置的速度。
3、瞬时速度
运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度，叫做瞬时速度。
平均速度只能粗略地描述变速运动，瞬时速度才能精确地描述变速运动。
实例：火车提速。
汽车速度计――用实物或图显示。
展示“物体运动速度”表――课本p、53。若认为以某一速度开始做匀速运动，也就是它前一段到达此值的瞬时速度。
可用“阿特伍德机”说明测变速运动的瞬时速度的方法。
五、课堂小结
什么是平均速度?应注意什么?
什么是瞬时速度?
平均速度与瞬时速度的区别和联系。
加速度与速度的类比 篇6
一、加速度和速度的定义
人教版高中物理必修一对加速度的定义是：加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值，通常用a表示。对速度的定义是：用位移与发生这段位移所用的时间的比值，表示物体运动的快慢，通常用字母v表示。学生对速度的理解要比加速度容易很多。因此我们可以通过对加速度和速度的定义进行类比，来加深学生对加速度的理解。加速度和速度的对比列表如下表1。
表1：速度和加速的定义
1速度v1加速度a定义式1v=Δx1Δt=x2-x11Δt1a=Δv1Δt=v2-v11Δt二、速度、加速度的类比
速度是位置坐标的变化量除以发生这段变化的时间，加速度是速度的变化量除以发生这段变化的时间。将速度中的位置坐标类比于加速度中的速度，位置坐标的正负类比于速度的正负（即方向），将位移（位置坐标的变化量）类比为速度变化量。当速度方向与位置坐标同号时，位置坐标变大；速度方向与位置坐标相反时，位置坐标变小（这里将位置坐标的正负理解为表示在坐标原点的哪一个方向，将坐标的绝对值理解为大小）。对比到加速度中，就是速度与加速度方向相同时，速度增大；速度与加速度方向相反时，速度减小。用这种方法可以解决理解加速度过程中的很多问题。
对一些常见错误的解释：
1.速度越大，加速度就越大。
位置坐标越大，速度就越大？学生知道，位置坐标大的物体速度不一定大，可以为0。
2.速度变化量大，加速度就大。
位移（位置坐标的变化量）大，速度就大吗？显然发生一段很大的位移可以用很小的速度，只要时间够长。
3.速度为0，加速度就为0。
位置坐标为0，速度就为0？很明显质点可以较大的速度通过坐标原点。
4.速度方向为正，加速方向就为正。
位置坐标大于零，速度就为正？质点处于原点的正方向上，速度却可以指向坐标的负方向。
5.加速度增大，速度就增大？
速度增大，位置坐标就增大？物体处于坐标轴的正方向上并且向坐标轴的负方向做加速运动，速度在增大但是位置坐标却在减小。
对加速度减小的加速运动的认识：类比到速度中，就是一个速度方向不变，速度变小，位置坐标可以不断增大。如下图1所示：打点计时器所打各点速度不断变小，但是方向不变。同样的道理加速度增大，速度可能在减小。
图1
6.物体有加速度，速度一定增加。
物体有速度，物体的位置坐标就一定变大？事实上，物体在坐标轴的正方向上以一定速度向负方向运动，物体的位置坐标在减小。
三、结语
本文主要通过对速度、加速度进行类比，消除学生对加速度的一些误解。最为重要的是，帮助学生对所学知识进行类比、整合。
速度信息 篇7
下肢运动信息的采集对于智能下肢假肢和生物医学工程等研究具有重要的意义,其中以膝关节的角度和角速度最为重要[1]。目前测量膝关节角度与角速度所用到的传感器主要有微型加速度计[2,3,4]、陀螺仪、光纤角度传感器等。Dejnabadi等人结合加速度计和陀螺仪实现了膝关节角度的精确测量,达到了良好的效果。
基于ADI加速度计的诸多优点[5],本研究提出一种新的膝关节角度测量方法,采用2片ADXL203加速计,具有成本低、体积小、安装简便、鲁棒性好等优点。
1 ADXL203简介
1.1 结构及特点
美国模拟器件公司(简称ADI)凭借其独特的集成微电子机械系统(iMEMS)技术能使传感器单元和信号调理电路集成在一颗芯片上,其推出的ADXL203是一种iMEMS型IC芯片双轴加速计,具有信号可调的电压输出。ADXL203具有如下特点:
(1) 5 mm×5 mm×2 mm的LCC封装;
(2) 60 Hz带宽时分辨率为1 mg(g为重力加速度);
(3) 低功耗:Vs=5 V时,电流只有700 μA;
(4) 零加速度时输出稳定;
(5) 输出量为一个与加速度成比例的模拟电压信号,灵敏度达到1 000 mV/g;
(6) -40℃～125℃的温度范围,输出受温度影响很小;
(7) 带宽可以通过滤波电容来进行调节;
(8) 可以承受3 500 g的冲击。
ADXL203既可测量动态加速度,又可以用来实现诸如重力加速度的静态测量,此时可以替代倾斜角传感器进行倾斜度测量。
1.2 工作原理
ADXL加速度计的传感原理是基于差动电容来感知加速度。传感器输出幅值与所测加速度成正比的方波信号,经过信号交流放大、相敏检波、低通滤波,得到与加速度成正比的电压信号。
传感器主要是由一个利用表面微机械加工的多晶硅结构和一个差动电容器组成。多晶硅结构由多晶硅弹簧支撑,处于晶片的顶部,并与差动电容活动的中心极板相连。分别在差动电容固定的上下极板上加两路幅度相等、相位差为180°的方波。在加速度的作用下,多晶硅结构会产生偏移,拉动差动电容的中心极板滑动,使两个电容值不同,便在中心极板产生电压变化,传感器输出方波。输出方波的幅值与测量的加速度成正比。
传感器带宽的选择最终会决定测量精度。ADXL203的带宽是通过ADXL203的XOUT和YOUT脚连接的电容CX、CY来设置的。其噪声属于高斯白噪声,与带宽的选择有关。
噪声(rms)的计算公式为:
rmsundefined
2 ADXL203用于下肢姿态识别
对于人体下肢来说,大腿、小腿的倾角以及膝关节的角度和角速度是表征下肢运动姿态的重要信息,利用这些信息不仅可以获得步频信息,对下肢运动的模式识别也很重要。利用ADXL203可以方便地进行倾斜度测量,采用两个传感器分别感知大小腿的倾斜度,进而则可以推算出膝关节的角度和角速度。
2.1 倾斜度的测量
进行倾斜度测量是ADXL203最常见的应用之一。加速度传感器以检测重力矢量来感知检测对象的倾斜度状况[6,7]。当加速计的感应轴与重力方向垂直(即与感应轴水平)时,它对倾斜度的变化是最敏感的,倾斜度每变化1°,输出g值变化17.5 mg;当感应轴与水平成45°角时,倾斜度每变化1°,输出g值变化只有12.2 mg;而当感应轴与重力方向接近平行时(所感应到的加速度接近+g或-g),倾斜度每变化1°,加速计输出几乎没有什么变化。随着测量倾斜角度的增大,测量精度下降。
倾斜度变化和传感器输出对应的关系如图1所示。
传感器水平放置时,即其X轴和Y轴都平行于水平方向,这样可以用来测量双轴倾斜度。不考虑干扰,ADXL203测量的加速度会在-1 g和+1 g之间变化,如图2所示,通过测得的加速度可以推测出X、Y轴的倾斜角度俯仰角(pitch)和倾斜角(roll)。
角度的大小范围为-90°～90°。
pitch=arcsin (AX/1g) (2)
roll=arcsin (AY/1g) (3)
式中 AX、AY—传感器X、Y轴测得的加速度。
2.2 下肢姿态的测量
在大小腿分别放置两个加速度传感器S1和S2,分别感应出二者倾斜度,如图3所示。
2个ADXL203的放置分别与大小腿的轴线垂直,S1和S2的X轴正方向朝向人体的前方,Y轴正方向朝向人体外侧。按这样的放置规则,在下肢垂直于水平面的情况下,传感器输出g值为0,大小腿前倾或后倾则可以通过输出g值的正负来判断。
首先对下肢的前后倾斜度进行分析,可以得到:
pitch1=90°-arcsin (AX1/1g) (4)
pitch2=90°-arcsin (AX2/1g) (5)
考虑到人体下肢运动过程中的姿态一般不会使大小腿向上倾斜,两个倾斜角度范围定为0°～180°(0°对应下肢向前伸至水平,180°对应下肢向后伸至水平)。
同样也可以得到下肢的左右倾斜度,相对前后的倾斜度其重要性要低很多,在下肢的运动信息中仅作为参考信息。
2.3 膝关节角度、角速度的测量
膝关节的角度可以很好描述下肢的运动步态信息。准确获取该角度信息,就可以研究其在步态周期内变化规律,为下肢运动的信息获取和模式识别提供重要信息。
膝关节的角度可以由得到的下肢大小腿的倾斜度的简单运算得到,如图3所示。根据人体生理状况,可得膝关节角度θ范围为0°～180°。
θ=pitch2-pitch1
=arcsin (AX1/1g)-arcsin (AX2/1g) (6)
行走时的膝关节角速度w是描述下肢运动快慢的量,能够反映出一个步态周期的大小。膝关节角速度w可以通过求θ对时间的导数得到:
undefined
3 试验结果
在受试者一侧的大小腿分别放置2个ADXL203传感器S1和S2,保持其X、Y轴分别垂直于大小腿的轴线。试验过程中,选取滤波电容CX、CY的值为0.1 μF,则ADXL203对应的带宽为50 Hz;选取传感器电源电压为标准的5 V,则对应0 g输出为2.5 V,灵敏度为1 000 mV/g,仅考虑重力加速度的影响,传感器的电压输出为2.5±1 V,加速度输出则为:
A=(V-2.5 V)/(1 000 mV/g) (8)
输出信号采用NI公司的PCI-6221数据采集卡采集到PC。首先进行膝关节静态角度的测量试验,让受试者的膝关节角度保持一定的固定角度,部分数据和试验结果如表1所示。
通过表1可以看出,测定的结果和膝关节固定的角度之间存在一定的偏差。由于下肢运动信息注重的是整个步态过程,所以这样的偏差是在可以接受的范围内的。
4 结束语
通过试验结果可以看出,采用两个加速度传感器可以很好地测量下肢运动姿态,相对于其他角度测量的方法,具有体积小、安装简便等优点,可以满足智能下肢假肢中的需要。
造成测定角度和给定角度存在偏差的主要因素有:
(1) ADXL203本身测量误差;
(2) 安装传感器时造成的偏差角;
(3) 下肢的运动时的惯性带来的加速度干扰。
其中,ADXL203本身的测量误差不可避免,安装时的误差角则可以通过标定误差角来予以消除。但是测量过程中,下肢运动的惯性给加速度的测量带来的误差却很难消除,一般地,下肢运动加速度可以达到0.1g左右,这对测量精度会有很大的影响,尤其在动态测量时会更加明显。采用两种方式可以减小这种误差,一种是将ADXL203的放置尽量靠近关节轴,减少引入的惯性;另一种是采用算法来估计干扰并予以消除。
两种方式结合才可以使测量系统在膝关节角度的动态测量中达到更好的效果,这在以后的工作中是可以加以改进的地方。
参考文献
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[6]汤琳宝,毛洋林,潘志浩.数字水平仪的设计与应用[J].微计算机信息,2004.20(8):72-74.
速度信息 篇8
公路项目的安全性评价是从行车安全性的角度对公路项目的可行性研究、设计成果及运营公路进行评价, 达到减少交通事故, 降低交通事故危害的目的。随着我国新建公路和运营公路的快速增长, 对公路的安全性评价的需求越来越迫切。公路运行速度V85预测计算是公路安全性评价首先面临的问题, 研究者提出了许多运行速度预测的数学模型, 论证了不同自然条件、不同铺装材料和不同车辆对运行速度的影响。在实际运用中, 这些模型大部分是以电子表格的形式进行计算与分析。即便采用程序计算, 输出的结果也是表格, 抽象繁琐。主要表现的问题有:
( 1) 由于缺乏空间图形的支持, 表格形式的运行速度不形象直观, 难以进行结果的总体校审与宏观评价;
( 2) 计算中不能充分考虑地理因素的影响;
( 3) 表格的格式交付, 难以直接进行后续空间分析应用拓宽的条件。
目前市场上的公路安全性分析系统主要是纬地软件的Hint SF, 该软件实现了根据设计平纵的CAD成果自动计算分析线路的运行速度, 极大地简化了计算的复杂程度。但是该软件单纯由路线几何条件计算结果, 缺乏模型拓展的空间。此外, 输出的成果是电子表格, 依旧不能直接进行后续空间分析应用。
GIS ( 地理信息科学) 具有良好的空间展示、信息处理、空间分析、地学统计等特点, 在公路路线运行速度的预测中, 可以实现模型编程、属性处理、图形查询与展示等一系列环节, 极大方便了公路路线运行速度的应用。利用几何信息同时, 实现各类属性与图形单元的对应, 是基于GIS进行路线运行速度分析的特点之一。本文对GIS技术在公路运行速度预测中的流程、方法、关键点进行初步探讨, 并以某地公路进行了计算, 对提出的相关方法和思路进行验证。行有良
2 基于GIS的公路运行速度计算
以GIS为基础平台, 将路线图形信息和属性信息、速度计算模型中的各类影响因子综合, 使用脚本语言编写速度预测模型的程序, 然后计算得出空间分布的运行速度结果, 对结果进行分析与输出。具体的流程如图1:
2. 1 路线计算单元确定
目前, 路线设计主要是使用二、三维CAD分别进行平面设计和纵断面设计, 平面线中包含直线、圆曲线和缓和曲线, 纵面包含竖曲线和直线。如何将路线设计的平、纵成果转换为可用的GIS数据, 是首要问题。总体原则是依据速度预测模型的需求, 将平面线和纵面线各自进行单元划分, 然后再将两者取交集, 修改整理后形成最终的路线计算单元。
2. 2 计算相关要素
许多速度计算模型中都包含地理气象环境因子、车辆因子和其它因子。地理气象环境因子 ( 如风场、雨雪雾分布、限速区、交通网络等) 数据采集或收集以后, 一般形成矢量或栅格数据格式, 叠加在一起, 如图2。这些地理数据可以通过空间连接 ( join on spatial location) 与路线计算单元相挂接。车辆因子 ( 如车辆加速度、制动类型) 需要明确不同车型的相关参数, 一般是基于统计、测试基础上的经验值。其它因子包括路面材料、路面状况、驾驶员等方面, 根据不同的计算模型选取不同的因子。
2. 3 建模计算
GIS优异的二次开发支持是其一大特点, 主流GIS平台都支持脚本程序或者独立应用程序的编写。工程人员只需要将速度预测模型利用VB、Python、C / C + + 、C#等编程语言进行编码实现即可。
2. 4 运行速度计算
调用编写的程序模块, 读入计算单元, 输入初始速度、车辆加速度等设定值, 循环执行得出各单元的运行速度结果。
2. 5 问题定位与分析
依据计算的速度, 结合该公路的设计速度等, 进行分级渲染和空间查询, 快速定位运行速度问题区段。对于问题区段进行缓冲区分析, 叠加其它数据, 计算影响范围内的匝道口、路政管理处、清障点等兴趣点。
2. 6 成果输出
利用GIS强大的样式管理器, 选择适当的符号样式和图形图表, 输出相关速度数值表、分级渲染图、超速或低速缓冲区图、危险区段点状图、速度曲线图、直方图、多维图等多种形式的成果。依据关注点的不同, 可以输出关于计算单元的驶入速度、驶出速度、中间速度、运行速度与设计速度差值等等数值的结果图。
3 基于GIS的公路运行速度计算关键点
3. 1 图元与计算单元的统一
在线型CAD数据转换到GIS数据时, 会出现以下问题:
( 1) 图形类型的变化, 如CAD中的圆弧 ( Arc) 类型变为线串类型;
( 2) 数据精度的变化, 转换过程中可能会发生精度的丢失;
( 3) 平面线和纵面线单元划分, 依据不同的计算模型, 计算单元和图元之间需要统一, 以图元为载体承载计算单元。
3. 2 二次开发
二次开发时, 可以直接调用GIS相关的API进行, 需要注意的关键问题是部分高级计算, 如矩阵计算、回归分析、神经网络等等, 需要自行开发或者加载第三方数学函数。此外, 如果速度预测模型较复杂, 则需要进行预处 ( 如建立空间索引) , 提高计算效率。
3. 3 空间处理与分析
借助GIS的空间处理可以实现基于空间相交、重合、相邻等拓扑关系的空间数据连接; 缓冲区分析和叠加分析方便了结果的空间分析。
3. 4 数据库的支持
利用SQL实现数据查询与统计, 实现各种需求的查询, 实现数据的有效提取。数据库存储形式的原始数据和结果数据, 有利于统一管理和交付使用。同时数据库的应用还方便了历史案例对比和分析, 建立数据档案。
4 应用案例
交通部于2004 年发布了推荐性行业标准《公路项目安全性评价指南》 ( 下称《指南》) , 初步提出了针对我国高速公路和一级公路安全性评价的内容、方法和标准, 本案例以该标准中的运行速度模型为例进行论述。本案例选用Arc GIS作为GIS平台进行分析计算, 路线设计成果为Auto CAD的dwg格式。该条公路为中国西部某省山区二级公路, 设计速度80km/h。计算中小客车初始驶入速度设定为95km / h, 大货车初始驶入速度设定为65km / h。
4. 1 计算单元划分
按照《指南》中的运行速度预测模型, 依据曲线半径和纵坡大小, 将计算单元类型划分为: 直线段、纵坡段、平曲线段、弯坡组合段和短直线段。具体标准如表1:
在数据处理中, 首先, 将平面线按照平面形状打断成直线和曲线两部分, 缓和曲线部分属于曲线计算单元, 形成平面图层P; 然后, 将平面线以变坡点为界打断成各个坡度单元, 然后赋予坡度字段以对应数值, 形成纵坡分布图层Z; 图层P与图层Z做空间运算, 得到包含平纵信息的各个计算单元, 最后对属性字段 ( 桩号、半径、单元程度、坡度等) 进行补充与完善, 结果如图3:
速度计算模型程序实现中, 速度计算依据前一段计算单元的输出速度作为驶入速度, 参考《指南》附录B使用不同的公式进行计算。
4. 2 结果渲染
依据绝对驶出速度值, 分级设计结果和运行速度V85曲线如图5; 在设计速度与运行速度的协调性分析中, 运行速度与设计速度差值 ( 《指南》中的V85- V设) 大于20km/h的路段分布如图6, 差值直方分布如图7; 在运行速度协调性分析中, 相邻路段的运行速度之差绝对值> 20km/h、10 ~ 20km/h、< 10km / h的分级如图8。
运行速度计算完成后, 结合叠加分析、缓冲区分析、网络分析等空间分析手段, 对平曲线半径、结果数据进行深入的分析。同时可以与后期的道路运维数据叠加分析, 探求各种相关因素的影响, 为科学规划提供可靠依据。
5 结论
随着公路项目安全性评价重要性的凸显, 对大中型公路项目进行安全性评价的需求越来越多。使用GIS进行公路运行速度预测分析以及安全性评价, 可以提高公路项目安全性评价的科学性和可用性, 带来工作思路、评价理念、实现方式和输出结果各个环节的改变。本文以安全性评价中首要的速度预测为切入点, 初步探讨了基于GIS进行运行速度计算的相关流程与方式, 替代了原有的电子表格计算结果形式。提交的成果不但包括各类图表, 还可以提供空间数据, 方便更深层次的空间分析。
结合地理信息二次开发, 基于GIS的公路项目安全性评价尚有很多需要研究的空间。如何在二三维GIS系统下, 进行深度的速度预测、动静态视距分析、行车模拟、构筑物分析等等, 最后开发出适用于不同公路项目安全性评价的工具和软件, 是利用GIS进行公路安全性评价中需要继续深入研究的问题。
摘要：分析了当前公路项目运行速度预测缺乏空间支持的不足, 探讨利用GIS进行运行速度预测计算的流程和关键点, 最后利用实际公路项目数据, 基于GIS进行运行速度的计算单元确定、建模、计算、分析与结果输出, 讨论了将GIS作为公路项目安全性评价基本手段的可行性。
关键词：运行速度,GIS,公路路线
参考文献
[1]廖军洪, 刘德福, 等.基于GIS的公路交通安全评价技术研究[J].公路交通科技, 2011 (8) .
[2]中华人民共和国交通部.JTG/T B05-2004公路项目安全性评价指南[S].北京:人民交通出版社, 2004.
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加速度、速度、力的关系浅析 篇9
要想正确理解加速度的物理意义, 必须掌握加速度的定义公式a= (vt-v0) /t式中vt-v0是速度的变化量, 它等于末速度和初速度的矢量差, 速度变化量是表示速度变化大小和变化方向的物理量, 速度变化大的物体加速度不一定大, 加速度大的物体其速度也不一定大。加速度是速度变化量对时间的变化率, 它是描述速度变化快慢和速度变化方向的物理量, 加速度的大小取决于速度变化的大小和发生这段变化所有时间的比值, 而不是决定速度本身的大小及速度变化的大小。加速度大说明速度变化快, 并不是表示速度变化大或速度大。加速度是矢量, 其方向就是速度变化的方向, 与速度方向没有关系。当加速度方向与速度方向相同时, 不论加速度如何变化, 速度总是增大, 当加速度方向与速度方向相反时, 不论加速度大小如何变化, 速度总在减小。所以, 这一关系只介绍了速度、加速度、速度变化量的定量关系, 不能决定加速度的大小。
对加速度的另一描述是牛顿第二定律F=ma的变式a=F/m, 这是加速度的决定式。这一公式揭示了力和加速度的因果关系, 力是产生加速度的原因, 而物体在合力作用下产生的效果是有加速度, 它反映了力和加速度的瞬时对应关系, 即物体在哪一时刻受力 (合外力不为零) , 物体就在哪个时刻产生加速度;合外力大小方向在哪个时刻发生变化;合外力撤去, 加速度就立即消失。加速度的变化不需要过程是突变, 所以加速度和力同时产生, 同时变化, 同时消失, 大小、方向都瞬时对应, 所以说这一关系是加速度的决定式。
由此我们也可知道, 要想了解一个物体的运动情况, 必须分析受力情况、产生的加速度及达到的速度, 根据它们的关系一步步分析, 才能得出结论。具体来说物体所受合外力的方向决定加速度的方向, 合外力的大小决定加速度的大小, 只要有合力就有加速度, 不管速度是大是小还是零, 都有加速度。只有合外力为零时加速度才为零。一般情况下, 合力与速度无必然联系, 只有速度变化才有必然联系。
综上所述, 对加速度的准确理解要深入研究各物理量关系式丰富的物理内涵, 准确把握, 才能真正掌握。不能乱套公式。通过下面几个题可以体会一下。
1.关于加速度与速度的关系, 正确的是 ( )
A.速度变化越多加速度就越大。
B.速度变化的越快加速度就越大。
C.加速度的方向保持不变, 速度的方向也保持不变。
D.加速度大小不断变化, 速度大小也不断变化。
E.加速度是速度的变化率。
2.下列说法正确的是 ( )
A.物体的加速度不为零, 速度可能为零。
B.物体的速度大小保持不变时, 可能加速度不为零。
C.速度变化越快, 加速度一定越大。
D.加速度减小, 速度一定减小。
3.关于力和运动的关系, 正确的是 ( )
A.物体的速度不断增大, 表示物体必受力的作用。
B.物体的位移不断增大, 表示物体必受力的作用。
C.若物体的位移与时间的平方成正比, 表示物体必受力的作用。
D.物体的速度不变, 其所受合外力必为零。
分析:
1题考查的是速度和加速度的关系, 加速度对应的是速度的变化率也就是变化的快慢, 所以选B、E。
2题研究的是加速度与速度没有必然联系, 加速度对应的是速度的变化快慢, 所以选A、B、C。
速度信息 篇10
一、设计思路
质点的概念虽然抽象, 但由于学生有知觉思维为基础, 还是比较容易理解的。而加速度这个概念具有“动态性”, 对于学生来说非常抽象, 很难理解。加速度反映速度变化的快慢, 所以理解加速度a的过程, 就是要逐渐地去理解速度v, 速度的变化△v和速度的变化率△v/△t之间的关系。为此可以采用这样的教学策略:提供物理现象→归纳出共同点→研究速度改变的快慢→然后建立加速度的概念→再巩固练习→以生活实际加深理解。
这样从易到难、从现象到本质、从形象到抽象, 符合学生的思维发展规律, 易为学生所接受, 具有探究性的特点;学生亲身体验加速度概念的建立过程, 是学生掌握加速度概念的最有效途径。
怎样理解和建立加速度的概念这一重点内容呢?为了充分调动学生的积极性, 先展示了一段赛车和飞机起动时的视频资料, 学生观察、分析、总结出运动物体有速度, 物体速度有变化, 速度变化有快慢。再通过小实验让学生比较小车从倾角不同的斜面上滑下时的速度变化的快慢情况, 给学生设置障碍, 然后在学生的猜想与假设的基础上进行自主探究, 要得出加速度概念所需的一系列速度值从何而来?为了体现真实性和可靠性, 又能激发学生的学习积极性, 最好的方法是通过实验现场采集数据。由于一节课只有40分钟, 必须要设计一个精度高、速度快的实验。可以借助位移传感器利用计算机快速测出瞬时速度 (时间很短时物体的平均速度即为瞬时速度) , 同时测出两个速度变化所用的时间, 供学生分组研究比较速度变化的快慢。
本节课的难点—加速度方向的理解如何突破呢?加速度方向的认识取决于对速度变化量△v的认识, 而速度的变化量对初学矢量的学生是不容易理解的。教学时可以先让学生回忆第3节研究位置变化的过程, 用计算位移时位移的方向可能与坐标的正方向相同, 也可能与坐标的正方向相反, 但是位移△x的方向与速度方向一定相同。类比出速度的变化可能与速度方向相同, 也可能与两个速度方向相反, a的方向与△v的方向相同。
用正负号表示矢量的方向性, 当a为正时速度增加, 当a为负时速度减小。学生自主探究并在教师的讲解下对加速度的方向性已经有了全面深刻的认识, 再通过例题对所学的知识加以巩固。
教师的教法就是通过实例分析、引导启发、实验探究, 逐步建立起加速度概念, 再通过小组活动和典型的例题让学生进一步认识到加速度的方向性及v、△v及△v/△t饾之l��间的联系。学生的学法是通过观察视频和直观实验, 小组间讨论、猜想、归纳。然后通过对�]��实]�爳巌�]i���验�爳巌�]爳�i数]��i�g���据��]�g�]�进�行``p0鄺�分�X搃搃惁i3�lg鄻]@鄻�g析�]�i��i]�梚���抜得鄻@鄻�`0�i!��]i出梚��抜�搃�]]]��鄻��加速度的表达式。再通过老师的点拨充分理解并掌握加速度的物理意义及应用。最后通过习题作业对所学的知识加以巩固。
二、教学目标
1. 知识与技能:
知道速度变化有快慢之分, 理解加速度的定义及物理意义。知道加速度的单位, 理解加速度的方向。会用公式a=△v/△t来解释一些简单的实际问题。
2. 过程与方法:
通过视频、实验探究、理论探究和典型例题分析让学生充分理解加速度的概念、加速度的矢量性、v、△v及△v/△t的联系。
3. 情感态度与价值观:
培养学生的抽象思维能力, 能对事物进行具体分析和判断, △v/△t的比值使学生了解物理推理过程, 提高学习物理的兴趣。
三、教学重、难点
1. 重点:加速度的概念及理解;
2. 难点:加速度方向的理解。
四、教学过程
1. 引入新课。引导学生通过观看视频录像中赛车和飞机运动的情况, 使学生从不同层面更加细致、准确地领会到物体运动及变化描述具有不同的层次性:运动物体有速度、速度在变化、速度变化有快慢, 为逐步建立加速度概念做好准备。
2. 新课教学。
(1) 研究小车的速度变化快慢。
演示:教师将小车从不同倾角的斜面滑下, 让学生观察并判断两次小车速度变化的快慢。教师说明物理研究仅靠观察是不够的, 还要通过精确的数据来佐证。
实验:教师利用位移传感器现场采集数据, 并通过计算机测出小车在不同倾角的斜面上运动的速度和相应的时刻, 投影供学生研究。
研究:相邻学生分成小组, 设计方案, 分工合作, 自主添加栏目, 完成以下表格, 探究出倾角较大斜面上小车速度变化较快。
交流:师生、生生共同交流, 教师引导学生得出比较物体速度变化的快慢的方法 (控制变量) , 强调物体速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值更有普遍意义, 可以反映物体速度变化的快慢。
(2) 建立加速度概念。
物理意义:在物理中用加速度描述速度变化的快慢。
定义:加速度运动是物体速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。
定义式:加速度用a来表示, 即
单位:读作“米每二次方秒”。
矢量:既有大小又有方向。
(3) 研究加速度方向。引导学生回顾教材第3节得和位移△x的方向与速度方向一定相同, 类比知道a的方向总与△v的方向相同。
引导学生分析速度变化实际上可以变换成我们熟悉的矢量加法, 即换成让学生讨论并作出加速运动和减速运动中的方向。教师说明加速度的方向可能与速度方向相同, 也可能与两个速度方向相反。
例题:已知汽车甲在5s内速度由10m/s增加到30m/s, 汽车乙在10s内速度由10m/s增加到40m/s, 汽车丙在5s内由40m/s减小到10m/s, 求甲、乙、丙车的加速度各是多少?哪一辆汽车的加速度较大?
引导学生分析加速度有负值, 负号表示加速度方向跟速度的方向相反, 即加速度既有大小又有方向是矢量。
引导学生分析速度变化大, 加速度不一定大, 速度变化与时间有关, 加速度反映的是速度变化的快慢。
(4) 加速度的应用: (1) 学生举例说明生活中加速度有时大些好, 有时小些好。 (2) 播放刘翔跨栏、火车进站、汽车刹车、火箭升空等视频。 (3) 学生阅读课本:27页一些物体的加速度, 并说明某数据的含义。
3. 课堂小结。引导学生总结, 学生自主总结加速度的概念, 速度、速度变化和速度变化快慢的区别。
4. 布置作业:课本29页1、2题;预习课本最后部分:从v-t图象看加速度。
五、教学反思
1. 从运动快慢到速度变化快慢的认知是学生认知水平的一个飞跃。本节课用赛车和飞机的视频来引入新课, 在提高学生学习兴趣的同时, 引导学生去思考, 使学生认识物体的运动情况的三个层次:速度→速度变化→速度变化的快慢。接着, 设计两辆小车在不同倾角斜面上运动的对比分析, 借助位移传感器并通过计算机现场采集数据供学生自主研究。虽然学生对其原理不太清楚, 从科学的角度来考虑不够严谨, 但这符合学生的认知水平。从教学效果来看, 学生通过这两个认知的过程, 在不知不觉中顺利地跨过了这个台阶, 说明了这种设计是正确的。由此可见, 在进行新课程的教学时, 分析学生认知水平, 尊重学生认知规律是非常重要的。
2. 以教师为主导, 学生为主体, 让学生自主建构知识。在建立加速度概念的过程中, 通过学生自主探究、合作、讨论与交流, 引导学生自己用△v/△t的比值来描述速度变化的快慢, 把加速度看成是一个比值的符号, “加速度”只是一个符号的名称而已, 实现了把抽象的概念具体化, 把生硬的概念形象化的目的。学生亲身经历了建立加速度概念的全过程, 对概念的理解就更加深刻了。同时也渗透了用比值定义物理量的方法教育。
3. 对于教学难点, 采用了先讨论、后探究、再交流、最后讲解的教学策略。本节课的教学难点是加速度的方向和加速度与速度的区别, 对于加速度的方向的教学, 是让学生根据位移和速度的矢量性来讨论加速度的矢量性;对于速度和加速度的区别是让学生通过例题的具体数据讨论分析来区分速度和加速度概念。这样做的目的是通过学生的亲身经历让学生对知识产生认同感。事实证明, 经过学生认同了的知识更容易被学生理解和掌握。
速度信息 篇11
摘 要：通过对国内优秀男女轮椅竞速运动员进行的100 m测试和获取的数据，初步探明了100 m的总体竞速特征；并采用聚类分析对100 m全程进行阶段划分；用偏相关分析对阶段速度、全程平均速度的关系进行研究；制定了不同成绩下阶段速度分配表为训练提供模式目标。结论：轮椅竞速100 m的总体速度特征为全程速度处于上升期；100 m全程有三个明显阶段：起动段、起动加速段、加速段；各阶段速度对总成绩都有很大程度的影响；基于样本数据下的速度分配表在实践中有应用价值。
关键词：轮椅；100 m；竞速；特征；分配
中图分类号：G822.13
文献标识码：A
文章编号：1007-3612(2008)08-1147-03
A Study on Speed Character and Distribution for 100m Wheelchair
CHENG Qi-Lian1, WANG Yang2, ZHOU Mei-Fang1, QIU Yi3, XIONG He-Pin4
(1.College of Physical Education, Jiangxi Normal University, Nanchang 330046, Jiangxi China; 2.College of Physical Education,
Huazhong Normal University, Wuhan 430079, Hubei China;
3.Jiangxi Institute of Sports Science, Nanchang 330006, Jiangxi China;
4.Department of Physical Education, China University of Geoscience, Wuhan 430074, Hubei China)
Abstract:The speed characters are initially explored for 100m as a whole on the basis of 100m tests for elite domestic men and women wheelchair athletes; the phases are partitioned for whole race by classifying analysis; the relationship is studied among each phase speed and the average speed in whole race in the use of partial correlated analysis; the distribution table of each phase speed for different race performance is set down to provide the mode target in trainning. Conclusions: the speed characters for 100m as a whole show that speed is in continuously enhanced phase; there is a apparent partition by three phases in 100m race: start phase, start-accelerated phase, accelerated phase; there are high influence on race performance for speed of each phase; there is a applicable value in practice for speed distribution table made in virtue of quantity of sample data.
Key words: wheelchair; 100m; race; characters; distribution
残奥会上轮椅竞速是参赛者最多、参赛国家最多、竞赛最激烈的一项残疾人标志性项目。短距离轮椅竞速项目是国家残奥队在2008年北京残奥会上突破的重点，深化对短距离项目的科学研究，可以促进对这类项目专项运动特征和规律的了解，对训练和比赛起到积极的指导作用。研究100 m全程中的速度表现形式，揭示出和运动员专项能力及器械特性相符的竞速规律，确定全程速度分配模式，对认识轮椅竞速100 m这一结合人与器械的运动项目特点和指导训练实践有重要价值。
1 研究对象和方法
1.1 研究对象 国家轮椅竞速队现役的10名男运动员和9名女运动员，其基本情况见表1。残奥项目没有运动员水平等级划分，因此，国家队运动员基本包括了国内最高水平的选手，测试对象全部采用美国顶峰牌进口轮椅。
1.2 研究方法
1.2.1 测试法 在国家队基地田径场的一个固定跑道上对每个队员轮次进行100 m测试，测试时间为2008年3月国家队备战北京残奥会的准备期阶段。考虑残疾运动员的身体恢复特点，测试前24 h内避免激烈运动，保证运动员有最佳的体能状态进行测试。测试前要求充分活动开，做拉伸15 min，后在轮椅上做15～20 min的中速热身活动，活动期间还安排3～5个短时间的出发模拟，以提高神经肌肉的传导与肌纤维的募集，并体会快速用力的感觉。测试中要求运动员尽全力完成100 m测试，教练员配套相应的措施来激励运动员。以测试表现的速度特征近似作为运动员大赛中的速度特征。
1.2.2 录像拍摄 测试前预先在100 m跑道地面每10 m设立分段标志点，在跑道旁采用车载DV摄像机跟踪拍摄，测试时要求摄像机和轮椅前轮轴并行且结合分段标志点以记录轮椅通过分段标志点的时间。
1.2.3 数据采集 录像经过DV摄像机采集到电脑，并用试用版Kwon运动分析软件按场记录轮椅前轮轴通过跑道每个分段标志点的时间点，以计算每10 m的分段时间(s)和分段平均速度(m/s)，时间精度为0.02 s。
1.2.4 数据分析 相关数据的统计计算采用SPSS15.0进行。分析的内容包括：男女运动员分段速度变化规律；全程阶段划分；阶段速度对全程平均速度的作用和影响；目标成绩下阶段速度分配表的制定和应用。
2 结果与分析
2.1 男女运动员总体速度变化特征 图1和表2显示男女运动员100 m全程速度的变化趋势和统计比较。虽然由于性别和能力不同，男女运动员在每个分段平均速度上都有显著性差异，但是全程速度的变化规律却是一致的，即全程中速度一直处于上升期，这种速度模式和径赛中的100 m跑不同，没有明显的起跑、途中、冲刺的转换点或拐点。
2.2 男女运动员速度变化的阶段划分特征 轮椅竞速100 m的速度变化规律较为单一，即全程都处于上升期，不像径赛项目100 m跑具有专项速度变化特点和相应的技能与体能的变化特征［1，2］，但是和轮椅竞速100 m的速度变化规律相对应，定义关键性的阶段划分，不仅有利于加深对轮椅竞速100 m竞速规律的认识，而且可以指导运动员打造专项体能的训练实践活动。
聚类分析可将多变量进行归类，本研究中将每10 m的分段速度作为1个变量，将10个分段速度构成的10个变量按R型聚类进行分析，计算过程中变量距离采用向量欧氏2范数距离表示。男女运动员分段速度的聚类分析见图2，图中反映出无论男女运动员，全程中按速度变化特点可划分为3个阶段，第一阶段：0～10 m，本文中定义为起动段，第二阶段：男女间略有区别，男为10～40 m，女为10～30 m，定义为起动加速段，第三阶段：男为40～100 m，女为30～100 m，定义为加速段。为方便研究，本文中统一按照0～10 m、10～40 m、40～100 m来对男女运动员的速度变化进行阶段划分。表3为男女运动员三阶段速度的数据，从三个阶段的平均速度指标来看，男女运动员间每个阶段速度都有显著性差异。
2.3 男女运动员各阶段速度、全程平均速度间的相关特征 在多元相关分析中，变量间的交互影响和作用使得单纯用相关系数来衡量变量间的关系并不合理，这是因为单变量统计分析忽略了其它因素的影响。在研究一个变量对另外一个变量的影响时，需考虑扣除其它变量产生的影响，因此，本研究采用偏相关分析来研究各个阶段速度之间以及各阶段速度对全程平均速度的影响。由于时序的关系，只有前段速度对后段速度产生影响，后段的速度对前面的速度没有影响，即只有“历史”在“未来”中留有痕迹，而“未来”不能对“历史”产生作用，因此，各阶段速度之间以及各阶段速度与全程平均速度间的偏相关系数矩阵设计见表4，表中数据显示了男女运动员各阶段速度、全程平均速度之间的偏相关系数和显著性检验结果。
偏相关分析发现，各阶段速度都会独立地对全程平均速度产生积极作用，偏相关系数和统计检验结果说明各阶段速度与全程平均速度都存在非常显著的高度正相关，因此，专项速度能力中，起动能力、起动加速能力和加速能力对提高成绩而言都是必须的，这也提示：100 m全程中运动员需要具备多种竞速能力。
注：-①：去除第一阶段速度的影响，其余符号意义相类似。上对角阵为男运动员数据，下对角阵为女运动员数据。*P<0.05，**P<0.01。
2.4 三阶段速度分配表的制定和应用 阶段划分的一个目的是在训练实践中确定预计的成绩下各阶段时间需要达到的目标，这也是模式训练法的核心，它使得教练员和运动员在训练实践中有了目标指针和导向。训练中一个关注的问题是要达到预定的成绩，运动员各阶段的时间分配如何，目前对轮椅竞速100m还没有一种可操作的方法，因此本研究制定了各阶段时间和总成绩的对应表以为教练员和运动员科学训练提供一个模型标准。具体的作法是将三阶段的时间平均值作为基点，以±0.4个标准差向上递增和向下递减，便可作出各阶段时间和对应总成绩的一览表（表4），将三阶段时间范围定为平均值±2个标准差以内，是因为此范围内涵盖了95％以上的时间概率。这一参照标准在实践应用和指导训练中具有一定的价值，如国家队重点男子运动员张××，目前最好成绩为14.85 s，三阶段时间分别为3.16 s、4.56 s、7.13 s，对应于表4中的模式标准，如其100 m成绩要实现13.85 s，达到雅典残奥会T54组决赛前三名的水平，那么，三阶段成绩需分别提高0.42 s、0.25 s、0.33 s。同样，对女子运动员董××，目前最好成绩为16.7 s，三阶段时间分别为3.16 s、5.18 s、8.36 s，要达到16.39 s的成绩水平，三阶段成绩需分别提高0.04 s、0.09 s、0.18 s。对国家队的每个运动员都可将目标成绩下的阶段时间需求和目前训练状态下的阶段时间进行比较，发现体能结构上的差异，针对性改善多种速度能力。
3 讨 论
竞速项目的速度特征反映了项目的体能特点，同时也表现出运动员的专项能力，对器械项目而言，也可体现出运动器械的动力性能。轮椅竞速100 m全程速度始终处于上升期，这是由于轮椅竞速项目靠器械产生运动位移，运动员无论是跪姿还是坐姿其上身向前倾斜使得正面相对的空气阻力较小，另外先进的轮椅器械设计使得轮椅内外部受到的摩擦阻力和空气阻力也较小［3，4］，所以即使在无动力的情况下轮椅运动的速度在100 m全程中衰减也较为缓慢，微小的推进力作用下，轮椅都可产生加速，后段的速度都可在前段速度的基础上得到提高。这点和田径中的径赛项目不同，径赛项目中由于自身重心移动而需要消耗大量能量，当生理供能由于体能因素达不到应有的强度，不能使动力功率超过阻力功率时，速度自然下降。因此，对轮椅竞速100 m而言其速度始终能处于上升期也是和轮椅器械运动的特性有关。
对100 m全程速度变化进行聚类分析使得在分段速度的基础上将同类分段合并，得出明显的阶段划分。在起动段到起动加速段里，速度提高幅度平均值为：男3.96 m/s，女3.25 m/s，在起动加速段到加速段里，速度提高幅度的平均值为：男1.25 m/s，女0.95 m/s。0～40 m间速度的提高幅度较大，也是本文中称为起动段和起动加速段的原因，40～100 m的速度也在提高，虽幅度较小，所以也称为加速段。
每个阶段速度之间的偏相关系数值和统计检验说明，起动段对起动加速段和加速段的影响较弱，提示起动能力是一种较为独立的能力，其训练手段和方法需要专门考虑，而起动加速段和加速段的关系较为密切，显示起动加速能力和加速能力是一种组合能力，可结合起来进行练习而不必单独对这两种能力加以训练上分割。
表4的制定为模式训练法打下了一定的基础。作为体能打造的指针，速度分配表可方便教练员较为容易地确定当前运动员训练水平和训练目标的差距，但是这一速度分配表的制定是建立在目前国内高水平运动员的测试样本数据上，并以统计数据分布来确立速度分配表，随着运动员能力水平的提高，这一分配表的制定也需动态的调整和修改。
4 结 论
1) 轮椅竞速100 m总体速度变化特征为全程速度处于上升期。没有径赛短跑中明显的起跑、途中、冲刺的转换点或拐点。全力出发直到终点是轮椅竞速100 m比赛的战术特点。
2) 轮椅竞速100 m全程有三个明显阶段：起动段、起动加速段、加速段。不同阶段男女间的平均速度有显著差异，但三阶段划分规律有一致性。
3) 各阶段速度对总成绩都有很大程度的影响。轮椅竞速运动员应具备多种竞速和生理代谢供能能力。起动加速能力和加速能力可组合训练。
4) 基于样本数据下的速度分配表在实践中有应用价值并需要根据运动员的竞技水平变化来阶段性的加以调整。
参考文献：
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速度信息 篇12
关键词：速度滑冰,速度轮滑,教学互补,滑冰运动
速度轮滑运动最初是作为冰上项目的夏季训练辅助手段出现在大众视野中的,因此轮滑运动比滑冰运动更有不受季节限制的优势,同时轮滑运动是更适合大众的运动项目,其对滑跑技术的要求不高,适合大众长期进行联系。与轮滑运动相比,滑冰运动要更具专业性,因此在冬奥会等大型的国际化运动比赛中,也是只有滑冰项目而没有轮滑项目。但是由于受气候和训练条件的影响,高校体育教师只能在冰期进行滑冰运动教学,这样一来学生上冰时间有限,学习内容过于紧凑,对于初学的学生来说,学习难度很大,要想尽快掌握滑跑技术,仍需要较长的适应和学习过程。因此,在非冰期进行轮滑教学,利用技能迁移规律,不但可以消除学生对滑冰的恐惧,还能提高学生的学习兴趣,提高滑跑技术水平。
1 速度轮滑的发展以及与速度滑冰的关系
轮滑运动是速度和力量的完美组合,集竞技与娱乐于一身的体育项目。它与速度滑冰运动在技术上有着高度的相似性,即两者都具有准确、熟练、应变和全面等技术特点。由于两项运动存在的差异性,在各自的发展过程中形成了两种不同的体育运动项目,但是两种运动之间的借鉴和影响却一直存在。
从20世纪50年代末期开始,我国就已经将轮滑用在滑冰训练中了,在60年代到文革前,轮滑训练已发展上升成了滑冰运动无冰期训练的一项重要项目。到了80年代,由于人工制冷冰场的普遍出现,轮滑训练一度面临停止的危机。进入90年代后,随着轮滑鞋进入我国,轮滑训练又重新被提到了训练日程。之后,轮滑项目越发受广大青少年的欢迎,成为了一种时尚的体育运动。
但是,从起初到发展,轮滑运动一直都是作为滑冰运动的夏季训练辅助项目而存在且一直沿用至今,其存在价值是服务于冬季滑冰成绩的提高。因此,轮滑运动一直处于依附、服务于滑冰运动的地位。近年来由于轮滑项目逐渐兴起,两种项目在各自的发展中,其滑行动作技术结构有了很大变化,形成了具有各自特色的技术和训练方法,而克莱普冰刀的出现以及轮滑“双蹬技术”的出现,使得两项运动在技术和战术上的差异更大了,从而逐渐成为了两种意义上的体育项目。其中轮滑的双蹬技术则打破了速滑界对轮滑运动的误区,轮滑运动从滑冰项目的阴影下摆脱出来,甚至一些认为两者之间在技术和训练上相互借鉴会破坏和影响各自本身运动成绩提高的观点也被打破。自此,轮滑运动和滑冰运动在两者的同异关系中相互参考和利用,形成技术和训练上的互补优势,共同提高各自的运动成绩以及发展成为了可能。
2 速度滑冰与速度轮滑互补的必要性
对于北方的高校而言,其地理位置造成的冬季寒冷气候条件是开展体育教学活动不可超越的天然劣势,因此如何在这样的自然条件下保持体育教学和体育锻炼的连贯性成为了北方高校的难题。由于北方高校很少有室内滑冰场,这就导致学生上冰时间段,因此滑冰课程教学计划容易受到影响,滑冰教学计划课时难以保证,教学效果不佳。另外,对于初学者来说,滑冰技术有一定的难度,上冰时间短很难让其尽快掌握滑冰技巧,因此,这也大大打击了学生学习滑冰的积极性,降低了学生的学习兴趣。
2.1 速度轮滑与速度滑冰的共性
首先,从运动项目分类来看,滑冰和轮滑都是周期性耐力项目,两者在技术上有着极大的相似性。两种运动在蹬冰腿髋关节的角速度、蹬冰的角度以及蹬冰结束时膝关节的最大角度等方面都有相似之处。其次,从做功角度来看,滑冰和轮滑运动都需要臀大肌、股二头肌和腹直肌直接做功。最后,从重心移动的角度来讲,在两种运动中重心移动都是技术中的关键环节,两者的技术原理基本一样。
正因为两种运动之间在技术上和原理上都存在着相似性,因此在高校的体育教学中,教师可以利用轮滑与滑冰运动的相似这一特点进行相互借鉴和迁移。技能迁移指的是用已掌握的运动技能对新学技能的影响,如果已学技能对新学技能发生的是积极影响,就能对新技能的形成起到促进的作用,也就是正迁移。轮滑和滑冰项目之间有着共同的技术原理是技能正迁移形成可能性的客观依据。这种正迁移使得学习者在不同的竞技体育项目训练中起到互补的作用。因此在体育课堂教学中,不同的教学项目是可以进行相互转换的,特别是技术因素是转换的重点和核心,我们要充分利用轮滑和滑冰技术相关性和迁移理论,在教学内容、教学手段上进行合理归类、科学安排,充分发挥技能正迁移的作用,共同促进轮滑和滑冰技术的提高。
2.2 轮滑技术与滑冰技术各自的优势和互补
2.2.1 基本姿势比较
在速度轮滑项目中,其起跑姿势没有统一的标准,学员通常采用的是侧面平行式和正面八字形两种起跑姿势。在速度轮滑直道滑行时,为了提高滑行速度,通常会将身体重心压低,身体始终保持在中轴线位置上,臀部向后,上体前倾与地面呈70度倾角,而蹬地滑行时大腿和身体的交角能够达到120度,且角度随着蹬地和收腿的动作变化。在进入弯道时,人的头部始终保持正视前方,不随便转动,上体保持稳定性。整体上看,人的上体、腰腹、臀部和滑行腿要在同一纵轴上,并保持与水平面成一定角度滑行,手臂自然下垂以必要时支撑地面。
由于克莱普冰刀的使用,速度滑冰的起跑姿势分为正面起跑(包括正面冰点式、丁字式、单手支撑三点式和蛙式)和侧面起跑。蛙式起跑姿势相对而言稳定性更高。速度滑冰在直道滑行时,人要尽量背部弓起,身体与前进方向呈流行型,用来减少前进时的空气阻力,在进入弯道时要保持向左倾斜,头、肩、腰腹、臀部和滑行腿要保持在同一直线上,两脚交替滑行,眼睛保持直视前方。
2.2.2 直道技术比较
由于滑冰项目使用的是冰刀器材,而轮滑使用的是滑轮,滑轮在地面上产生的阻力要远大于冰刀)在冰面上产生的阻力,这就导致了轮滑和滑冰在滑行时摩擦力系数不同。因此,为了获得相应的速度,轮滑运动产生的动能要多于滑冰运动,所以轮滑运动蹬地频率高,幅度较小,而滑冰运动蹬冰频率低,幅度较大。
2.2.3 弯道技术比较
由于滑冰项目的冰面摩擦系数较小,在进入弯道时,为了保持较高的速度,通常采用交叉步滑行,同时为了保持平稳,蹬冰的频率较高。而轮滑运动在进入弯道时由于速度较快,所产生的离心力较大,因此身体的重心要向前移,保持与离心力反方向的位置。
2.2.4 支撑与平衡比较
支撑与平衡能力是学生掌握速度轮滑与速度滑冰两项运动技术的基础素质,同时平衡和支撑也是保持身体滑行姿势以及保证蹬动效果的最基本能力。这项能力不仅与技术技能密切相关,而且其本身也是一种技巧。滑冰和轮滑项目都是对平衡能力要求很高的运动项目,然而由于滑冰运动的冰鞋支撑面窄,滑行速度快,这使得初学者很难掌握人体平衡的技巧。相比之下,轮滑运动的滑轮与地面接触面大,滑行速度较慢,因此轮滑技术动作相对简单,学生学起来也相对容易。因此在进行滑冰教学前,先通过一定课时的轮滑课使学生初步了解冰上滑行的动作要领,可以为学生较快掌握滑冰技术打下稳固的基础。
3 速度滑冰与速度轮滑互补借鉴的建议
3.1 合理安排教学内容
为了培养学生形成“终身体育”的意识,学校应对其体育教学内容进行合理调整。为了高效率地完成北方高校冬季滑冰课程的教学任务,应正确认识到冬季冰期时间短的劣势,在秋季提前安排不受季节限制但与滑冰项目相似度高的轮滑课程。使学生能够在掌握了基本的轮滑技术后在较短时间内最大限度地掌握速滑知识和技能,从而提高滑冰课程的教学效果。同时也培养了学生对于体育项目的兴趣。
非冰期对学生提前进行轮滑课程的教学,不仅仅能为学习滑冰课程打下良好的知识和技术基础,而且能增强学生的身体素质,让学生在腿部力量以及平衡能力方面做好准备,这直接为在限定课时内有质量地完成速滑教学任务奠定稳固的基础。
3.2 掌握好技术借鉴的训练要点
3.2.1 蹬冰的时机方面要注意
滑冰项目由于阻力不同的原因,使得学生在联系蹬冰的时候总是会出现蹬冰晚的问题,这也成为了速滑长距离运动中最重要的技术原因之一。而轮滑项目的接重心和发力侧蹬时间均早于滑冰,因此在蹬冰晚这一问题上,可以通过轮滑项目的训练,利用轮滑双支撑和双蹬的特点,来解决滑冰项目蹬冰晚的问题。这一突破对这个问题的解决具有现实意义。同时,进行过轮滑训练的学生也能在蹬冰点的把握上有更好的掌握。
3.2.2 要注意控制出刀的角度
当速滑出刀方向与前进方向成一定的外滑角时,滑行前进横向幅度较大,这实际上是增长了滑行距离;而相反的,如果出刀与前进方向成一定内滑角时,可以使滑行更加接近直线,从而减少横向幅度。在轮滑的技术中,出轮方向是成内滑角的,因此可以利用轮滑项目出轮的练习将这一技巧正迁移到速滑项目的学习当中。速滑运动更注重直线滑跑的速度,而零基础的学员很容易出现滑行曲线过大,这都是由于学生没有控制好出刀角度造成的。滑行曲线大会造成学生时间和体能的浪费,不利于学生滑冰技术的提高。
3.2.3 把握轮滑的平衡力训练
对于两个项目来说,良好的平衡滑行能力以及上体姿势和动作对滑行路线和速度有很大的影响。平衡支撑能力更是直接决定速滑学生蹬冰速度的发挥。轮滑训练中单腿平衡滑行更容易踩住重心滑行线,且有明显的移动重心过程,这都比冰上训练要更简单。因此可以利用轮滑训练中的体会形成惯性记忆,帮助学生过渡到滑冰技术学习当中,完成轮滑与滑冰技术训练的完美衔接,并将轮滑中的滑跑技术用到冰上实践中去。
目前,我国滑冰运动项目中,学生都存在着中长距离滑行后程减速和肌肉过早僵硬,这是因为滑冰运动在滑行过程中,关节角度长时间保持较小和静力支撑保持时间较长。这就导致了在滑行速度不能长时间保持。而轮滑运动中,其关节角度保持较大,而且动态支撑时间比较长,蹬腿动作频率高,动作幅度大,这就能使学生在滑行时保持充沛的体能和较快的速度。
另外,在动力供给方面也可借鉴轮滑项目。速滑要求腰和肩保持线性稳定,如果发生起伏移动会影响蹬冰效果。而轮滑项目正好是利用肩与腰部形成杠杆使其随滑行动作节奏扭动,达到对腿的蹬动产生助力,减轻腰疼的效果。
3.3 利用多种训练方式夯实速滑和轮滑运动的基础
不管是速滑还是轮滑,都是体力消耗比较大的体育项目,这要求学生具备良好的速度耐力。从两种运动的差异性可以看出,轮滑项目的耗能比滑冰项目要大,但是滑冰项目的技术性、精确性和规范性要比轮滑项目高。为了能更好地完成两个项目,学校可以在日常体育课程中加入多种有氧能力训练项目,为速滑项目打好有氧训练的基础。比如可以增加跑步项目等。由于轮滑训练耗能比速滑大,因此提前在陆地上进行长时间的轮滑训练有助于提高学生的速度耐力。
4 结语
轮滑运动不仅可以增强学生的耐力、速度、支撑平衡以及身体协调等体育素质,还可以培养学生对于滑冰项目的兴趣。而速滑项目技术较复杂,对于初学者难度较大,因此在高校体育课程中,应该将两者的优势互补,互相借鉴,采用合理科学的方法将两者的教学效果推到新高度。
参考文献
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