運動中的物理學:用物理角度解讀44項運動競技,讓你紀錄再突破!看賽事更有趣!

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望月修
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具体描述

  打破世界紀錄的祕密就藏在物理學中!
  懂得運用物理理論,締造世界紀錄不再是夢想!

  田徑、球類、水上運動、冰雪運動、格鬥武術,用不一樣的角度看運動:
  ◎人類百米賽跑的最快極限是9.21秒?
  ◎跑馬拉松就像在空中畫拋物線?
  ◎觀眾幫忙打拍子對選手跳遠有幫助?
  ◎籃球成功三分射籃的方法!
  ◎怎樣的游泳方式最理想?
  ◎為什麼衝浪選手看起來就像貼在波浪的斜面?

  物理即萬物之理。在我們生活的世界,大到宇宙間的天體運行,小到我們腳下的步伐,都遵循著已知或未知的規律。透過本書,我們可以發現原來運動和物理有著如此密切的關係,所有運動都蘊藏著「物理知識」,我們身體的每一個動作都可以用理論來解釋。只是平時的我們對此習以為常,並不知道它們為什麼會發生。比如,你知道為什麼運動員跳水時要手背朝下嗎?他們打出的乒乓球為什麼會轉彎?這些答案就藏在細節裡,這些細節只有物理學能告訴我們。

  本書正是從物理的角度解讀體育運動,探索每個運動項目背後的力學原理,幫助我們更了解運動,也更了解自己身體的力量。透過這些知識,找到提升運動技能的方法。

本書特色

  1、兼具趣味與實用性的物理知識,讓你找到運動技能的訣竅:

  所有運動都蘊藏著「物理知識」,我們身體做出的每一個動作都可以用物理來解釋。只是我們平常習以為常,只知道這些動作會發生,但不知道為什麼會發生。本書就是從這個角度出發,探索體育運動背後的力學知識,幫助我們更了解自己的身體力量。透過這些知識,我們能夠找到提升運動技能的方式,培養運動場上的戰略思維。

  2、包含44項奧運會項目及新興運動,不僅適合學生閱讀,也適合大眾讀者:
  本書完整講述了44項體育項目,有田徑、球類、水上運動、冰雪運動、格鬥武術等不同類別。不僅介紹了相應的物理原理,還加入了相關賽事的分析,更輔以詳細的公式計算與分析圖,讓讀者能更迅速直觀地理解內容。本書所涉及的體育運動多數為奧運會熱門項目。「世界紀錄可以打破嗎?」「要怎麼突破?」書中不時就以往奧運會各項目的比賽紀錄加以分析,解答冠軍選手奪冠的關鍵以及被超越的可能性與方法。如果能更了解體育規則,以及每項運動的原理,我們不只能在賽事場上強化技能,在觀賞賽事的同時,更能以不同角度觀看、增加更多樂趣。
好的,这是一份关于一本不同书籍的详细介绍。 书籍名称: 《深度学习与现代图像处理:从理论基础到前沿应用》 作者: 张伟,李娜 出版社: 科技前沿出版社 出版日期: 2023年10月 --- 图书简介 在信息爆炸的时代,图像数据已成为我们理解世界、驱动技术发展的重要载体。从自动驾驶的精确导航到医学影像的辅助诊断,再到人脸识别的快速认证,背后都离不开图像处理技术的强大支撑。然而,随着数据的日益复杂和应用场景的不断拓宽,传统的图像处理方法在面对海量、高维、非结构化数据时,其局限性日益凸显。 《深度学习与现代图像处理:从理论基础到前沿应用》正是应运而生的一本旨在系统梳理和深入探讨深度学习在图像处理领域最新进展的专业著作。本书不仅仅停留在概念的介绍,更致力于构建一个从经典理论到尖端实践的完整知识体系,帮助读者深刻理解现代图像处理范式的变革。 本书的核心价值在于其全面性、深度与前瞻性。 作者团队结合了多年的学术研究与工业实践经验,精心编排了内容结构,确保读者能够循序渐进地掌握核心技术。 第一部分:图像处理的基石与深度学习的桥梁 本书伊始,我们首先回顾了传统图像处理的经典理论,包括滤波、变换、特征提取等基础模块,这为理解深度学习如何超越这些方法奠定了基础。随后,重点深入讲解了深度学习的核心概念,如卷积神经网络(CNN)的结构原理、反向传播算法的数学推导,以及激活函数和优化器的选择策略。 特别地,我们详细分析了卷积操作的数学本质,阐释了它如何完美契合图像数据的局部相关性和平移不变性。通过对比传统特征提取器(如SIFT、HOG)与现代深度特征提取的效率和鲁棒性,读者能够清晰地认识到深度学习带来的范式转变。 第二部分:主流深度模型架构的精妙解析 本书的第二部分是本书的“硬核”所在,聚焦于当前图像处理领域最常用和最具影响力的深度学习模型架构。 卷积神经网络(CNN)的演进史: 从LeNet的开创性工作,到AlexNet在ImageNet上的突破,再到VGG、GoogLeNet(Inception系列)对网络深度的探索,以及ResNet(残差网络)对深度网络训练难题的解决,我们对每一代关键模型的内部结构、创新点和适用场景进行了细致的剖析,并提供了关键代码片段的伪代码解析。 高效性与轻量化网络: 针对移动端和边缘计算的需求,本书深入探讨了MobileNet(深度可分离卷积)和ShuffleNet等轻量级网络的设计哲学,强调了如何在保持较高精度的同时,大幅降低模型的计算复杂度和参数量。 超越CNN的探索: 我们也引入了视觉Transformer(Vision Transformer, ViT) 及其变体,详细解释了自注意力机制(Self-Attention)如何捕捉全局依赖关系,并对比了其与CNN在处理不同尺度特征时的优劣势。 第三部分:核心应用领域的深度实践 理论知识的最终目标是解决实际问题。本书的第三部分将前沿模型应用于图像处理的四大核心任务: 1. 图像分类与识别: 不仅覆盖了基础的图像识别,还深入讲解了迁移学习的策略,包括特征提取器冻结与微调、数据增强技术(如Mixup, CutMix)在高精度任务中的应用。 2. 目标检测与定位: 详细对比了两阶段(R-CNN系列) 和单阶段(YOLO系列、SSD) 检测器的原理差异。我们着重分析了最新版本的YOLO(如YOLOv7/v8)在速度和精度上的优化点,以及如何处理小目标检测难题。 3. 图像分割: 全面覆盖了语义分割(FCN、U-Net、DeepLab) 和实例分割(Mask R-CNN)。特别是针对医学影像和遥感图像分析,U-Net架构的跳跃连接(Skip Connection)在保留高分辨率细节信息方面的作用被详尽阐述。 4. 图像生成与超分辨率: 介绍了生成对抗网络(GANs) 的原理,包括DCGAN、CycleGAN等在图像风格迁移和无监督学习中的应用。此外,如何利用深度学习模型(如SRCNN、ESRGAN)实现图像细节重建和超分辨率放大,也是本章的重点内容。 第四部分:前沿挑战与未来展望 为了确保本书的前瞻性,最后一部分探讨了当前研究的热点和未来方向: 可解释性AI(XAI)在图像中的应用: 如何使用Grad-CAM等技术可视化模型的决策过程,增强图像分析结果的可信度。 联邦学习与隐私保护的图像数据处理: 探讨如何在不共享原始图像数据的前提下,利用分布式数据训练鲁棒的模型。 自监督学习(Self-Supervised Learning): 介绍MoCo、SimCLR等方法如何利用海量无标签数据进行预训练,以解决数据标注成本高昂的问题。 目标读者群: 本书面向具备一定编程基础(Python/PyTorch或TensorFlow)和基础数学知识(线性代数、微积分)的读者。它非常适合计算机视觉领域的硕士/博士研究生、在职的软件工程师、数据科学家以及希望系统性掌握深度学习在图像处理领域应用的高级技术人员。通过阅读本书,读者不仅能构建坚实的理论框架,更能掌握在复杂现实世界问题中部署高效、鲁棒的图像处理系统的能力。 《深度学习与现代图像处理》 是一本集理论深度、技术广度和实践指导性于一体的参考书,它将是您在数字图像智能处理道路上不可或缺的向导。

著者信息

作者簡介

望月修


  1954年生於東京。自北海道大學工學院畢業後,82年完成北海道大學研究所博士後期課程。曾任名古屋工業大學助理、北海道大學工學院講師,87年起開始擔任北海道大學助教。現為東洋大學理工學院教授。同為日本機械學會、日本流體力學會成員。1980年代後期受日本跳台滑雪代表隊之託,參與飛行姿勢分析,其後便持續研究流體力學、仿生技術、運動相關議題。參與研發的競技型泳衣更可見於2012年倫敦奧運及2016年里約奧運,其後開發的新泳衣及皮艇更預計投入2020年東京奧運。以「工學即是愛」為信念,致力投入生物醫學工程教學。有《水聲工程概論》、《學習!連接!機械工程》(朝倉書店)、《從生物體中學到的流體力學》(養賢社)、《物理眼中的生物世界》(コロナ社)、《用物理贏得奧運》、《超有趣!運動物理》(講談社)等多本著作及共著書籍。

譯者簡介

蔡婷朱


  台南人。專職日文口筆譯者。
  多本科普類譯作,喜歡徜徉在語言轉換世界中。

图书目录

前言

PART1  田徑
01 短距離  人類百米賽跑的最快極限是9.21秒?
02 長距離  跑馬拉松就像在空中畫拋物線?
03 跳高  想要過桿,就必須掌握到最合適的跳躍速度?
04 跳遠  只要加快助跑速度,騰空個1秒就能跳10m遠?
05 撐竿跳高  奔跑時的動能是能否跳出世界紀錄的關鍵?
06 鏈球  只要提高擲出時的角速度,讓旋轉半徑夠長,就能刷新世界紀錄?
07 標槍  用相當於馬拉松的速度助跑,朝53°方向擲出標槍就能刷新世界紀錄?

PART2  球類運動
08 足球(1)  什麼是控制足球的停球動作?
09 足球(2)  什麼是旋轉傳球、盤球?
10 足球(3)  什麼是角球?什麼又是頂球角度?
11 網球  旋球的旋轉速度、球速及摩擦間的關係?
12 棒球  犧牲觸擊時該如何收棒才能讓球速歸零?
13 籃球  射籃的軌跡與合理的地板傳球角度?
14 排球  什麼是雷諾數?為什麼能讓對手無法掌握無旋轉殺球的球路?
15 桌球  什麼是加強球旋轉力道、拉高升力的自旋效應?
16 羽球  很難預測球路的羽球該怎麼打?
17 高爾夫球  只有提高桿頭速度,才能讓球飛得更遠?

PART3  水上運動
18 游泳  怎樣才能減少形狀阻力、摩擦阻力以及造波產生的流動阻力?
19 花式游泳  能讓腳維持在水面上的撥水運動是什麼?
20 跳水  用怎樣的姿勢跳水才不會濺起水花?
21 衝浪  能讓衝浪選手看起來就像貼在波浪斜面上的祕密?
22 水肺潛水  什麼是能確保水中安全的氧氣瓶與調節器?
23 帆遊艇  船舶速度取決於調帆?
24 輕艇/加拿大式艇、愛斯基摩艇  艇身和槳的形狀會大幅影響速度?

PART4  冰上與雪上運動
25 冰壺  怎樣的策略才能夠預料到10局末的結果,獲得最終勝利?
26 花式滑冰  羽生選手4周跳的動力從何而來?
27 競速滑冰  該怎麼降低空氣阻力,打破小平選手的紀錄?
28 競速滑冰團體追逐賽  怎樣的隊形才能減少空氣阻力、提升推力?
29 高山滑雪  該如何掌握滑行路線,爭取那100分之1秒取勝?
30 越野滑雪  用雪仗撐地的力量比用腳蹬地還強大?
31 跳台滑雪  要學飛鼠姿勢,才能形成升力,飛得更遠?
32 雪板  雪的密度與滑行速度能讓雪板飄起來?
33 雪車  起跑時所有隊員施予的推力有助縮短滑行時間?

PART5  格鬥技、武道
34 拳擊  什麼是能提高衝擊力,擊倒選手的重擊?
35 柔道  能掙脫上四方固,袈裟固卻逃脫不了?
36 劍道  何謂用竹刀「擊刺部」打擊面部的殘心物理?
37 拔河  體重較重對拔河真的有幫助?
38 相撲  小兵力士有辦法提起巨漢力士?

PART6  新式運動、其他
39 彈翻床  只要彈起的速度夠快,能到達的最高點都一樣?
40 抱石  靠攀附姿勢和腳踩在岩塊的方式就能克服難關?
41 自行車  遇到急彎時,可以靠離心力和摩擦力保持平衡?
42 滑板  什麼是人板一體的高難度翻轉滑板技術?
43 滑翔傘&滑翔翼  兩個都是「滑翔」,那麼原理有何差別呢?
44 風箏  能靜止停在上空的蓋拉風箏以及必須和風相爭的日式風箏有趣之處在哪?
45 飛盤  怎樣才能成功把飛盤投擲到目標位置?
46 嘻哈舞  麥克傑克森靠身體的上下運動就能讓重心位移0.57m?

图书序言

  • ISBN:9786263204133
  • 叢書系列:知的
  • 規格:平裝 / 128頁 / 16 x 22.5 x 0.9 cm / 普通級 / 雙色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读

前言

  身為作者的我其實在年輕時,很不擅長球類運動,因為對於運動項目本身毫無所知。然而,就在2、3年前,不知道此情況的學生表示,「我們要打籃球,但是人數不夠,老師要不要加入呢」。我已經數十年沒碰籃球,所以有些不安,但實際參與後發現,我的控球能力竟然比國高中時更好,打起球來非常愉快,連我自己都很訝異。籃球,是把球投入籃框裡就能得分的競技,想要得分,就必須知道該採取怎樣的策略?該如何行動?自己在球隊裡扮演什麼樣的角色?這時我才發現,原來年輕時隊友把球傳來後(當時還無法順利接住球……),我只是胡亂地想把球投入籃框裡罷了。

  相同情況也曾發生在打高爾夫球的時候。當初只知道規則就是把球打進洞裡,人家叫我打,我就隨便挑了支球桿,出桿好多次,總算打完一輪18洞。不過,就在某天接觸迷你高爾夫後,我才真正搞懂高爾夫這項競技究竟在比什麼。因為這樣,我學會如何選球桿,知道該打球的哪個位置,打起來也變得有趣。

  我曾在電視上觀看印尼雅加達舉辦的第18屆亞運(2018年8月18日~9月2日)賽程中,日本U-21代表選手對決尼泊爾的足球預賽,面對2020年即將舉辦的東京奧運,這場比賽對年輕選手們而言還有一個目的,就是累積國際賽事經驗。我當初並沒打算針對一系列賽事的首戰品頭論足,最後日本以1比0獲勝,但說實在的,我完全看不出日本隊究竟採用了什麼策略。選手們看起來完全不知道在比什麼,反而像是被球追著跑,猶如我年輕時打籃球和高爾夫球的模樣。看來,選手們並沒有充分掌握到足球這項競技。

  相信還有不少人會遇到一種情況,那就是過去靠著自己的才能創造出不錯的紀錄,但隨著年紀增長,成績卻毫無進步。運動的方式照理說要隨著身體變化作調整,不過人往往會被侷限在過去的成功經驗裡,導致想變也變不了,最後不知該如何是好。前輩給的鼓勵也都是他們從自身經歷所學到的心得,所以提升技術的過程會憑藉著每個人不同的感覺。也因為我們很難脫口說出能給予實質幫助的話語,因此多半只能用「加油」「撐住」來精神喊話。相信不是只有我發現日本體育界這存在已久的現象。

  所有的運動基本上都一定看得見「物理」的影子。理論絕對屹立不搖,身體的律動能為此證明。我一路與物理學為友,享受當中的研究樂趣,面對喜愛運動的讀者時,我總會認為,各位若想具體理解自己接觸的運動項目,就該學習運動及力學所涉及的物理,並獲得操控其中的能力。透過理解,才能有效運用鍛鍊過的肌肉,再加上了解使用的道具特性,或許能夠展現出完全不同的做法。

  若讀者能透過本書,發現原來運動和物理有著非常密切的關係,並運用在各位所喜愛的運動項目中,那麼負責編輯本書的エディテ100的米田正基先生、日本文藝社的坂將志先生以及我都會備感欣喜。

用户评价

评分

这本书的标题听起来就让人热血沸腾,它成功地将我这个平时对运动只停留在“看热闹”层面的观众,变成了一个渴望深入了解背后原理的“技术宅”。翻开书页,首先被吸引的是那种将看似复杂的运动现象,用简洁明了的物理学原理来解释的叙事方式。它没有那种枯燥的公式堆砌,而是像一位经验丰富的老教练,一边让你亲自感受奔跑、跳跃的力量,一边告诉你空气阻力、动量守恒是如何在你的身体上发挥作用的。我尤其喜欢它对那些“教科书式”动作的拆解,比如短跑运动员起跑时身体的倾角如何最大化推力,或者篮球运动员投篮时弧线背后的抛物线方程,每一个细节都被解析得头头是道,让人恍然大悟。这不仅仅是知识的传授,更像是一种全新的观察世界的视角被开启了。以前看比赛,只知道“哇,好厉害”,现在则会下意识地分析:“这个发力点是不是有点问题?重心是不是稍微偏高了?” 这极大地提升了我观看体育赛事的乐趣,每一个进球、每一次过人,都因为多了这层理解而显得更加精妙和值得回味。它成功地搭建了一座桥梁,连接了冰冷的科学与火热的竞技场。

评分

这本书最令人称道的一点是它的广度与深度达到了一个绝佳的平衡。它涵盖的运动项目非常全面,从田径、游泳这些基础力量型运动,到一些技巧性极高的球类、甚至小众的水上运动,几乎无所不包。我最期待的部分是关于那些“非传统”运动的解析,比如攀岩时如何利用摩擦力和力矩来保持身体稳定,或者射箭时弓弦形变与能量释放的精确计算。这些内容往往是普通体育报道中被忽略的,但恰恰是决定胜负的关键。作者对每一个细节的挖掘都非常到位,引用了大量的真实案例和顶级运动员的数据作为佐证,使得论述充满了权威性。这种详实的支撑,让那些原本似乎玄乎的“运动天赋”,在物理定律面前,都变得可以量化、可以理解了。读完全书,我的运动知识储备量实现了爆炸性的增长,现在看任何体育新闻,都能立刻捕捉到背后的物理逻辑,简直像拥有了X光透视眼一样。

评分

坦白说,我原本以为这种“物理+运动”的组合可能会非常晦涩难懂,毕竟我的物理知识早就在大学毕业后被封存起来了。然而,这本书的编排和语言风格却出乎意料地亲切且富有画面感。作者显然深谙“寓教于乐”的精髓,他们擅长通过生活化的比喻和生动的场景来阐释抽象的概念。比如,当讨论到离心力和向心力时,书中描绘的不是实验室里的模型,而是F1赛车在弯道上如何与地心引力“角力”,或是花样滑冰运动员如何在高速旋转中控制平衡。这种代入感极强,让我感觉自己不是在学习理论,而是在亲身参与这些极限运动的解析过程。对于我这种运动盲来说,这简直是福音。它没有把我当成一个物理学博士来要求,而是把我当作一个充满好奇心的初学者,循序渐进地引导。读完之后,我感觉自己对人体运动的效率和极限有了一种全新的敬畏之心,那份对运动美的欣赏,已经从纯粹的感官愉悦,提升到了对机制之美的赞叹。

评分

这本书的价值远超一本单纯的体育读物,它更像是一本关于“如何优化效率”的通用指南。它教会我的不仅仅是关于运动的知识,更重要的是一种严谨的、基于证据的思维方式。它展示了人类的运动潜力是如何被物理规律所约束和塑造的。通过对运动员动作的分析,我开始反思自己在日常工作和生活中,哪些地方因为忽略了基础的力学原理而导致了能量的浪费或效率的低下。这本书的落脚点非常高明,它让你明白,无论是顶尖的跨栏运动员,还是我们普通人试图举起一个重物,本质上都是在和物理定律打交道。它激发了一种探究精神,让我渴望去测试、去验证书中所讲的每一个小小的物理现象。这是一种思维上的赋能,它让原本严肃的科学变得平易近人,让枯燥的公式充满了竞技的激情与人体的美感。

评分

说句实在话,这本书的阅读体验是流畅且充满惊喜的。它不像学术著作那样板着脸孔,而是带着一种探索未知的兴奋感。不同于市面上很多运动科普读物只是简单介绍规则或者八卦明星轶事,这本书是真正深入到“为什么”的核心。例如,关于游泳中的流体力学部分,它解释了“打腿”的推进效率与水流分离的关系,这一点我从未从教练那里听过。书中的图解和示意图设计得非常精巧,它们不是简单的装饰品,而是帮助理解复杂受力分析的关键工具,与文字的配合天衣无缝。每当遇到一个需要深入理解的结构时,视觉辅助材料总能及时出现,帮你构建出那个三维的物理空间模型。这种设计上的用心,极大地降低了理解门槛,让我即使在通勤途中也能快速吸收知识,而不是必须找一个安静的书桌才能翻阅。它真正做到了让物理学“活”了起来。

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