关键概念
物理学
运动
重力
阻力
角度
引言
你有没有见过橄榄球比赛中长距离的制胜传球，棒球运动员从外野投球回内场，或者足球守门员将球一直踢到球场另一端？所有这些动作都涉及到运动员试图尽可能远地投掷或踢球。这些投掷和踢球背后有一些科学原理。有时，关键在于角度。角度会影响投掷或踢球能将球带多远。你应该进行浅投（直接向外，与地面平行）、陡投（将球高高地抛向空中）还是介于两者之间的投掷？尝试这个体育科学项目来找出答案！
背景
被投掷、踢出或以其他方式发射到空中的物体称为抛射体。研究抛射体如何在空中运动的学科称为抛射体运动。当抛射体被发射时，它具有初始速度（其速度和运动方向）。然而，当抛射体在空中运动时，它会受到重力的作用，这会导致它向地球方向移动。它还会受到空气阻力的作用，这会减慢抛射体的速度。
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当空气阻力非常低时，抛射体的运动轨迹呈抛物线形——一种数学曲线。（您可以在互联网上搜索“抛物线”以查看其外观。）球的路径（称为其轨迹）将决定它在落地前能走多远。调整球的初始角度并保持其初始速度恒定是找出将球尽可能远地投出的最佳角度的一种方法。在这个实验中，您将尽可能用力地投掷球，同时改变球相对于地面的初始角度。您认为哪个角度能使球飞得最远？
材料
您选择的运动球（棒球、网球、足球等）
用于投球的大片空旷区域
三种不同的物体各三个，用于标记球在地面上的落点（例如，三根棍子、三块石头和三个高尔夫球）
助手
准备
确保您有一个大的空旷区域可以投掷，并且没有其他人或物体挡路。
在开始实验前做一些伸展运动或热身运动——这将涉及大量的投掷！
在您的大片空旷区域中选择一个站立的位置。在地面上标记一个位置，以便您知道始终从该位置投球。
选择一个投球方向。（如果今天是刮风天，请确保您选择相对于风的稳定方向。）
您认为哪种类型的角度会获得最远的距离——浅角度、陡角度还是中等角度？
步骤
尽可能用力地向前投掷球，角度“浅”——尽可能与地面平行。如果您熟悉用度数测量角度，请想象尝试以大约 15 度角相对于地面投掷球。你能想到什么时候这种类型的投掷是最好的吗？
让您的助手标记球的落点（例如，用一块石头）。
以该角度重复投掷两次。尽量始终如一地尽可能用力投掷球，以使其初始速度恒定。让您的志愿者标记每次投掷。您认为至少执行几次相同的测试为什么很重要？
现在，以大约 45 度的“中等”角度（向外和向上）重复该步骤三次。记住要尽量始终如一地尽可能用力投掷球。为这些投掷的落点使用不同的标记物。这个距离与浅角度相比如何？
现在，对大约 75 度的“陡峭”角度（在空中和稍微向前，但不是直接向上）执行相同的操作。您认为这次投掷距离与其他投掷距离相比如何？记住要尽量始终如一地尽可能用力投掷球。为这批投掷使用另一种不同的标记物。
现在，通过查看标记物来分析您的实验结果。哪些投掷距离最远？如果您想尽可能远地投掷球，您认为哪个角度是最好的？
额外内容：尝试使用不同类型的球进行实验。您认为球的大小、重量和形状将如何影响最远投掷的最佳角度？您得到了不同的结果吗？
额外内容：重复练习，这次改为踢球。您认为这些角度会产生相对相似的距离吗？您得到的结果与投掷球时不同吗？
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观察和结果
在大多数情况下，您应该看到中等的 45 度角使球飞得最远。当您以非常浅的角度投掷球时，重力会将其向下拉，并且地面更近，这会更快地结束投掷，因此它没有足够的时间向前移动那么远。当您以非常陡峭的角度投掷球时，其大部分速度都指向向上而不是向前，因此它没有太大的向前进展。
然而，根据球的类型及其受到的空气阻力大小，您可能会看到不同的结果。具有很大空气阻力的球（例如，塑料高尔夫球）在空中停留很长时间后可能会显着减速，因此它实际上可能会以较浅的角度飞得更远。
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