乒乓球运动中的力学原理研究综述
摘要:乒乓球运动在我国深受欢迎,而在乒乓球运动中包含了非常多的物理力学原理,作为未来的物理老师,我们应密切关注生活中的物理现象并对其进行分析,并在物理教学实践中引入生活中常见的物理现象,增强物理教学的直观性和形象性,促使学生对相关物理知识形成更加深入的理解和认识。本综通过对不加旋转以及带旋转的乒乓球的运动过程中的受力做分析研究,探究其运动规律,并举例说明了几种旋转球的运行轨迹及其原因。
关键词:乒乓球;马格努斯力;旋转;运动轨迹
- 文献综述开展的背景
乒乓球运动具有速度快、趣味性强、所需器材简单,且对参与者身体素质的限制较小等特点,因此在我国深受欢迎,也成为了我国的国球。乒乓球运动中包含了非常多物理力学原理,而从生活中发现物理知识,并将物理知识应用到生活实践中是新时期物理课程改革的重要思想,所以作为未来的物理老师,我们应密切关注生活中的物理现象并对其进行分析,并在物理教学实践中引入生活中常见的物理现象,增强物理教学的直观性和形象性,促使学生对相关物理知识形成更加深入的理解和认识。本篇综述意图对不加旋转以及带旋转的乒乓球的运动过程中的受力做分析研究,探究其运动规律,并举例说明了几种旋转球的运行轨迹及其原因。
- 不转球的运动原理
若乒乓球在运动过程中不发生旋转,仅仅产生平动,那我们就称之为不转球。相较于旋转球,不转球的受力情况很容易分析。
(一)不转球的受力特点
不转球运动过程中的受力主要有两个来源,一是竖直向下的重力,二是空气对其的作用力。在研究空气对乒乓球的作用力时,我们首先要认识到空气阻力的存在,这主要源于乒乓球与空气之间的相对运动,其具体大小受乒乓球的直径及运动速度、空气的密度和黏滞系数等因素的影响;其次是基于伯努利方程的有关思考,不转球在空气中属于平动,其每一部分的运动状态都一致,结合空气流动的对称性特点,我们可以判断球上方与下方对称位置的空气有着相同的流速,球的上下两侧有着相同的压强,因此乒乓球将不再受到空气流动所产生的其他力。
(二)不转球的运动轨迹特点
杨学贵在他的研究中结合受力分析了不转球的运动轨迹。如果不转球被击出之后,不考虑其所受空气阻力的影响,则其在重力作用下将进行最为单一的抛体运动,所生成的轨迹就是拋物线。如果考虑空气阻力的影响,那么这一阻力将阻碍物体的相对运动,即导致其速度减小,最终不转球的运动轨迹与之前的轨迹相比,可以发现由于空气阻力的存在导致乒乓球能量发生损失,轨迹有着这样的特点:落点较近,反弹高度较低,轨迹下降部分比较陡峭【1】。
