备课资料抛体理论在体育中的应用 抛体理论在体育运动中有重要应用,用来定量描述初速度、初始角度以及初始高度对运动成绩的影响,并寻找它们之间的最佳组合
(1)基本方程 不失一般性,在此不考虑空气阻力以及转动引起的影响,运动是二维的,如图所示
设初速率为 v0,初始角为 α
于是 ① ②(2)滑步推铅球 铅球落地点比出手点低 Δh,将 y=-Δh 代入方程组②,可解出铅球飞行时间 T 以及投掷距离 s
所以 T=s= ③由此可见,影响投掷远度的物理量有 v0、α 和 Δh
增加初速率是提高成绩的关键,增加出手高度、选取合适出手角度也能提高投掷成绩
由式③可知,出手角的最佳值在 0°与 45°之间,其值可通过微分求极值而找到
对于滑步推铅球,v0与 α 要用三个独立变量:v1(球出手瞬时的水平助跑速度)、v2(推铅球速度)和θ(推力角)来表示:v0= ④α=arcsin(sinθ) ⑤将式④和⑤代入式③得到 s= (v1+v2cosθ)(1+) ⑥假设 v1、v2和 Δh 保持不变,将上式对 θ 微分求极值,经过数值计算可找到最佳推力角以及相应的最佳出手角
将世界优秀运动员的投球速率代入,并取 Δh=2
00 m,可算出最佳出手角在 37°左右,理论计算与实践相符
若令 Δh=0,由=0可得一组最佳角度近似而又简便实用的计算公式:θopt=arcsin ⑦αopt=arcsin(v2/v1)sinθopt
⑧(3)急行跳高 设 H1为离地瞬间身体重心距地面的高度,H2为重心腾空的最大高度,ΔH 为横杆到身体重心最高点的距离,则跳高成绩为 H=H1+H2-ΔH
由式①与式②可解出 H2=H=H1+-ΔH⑨由此可见,跳高运动员应努力做到:① 离地前瞬间要充分伸腿和躯干,尽可能提升重心
跳高运动员宜挑选腿长的人
② 提高蹬地起跳速度 v2
③ 起跳角 θ≈90°,腾起角 α≈70°—8