人拿篮球为什么往上抛东西只往下掉,球离手之前和球离手之后机械能如何变化

篮球运动中常用到的物理原理,学霸打篮球专用!
篮球这种运动是物理迷最喜欢的,在运动场上你可以运用你所学的物理学定律为篮球运动增添一些新见解。我们已经看到一些关于篮球的抛物运动和碰撞、能量和动量等方面的互动软件或游戏。下面就向你介绍关于篮球运动的5项基本物理原理,看过之后应该会让你重新认识这项运动。
任何时候起跳,71%的时间你会停留在跳跃的上半段
一般人可能会认为起跳时上半段和下半段的滞留时间应该是一半对一半。
请再思考一下这个问题:在离开地面的那一刹那你身体的速度达到最快,随着你慢慢升高你的速度渐渐下降,直到你达到跳跃最高点,这一瞬间你的垂直方向速度为零。过了这个瞬间你的下落速度开始增加,直到你重新落地速度归零。
因为跳跃上半段是全程中速度较慢的一段区间,在这段距离停留的时间更长。
时间有多长?要算出这个数字,我们需要知道物体从静止状态下落的时间取决于离地距离的平方根。计算物体下落到1/2高度的时间,只要将离地距离(1/2)开平方,也就是71%。
篮球运动员的滞空感的原理就是他们71%的时间都在跳跃的上半程。
带球上篮或移动中射篮时,运动员需要将自己的速度加上篮球抛出的速度
现在想象一个人以匀速骑车直线前进,他沿垂直方向将篮球抛向空中,篮球离开他的手后,球和车依然以相同速度前进。
从骑车人看来,篮球是在骑车人前方落地?相同位置落地?后方落地?
你认为结果会怎样?
为了弄明白为什么篮球会和骑车人同步,让我们来思考17世纪时伽利略做过的一个实验。
想象一艘匀速行驶中的船,就和前面提到的自行车一样。站在船桅杆上的伽利略朝下方丢竖直落下一块石头,刚好落到桅杆底部,并不像伽利略以为的那样落在桅杆后面。
如果当时在岸边的人们目睹了这一幕,在他们眼中伽利略的船正在横向移动,石头的下落轨迹也是横向运动,除了向下运动之外,石头和船以相同速度横向前进。
相同的物理现象也发生在骑车人和篮球上。骑车人将篮球垂直抛起,篮球也保持了骑车人横向移动的速度。篮球落地时,依然会落在骑车人身上。
这条定律对篮球有什么启发呢?
当篮球运动员在运动中投篮时,也和骑车人一样,初学者篮球上篮往往失败的原因在于他们会将篮球往前送,而非垂直往上送。只要是受过训练的篮球运动员都知道带球上篮时篮球要向上方抛起。
同理,运动员由左向右移动时投篮,此时如果他们瞄准篮筐正中,篮球不会命中,而会偏向篮筐右侧。为了保证每次移动中投篮都命中篮筐,运动员需要将自身的速度加上篮球本身的速度,纠正投篮。
在伽利略之前亚里士多德认为万物的自然状态是静止,如果要移动某物需要一直有作用力作用于物体。以这种理论看来,伽利略不适合远距离投篮,灌篮狂魔更适合他,他的带球上篮水平应该也很弱。
伽利略的观点是正确的。他引入了惯性的概念——物体在没有任何作用力的情况下将保持原来的速度和方向。物体的自然状态不是静止,而是保持匀速运动。
后旋球在回弹时丧失能量更多,更容易弹入篮筐
篮球运动员要学会不用手掌而用指尖投篮。这种投篮方式更易于抓球,但更重要的原因在于,用指尖投出的篮球会自然而然向后旋转。NBA历史上最伟大的教练之一,人称"红衣主教"的阿诺德·奥尔巴赫说后旋决定了射篮。
"指尖有助于带动后旋,射出的球力道更绵软,‘幸运’程度也会提高。球命中篮筐后停住就是不错的后旋球。有些人说这是运气好,那为什么所有伟大的射手总是能投出这些所谓的好运球?"
奥尔巴赫的理论建立在角动量守恒之上,篮球离开运动员手中后仍然会以相同的速度旋转。那么,为什么后旋会有利于射篮呢?
要弄懂其中的原因,首先要想象一个不旋转的篮球。篮球碰到篮筐后受到篮筐的摩擦力作用,同时与篮筐的碰撞会削弱球的能量,让球速度变慢。
现在请想象一个后旋球。球的运动是两个方向运动的叠加——一方面球的中心部分在空中飞行,另一方面球围绕球中心旋转。两者相加,球的底部移动速度居然比之前更快。
这次,当底部触到篮板时,碰撞的速度比前一次更大。球受到比之前更大的摩擦力,丧失的能量更多,球的速度大大降低。从球员的角度看来,篮板附近的球越慢越容易弹进篮筐。
所以,后旋球更容易进篮筐靠的不是运气,而是物理学。
篮球拿在手上感觉比真实重量轻1.5%,因为篮球周围的空气会托起篮球
篮球被空气包围,空气深度越深,大气压也就越大。这意味着篮球底部的气压比上方的气压对篮球作用力更强。细微的气压差别向篮球提供了向上的浮力。根据阿基米德的浮力公式:F浮=m排×9.8m/s2=ρ液×V×9.8m/s2
填上对应数字后,我们发现篮球受到大约自身重量1.5%的向上的浮力。
换句话说,篮球比实际重量更轻是因为受到了空气浮力的作用。
旋转的篮球在运动路径中会变换方向,这是空气摩擦不均匀造成的
在空中飞行的篮球受到四种作用力,重力、浮力、阻力和马格纳斯力。最后一种马格纳斯力只在篮球旋转时才起作用。
1852年马格纳斯对炮弹发射后经常会偏折方向感到十分不解。他意识到炮弹在空中飞行旋转,受到的空气摩擦(或阻力)是不均匀的,所以炮弹受到的作用力也不均衡,这才造成了炮弹方向偏折。
马格纳斯效应对旋转行进的篮球会造成小小的影响,篮球的运动轨迹会弯曲。马格纳斯力也是棒球中曲线球的成因。
看过了这么么多篮球的物理知识,以后投篮的时候会不会感觉更有信心?或者更手忙脚乱?
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今日搜狐热点动能大小的影响因素:质量,速度.质量越大,速度越大,动能越大.重力势能大小的影响因素:质量,被举得高度.质量越大,高度越高,重力势能越大.只有动能和势能的相互转化时,机械能守恒.
解:把篮球抛向空中,忽略空气阻力,只有动能和势能的相互转化,机械能守恒,机械能不变.故选.
本题的重点是知道影响动能和重力势能的因素,同时理解能量守恒的实质.
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第一大题,第15小题
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试题分析:忽略空气阻力,篮球在上升和下降过程中,机械能和其它形式的能没有相互转化,机械能守恒,即机械能不变.所以选B.点评:物体在空中运动时,机械能和其它形式的能没有相互转化,机械能守恒.
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把篮球抛向空中,忽略空气阻力,如图所示的哪一幅图像能正确反映球离手后至落回地面前,机械能E与篮球离地高度h的关系
题型:单选题难度:中档来源:不详
D试题分析:把篮球抛向空中,忽略空气阻力,只有重力作用在篮球上,这时动能与重力势能之间相互转化,机械能守恒,所以在篮球高度发生变化时,机械能始终不变,符合题意的只有D;答案选D.
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据魔方格专家权威分析,试题“把篮球抛向空中,忽略空气阻力,如图所示的哪一幅图像能正确反映..”主要考查你对&&机械能与其他形式能量的转化&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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机械能与其他形式能量的转化
能量的转化形式:&&&& 有什么运动形式就有什么性质的能量,机械能是与物体的机械运动相关的能量。不仅动能和势能之间可以互相转化,在一定的条件下机械能还可以与内能、电能、光能、化学能、核能等等进行转化。如何判断机械能的形式:&&&&& 机械能有动能、势能两种形式,势能又分重力势能和弹性势能。判断一个物体具有哪种形式的机械能,应根据动能、重力势能、弹性势能的定义进行分析。例1:现有四种不同情景中的物体:①在水平冰面上滑行的冰块;②悬挂在教室屋顶上的日光灯;③钟表内被卷紧的发条;④发射升空的火箭。其中,______具有动能;____具有重力势能;______具有弹性势能(选填物体序号)。解析:动能是由于物体的运动而具有的能,故在水平冰面上滑行的冰块具有动能;重力势能是由于物体被举高而具有的能,故悬挂的日光灯具有重力势能;弹性势能是由于物体发生弹性形变而具有的能,故被卷紧的发条具有弹性势能;发射升空的火箭既在运动,又被举高,故它既具有动能,又具有重力势能。答案:①④②④③ 说明:重力势能具有相对性,通常是以水平地面为参考平面,认为位于水平地面的物体不具有重力势能(或重力势能为零),而位于高处或空中的物体都具有重力势能。如何判断机械能的变化:&&& 判定机械能的变化时,要同时判定动能与势能的变化,看两者的总和怎样变。例1下列事例中,物体机械能增加的是(&& ) A.随直升机匀速上升的救灾物资 B.落地又弹起的皮球 C.缓缓降落的“神舟“飞船返回舱 D.上升的滚摆解析:A中物资的动能不变,重力势能增加,所以机械能会增加;B中的皮球最终会静止在地面上,所以机械能会减小;C中返回舱的动能减小,重力势能减小,所以机械能会减小;D中的滚摆在转动过程中会与空气摩擦,有一部分机械能会转化成内能,所以机械能会减小。答案:A
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把篮球抛向空中,忽略空气阻力,如图哪一图象能正确反映球离手后至落回地面前机械能(E)与篮球离地高度(h)的关系.请解释说明.
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把篮球抛向空中,忽略空气阻力,只有动能和势能的相互转化,机械能守恒,机械能不变;所以A是正确的.故选A.
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(1)动能大小的影响因素:质量、速度.质量越大,速度越大,动能越大.(2)重力势能大小的影响因素:质量、被举得高度.质量越大,高度越高,重力势能越大.(3)只有动能和势能的相互转化时,机械能守恒.
本题考点:
考点点评:
本题的重点是知道影响动能和重力势能的因素,同时理解能量守恒的实质.
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