[物理小知識] 學物理會使打籃球變厲害？F=ma又與網球有什麼關係？

前言

你是否曾經想過，高中學習到的物理知識可以讓你在平時打網球、籃球和跳遠時達到更好的效果？是的，你沒有聽錯！現代的教育越來越重視學科間的綜合學習和跨領域的應用，而學習物理學正是一個能夠將理論知識完美應用到日常生活中的學科。你可能會覺得這兩者之間似乎毫無關聯，物理學僅僅是關於教科理論和實驗室實踐。然而，我們將深入研究物理學與這些運動之間的聯繫，探討運動的力學原理，如運動學和動力學，並解釋如何應用這些原理來改善你的運動技巧和策略，以科學角度贏過其他運動選手！

學懂物理使打籃球技術更上一層樓？

物理課堂中，我們學習到了伽利略引入的慣性概念——物體在沒有任何作用力的情況下將保持原來的速度和方向。物體的自然狀態不是靜止，而是保持勻速運動。

這就代表打籃球時，如果你希望籃球成功進入籃筐， 便需要將它向上拋起，而不是僅僅將其往前推。這是因為籃球在拋起後受到重力的作用，將沿著一個拋物線的軌跡運動。通過將籃球向上拋起， 才能夠糾正其下降的軌跡， 增加籃球進入籃筐的機會。

初學者籃球上籃往往失敗的原因在於他們直接將籃球往前送，而非垂直往上送。只要是受過訓練的籃球運動員就會明白，帶球上籃時籃球要向上方拋起。同理，運動員由左向右移動時投籃，此時如果他們瞄準籃筐正中，籃球不會命中，而會偏向籃筐右側，這是他們運動速度對投籃的影響。為了確保每次移動中的投籃都能准確命中籃筐， 運動員需要將自身的速度與籃球的速度相結合，以修正投籃的軌跡，瞄準正中的籃筐。

此外，在騰空過程中，運動員起跳後會有一段騰空過程，在這段時間內，運動員只受到重力的作用，其運動軌跡呈現出一個拋物線形狀。在這個過程中，重心能夠達到的高度和水平速度不會隨著運動員的姿勢而改變。然而，運動員可以通過調整自身的姿勢來增加身體的平衡性，這有助於他們在空中保持穩定。常見的空中姿勢包括蹲踞式、挺身式和走步式，運動員可以根據自己的需要選擇最適合的姿勢，以提高空中動作的穩定性和效果。

如想了解更多有關與拋物線及投籃有關的投射運動公式， 歡迎點擊此瀏覽我們的文章：DSE Physics文憑試物理 - 五個必識的物理實驗

如何選擇跳遠的最佳起跳角度?

在跳遠比賽中，選擇正確的起跳角度是取勝的關鍵之一。讓我們一起深入探討這個有趣的科學問題！

假設運動員重心高度為h，運動員起跳的速度為v，起跳速度與水平面的夾角為θ，運動員在空中運動的時間為t，根據牛頓運動定律可得到：

如果忽略起跳時和落下時的高度變化，公式為

因此當θ為45度時，水平距離s最大，但是由於受到空氣阻力作用，實際起跳角度略小於45度，這也解釋了為什麼在跳遠比賽中，起跳角度通常在38度到45度之間。另外，為了減小空氣阻力，在跳遠前老師會讓學生將寬松的校服脫掉，減小受力面積，從而減小阻力。

跳遠不僅是一項體育運動，它也涉及到物理科學中的運動學原理。通過深入瞭解這些原理，我們可以更好地理解如何選擇最佳的起跳角度，從而在比賽中取得更好的成績！

網球的碰撞：質量、力量和彈性缺一不可！

在網球比賽中，當網球拍和網球碰撞時，會產生一個神奇的力量，改變它們的運動狀態，這便與牛頓第二運動定律的公式有關。

根據牛頓第二運動定律，改變一個物體運動狀態所需要的力量，不論是加速或減速的力量，都與它的質量有關：

F=ma

其中：

• F是改變運動狀態的力量；

• m是質量；

• a是加速度。

這意味著對於質量更大兩倍的物體，我們需要兩倍的力量來令它加速或減速。

當兩個移動的物體碰撞時，會釋放出一定的動能，這取決於它們的質量和速度（動能等於質量的一半乘以速度的平方）。由於網球和球拍上的網線都是彈性材料，在撞擊的時候能夠保留一定的動能，並將其轉換成彈性能量，然而，由於摩擦的存在，部分潛在的彈性能量會被消耗並轉化為震動和熱能。在網球和網線的碰撞中，大約有45%的彈性能量會損失。這樣的損失是網球規則中所要求的，可以防止網球跑太快和變得太危險，維護比賽的安全性。

另外，在選擇適合自己的球拍時，球員通常會試用多種不同的球拍型號。這是因為沒有一把完美的球拍，每個球拍都有自己的特點和性能。球員會尋找最適合自己的球拍，發揮他們的技巧和能力。

瀏覽這篇文章，了解更多牛頓第二運動定律 (Newton’s Second Law)的解釋及考試應用：

【DSE Physics】9個高中考試常用公式。了解物理與日常生活的關聯， 以有趣的方式學習物理！

總結

網球、籃球和跳遠這些運動不僅僅是鍛煉身體和娛樂的方式，它們與學習物理學密切相關。通過理解運動的基本物理原理，你將能夠更精確地掌握球的速度和角度，提高你的投籃準確性，甚至在跳遠時達到更遠的距離。這些物理原理將成為你提升運動技能的強大夥伴，讓你在場上獨步全場。因此，我們鼓勵大家在學習物理的同時，積極參與這些運動，將理論知識與實踐應用相結合。我們相信這將有助於學生們更好地理解和應用物理學的原理，同時享受運動的樂趣！

無論你是即將DSE的應考學生，還是對物理有興趣的科學愛好者，我們誠摯地邀請您一同探索物理學和運動之間的奇妙連結。讓我們一起啟發思維，培養技能，並激發無限潛能！

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