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“同心协力”策略的分析与研究综述
“同心协力”是一项团队协作能力拓展项目,该项目的道具是一面牛皮双面鼓,鼓身中间固定多根绳子。由于在现实中,团队队员并不能精确地控制发力时机和发力力度,任意一个队员的误差都会导致颠球节奏错乱,使项目提前终止,因此,使用理论建模的方法,分析得到团队颠球的一般调整策略,将会极大地提高团队配合默契度。同时使用理论建模的方法模拟实际颠球时鼓面的倾斜角,可以设计出一套适合“同心协力”项目的颠球策略,能使项目在进行过程中能够实时做出调整,达到颠球数最多的目的。
“同心协力”问题涉及多方面不同的理论知识。在研究过程中要用到“能量守恒”、“动量定理”等物理原理, 同时要借助“微分方程求解方法”等数学计算方法对球和鼓的运动过程,轨迹以及在碰撞过程中受力情况进行分析,再综合运用了各类绘图软件及MATLAB等编程软件, 对该项目进行多角度分析, 构建了“同心鼓”项目策略研究模型, 得出不同发力时机以及用力大小对该项目结果的影响, 为鼓面倾斜情况制定了调整策略并进行了方案实施效果评估。“同心协力”是用数学方法解决实际问题的一个典型代表。同时,这一问题还清楚的体现出物理与数学的密不可分,凸显数学知识在实际生活中的重要性。除此之外,现实中发力时机、发力力度、用力方向难以精确控制,如何使模型更加贴近实际,是我们需要进一步研究的内容。因此,“同心协力”问题具有极大的研究价值和科学指导意义。
对于这个问题的研究和分析,首先我们考虑理想状态下求最合适的方案来使得游戏一直持续下去。在游戏过程中,每一位队员发力的角度、时机与大小都会影响同心鼓的倾斜角度,而同心鼓的倾斜让小球偏离竖直方向运动,从而让游戏失败。因此我们首先应当简化实际情况下的状态,将其转化为一个可操作的数学模型,即同心鼓模型,并运用大学物理学的知识,采用力学的基本分析方法以及动量定理、能量守恒定理等公式对问题进行分析,运用数学的方法进行计算,最后得出一个最佳协作策略。
然后考虑现实情况下有不可控因素的存在。由于在现实情况下,队员们不能精确控制发力时机和力度,引起同心鼓受力不均匀,导致产生力矩,使得同心鼓有转动的趋势。在理想模型的基础上建立一个较为符合现实情况的模型。
然而在现实情况下,我们无法做到让每个队员都按我们所设计的最佳协作策略那样进行用力,然而偏离了最佳协作策略,就一定会产生误差,而如何去减小乃至规避这个误差就是我们所要研究的。结合前面的模型,并用数学的手段进行分析,即可得出一个优化后的最佳协作策略。
最后,我们要在已经出现误差的情况下来讨论如何纠正自己的用力才能够使排球的运动回到我们所期望的那样。首先运用物理学的方法对排球的运动状态进行分析,这里用到的主要是理论力学中的静力学与动力学的知识与理论。通过对运动状态分解,从而推导出数学模型并求解。
参考文献:
[1]空气阻力影响下自由落体运动规律的探究,陈太荣,湖南中学物理,2014.
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