科学有意思:体育高手是怎么练成的(课本里学不到的科学知识)

本书的**章叫“ 即将开始：走进运动会”，主要讨论的是你身体里*重要的部分—— 你的大脑是如何参与运动的。接下来的几章讨论的内容涉及各种球类运动、滑冰、滑雪，以及其他一些运动项目里所蕴含的科学知识。每一章都包括几个与该主题有关的实验项目。每个实验里都列有所需材料的清单，对每个步骤都做了详细的介绍，对实验结果也做了详尽的分析。至于做实验所需要的绝大部分的材料，你都可以在家里、家附近的商店或者超市里找到。有些实验还有“其乐无穷”部分，意在让你试试同一个实验的其他可能性。“ 你知道吗” 部分举例说明了一些运动员是如何运用运动科学知识的。 如何成为一个好的科学家 开始做实验之前，你要仔细地阅读所有的指导说明，并收集所有你可能会用到的材料。 在笔记本上记下实验的过程及结果。 认真遵循所有指导说明。千万不要单独尝试本该由大人帮助完成的步骤。 如果你的实验**次没有达到理想效果，就请再试一次，或者稍微变换一下方式再做一次。在现实生活里，实验并非总是一次就能成功的。 永远让自己的大脑保持一种渴求知识的状态，勤于提出问题并善于找到答案。科学研究的基础就是提出有价值的问题并找到*佳答案。 利用本书开展科技创新项目 将实验所需材料或者设计稍作变更，看看结果是否还会相同。记住每次只改变一个因素，这样你就可以知道到底是什么变化导致了这个特殊的结果。自己设计实验或者游戏，验证你对事物运行规律的想法。观察周围的事物，寻找可以说明你所学过的科学原理的例子。 如果一开始你不理解周边的事物，不必焦虑。新事物总是等待着人们去发现。别忘了，人们总是在偶然的情况下得到影响深远的新发现。 这本书里的许多实验都可以当作参加科技创新项目的雏形。当你按照书中所描述的步骤做完所有实验后，你想到的是什么问题？在“其乐无穷”这个部分也有一些可行的实验。如果你想要做一个科技创新项目，就必须要遵循科学方法。首先你要提出一个假设，然后用实验来检验假设，接着分析结果，*后得出结论。例如，如果你喜欢“快速反应”里的实验，你也许会想知道到底是男孩的反应速度快，还是女孩的反应速度快？ 对于这个实验，你可以提出一个假设：女孩的反应速度比男孩快一些。接下来你就可以设计一个实验来检验你的假设是否正确。在“快速反应”这个例子里，你可以检测好几个朋友的反应时间，请你确保至少要分别测试5个男孩和5个女孩。你测试过的人数越多，所得到的数据结果就越可靠，结论就越精准。接下来你要对你所记录的数据进行分析。在“快速反应”里，你可以制作一个表格，列出每个人的性别及反应时间。你也可以算出每一组的平均反应时间，将结果进行对比。将每组人员的反应时间加起来，然后用总时间除以该组的人数，就可以得出平均反应时间。*后，你就可以得出结论，表明你的结果到底是验证了还是推翻了你的假设。 注意事项 一些科学实验可能存在危险。对于那些需要成年人帮忙才能完成的实验，比如那些涉及使用火柴、刀具或者其他锋利工具的实验，一定要请一位成年人帮忙。使用家中物品时，务必要先请示一下你的父母。实验结束后，请将你用过的东西收好，并整理、打扫你做实验的场地。优秀的科学家都非常细心谨慎，这样才能避免事故的发生。 当你在做一项体育运动时，不管你信不信，发挥主要作用的并不是你那浑身的肌肉，而是你的大脑，尽管你可能从来没有意识到这一点。大脑是神经系统的一部分。大脑、脊髓及各种神经构成了整个神经系统。神经细胞是神经系统*基本的结构和功能单位，具有联络和整合输入信息并传出信息的作用。神经系统是一个复杂的信息传递系统，它可以从全身各处收集信息，再把信息传递到全身各处。人体仅大脑就容纳了超过1000亿个神经细胞！感觉神经从人体周边环境收集信息后，就把这些信息转化为各种感觉，比如热、冷、触摸、按压及疼痛等，然后把这些信息传递给大脑，*后由大脑来决定做出何种反应。一旦大脑做出了合理的决策，就会把反应信息发布给运动神经，运动神经就会指挥肌肉运作起来。 本章的一些实验有助于你了解大脑和神经系统。因为在你做运动时，令你有优异表现的正是大脑和神经系统。 1快速反应 在很多运动里，你需要对某些事物做出极为迅速的反应。比如，你可能要击回一个以每小时100千米的速度飞过来的网球，或者朝着一个以同样速度投掷过来的棒球挥起你的球棒。从**眼看到球朝着你飞过来，到你把球打回去其实只是瞬间的事。 在那么短的时间里，你的大脑要指挥身体运动起来，而你的身体也要做出相应的动作。那么，这个过程到底历时多久？你的反应时间能否再缩短一些？试试下面这个实验你就能够知晓了。 原来如此 尺子下落一小段距离，你的助手会用拇指和食指抓住尺子。尺子下落的距离可以用来测试他的反应时间。反应时间，是指大脑把信息传达给身体的肌肉群，并由肌肉群做出动作时所需要的那段时间。 当尺子下落时，大脑的运动脑皮层会将一条信息传递给手指。这条信息沿着粗大的神经细胞束——脊髓传送，而脊髓就藏身于脊椎骨内。接着，这条信息会沿着从脊髓延伸出来的更小的运动神经束传递给手指肌肉群。这样，手指肌肉群就会接收信息，合拢手指，从而抓住尺子。 将本实验重复几次。随着实验次数的增多，你的助手在尺子下落时抓住尺子的距离是不是越来越短？多找几个朋友来做做这个实验。有些朋友的反应时间是不是比其他朋友要短一些？有些优秀的棒球投手能以144 ～ 160千米/ 时的速度投球。对于击球手而言，这意味着什么呢？ 这意味着，棒球只需在0.46 ～ 0.41 秒的时间内，就可以从投手的手中到达本垒板。如果你觉得大约需要花0.3秒来挥棒的话，那么击球手可能只有0.1～0.2 秒的时间决定何时挥棒，朝哪里挥棒，并且把信息传递给胳膊和手上的肌肉群。人体能够表现出这样的速度真的很神奇！ 2你的平衡感是由什么控制的 大脑控制着你身体的许多功能，这一点你可能从来都没有考虑过。比如说，大脑能让你的肺吸入或者呼出空气，还能让你眨眼睛，甚至你的平衡能力以及你身体的直立状态都由大脑所掌控。要想知道大脑是如何做到这一点的，就请试试下面这个实验吧。 找一块更长一点儿的木板，将木板平放在地面上。试着使身体保持平衡状态，然后开始从木板的一端走到另一端，看看你会不会从木板上掉下来。试着多练习几天，然后，看看自己走木板时会不会表现得好一些呢。几分钟以后你应该能够在木板上保持身体平衡。 原来如此 人的平衡感由内耳的部分构造所掌控。在2个充满淋巴液的囊里有小的颗粒神经细胞，这种细胞可以感知到哪个方向朝上，哪个方向朝下，而3个充满淋巴液的半规管可以感受到活动的状态。 感觉细胞位于半规管的底部，里面有细小的纤毛。当你站起身来，重力会将颗粒细胞向下拉。当颗粒神经细胞接触到纤毛时，纤毛就会把信息传递给大脑，告诉大脑你站起来了。比如说，当身体失去平衡开始向右倾斜时，重力就会把颗粒神经细胞拉到右侧。然后，纤毛就会把这一信息传递给大脑，告诉它你正在向右倾斜。大脑就会把信息传递给你脖子上的肌肉及两条腿的肌肉，让这两部分的肌肉尽量保持头部及身体的平衡。经过练习，你就能够得知身体需要做出怎样的调整才能达到平衡状态。当你从长木板的一端走向另一端时，你的身体也是通过类似的过程学习如何保持平衡的。 你知道吗？ 在女子体操运动中，平衡感是非常重要的。比赛用的平衡木长5米、宽10厘米，距离地面有1.25米。体操运动员在表演整套固定动作时，除了要保持身体平衡，从平衡木的一头走到另一头以外，还要求在平衡木上表演前空翻、后空翻、旋转及其他基本动作，而且必须保持身体平衡！这可是一项杰出的技能，不仅需要出色的平衡感，还需要多年的训练。