關鍵概念
物理學
運動
重力
阻力
角度
引言
你有沒有見過橄欖球比賽中長距離的制勝傳球，棒球運動員從外野投球回內場，或者足球守門員將球一直踢到球場另一端？所有這些動作都涉及到運動員試圖儘可能遠地投擲或踢球。這些投擲和踢球背後有一些科學原理。有時，關鍵在於角度。角度會影響投擲或踢球能將球帶多遠。你應該進行淺投（直接向外，與地面平行）、陡投（將球高高地拋向空中）還是介於兩者之間的投擲？嘗試這個體育科學專案來找出答案！
背景
被投擲、踢出或以其他方式發射到空中的物體稱為拋射體。研究拋射體如何在空中運動的學科稱為拋射體運動。當拋射體被髮射時，它具有初始速度（其速度和運動方向）。然而，當拋射體在空中運動時，它會受到重力的作用，這會導致它向地球方向移動。它還會受到空氣阻力的作用，這會減慢拋射體的速度。
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當空氣阻力非常低時，拋射體的運動軌跡呈拋物線形——一種數學曲線。（您可以在網際網路上搜索“拋物線”以檢視其外觀。）球的路徑（稱為其軌跡）將決定它在落地前能走多遠。調整球的初始角度並保持其初始速度恆定是找出將球儘可能遠地投出的最佳角度的一種方法。在這個實驗中，您將盡可能用力地投擲球，同時改變球相對於地面的初始角度。您認為哪個角度能使球飛得最遠？
材料
您選擇的運動球（棒球、網球、足球等）
用於投球的大片空曠區域
三種不同的物體各三個，用於標記球在地面上的落點（例如，三根棍子、三塊石頭和三個高爾夫球）
助手
準備
確保您有一個大的空曠區域可以投擲，並且沒有其他人或物體擋路。
在開始實驗前做一些伸展運動或熱身運動——這將涉及大量的投擲！
在您的大片空曠區域中選擇一個站立的位置。在地面上標記一個位置，以便您知道始終從該位置投球。
選擇一個投球方向。（如果今天是颳風天，請確保您選擇相對於風的穩定方向。）
您認為哪種型別的角度會獲得最遠的距離——淺角度、陡角度還是中等角度？
步驟
儘可能用力地向前投擲球，角度“淺”——儘可能與地面平行。如果您熟悉用度數測量角度，請想象嘗試以大約 15 度角相對於地面投擲球。你能想到什麼時候這種型別的投擲是最好的嗎？
讓您的助手標記球的落點（例如，用一塊石頭）。
以該角度重複投擲兩次。儘量始終如一地儘可能用力投擲球，以使其初始速度恆定。讓您的志願者標記每次投擲。您認為至少執行幾次相同的測試為什麼很重要？
現在，以大約 45 度的“中等”角度（向外和向上）重複該步驟三次。記住要儘量始終如一地儘可能用力投擲球。為這些投擲的落點使用不同的標記物。這個距離與淺角度相比如何？
現在，對大約 75 度的“陡峭”角度（在空中和稍微向前，但不是直接向上）執行相同的操作。您認為這次投擲距離與其他投擲距離相比如何？記住要儘量始終如一地儘可能用力投擲球。為這批投擲使用另一種不同的標記物。
現在，透過檢視標記物來分析您的實驗結果。哪些投擲距離最遠？如果您想盡可能遠地投擲球，您認為哪個角度是最好的？
額外內容：嘗試使用不同型別的球進行實驗。您認為球的大小、重量和形狀將如何影響最遠投擲的最佳角度？您得到了不同的結果嗎？
額外內容：重複練習，這次改為踢球。您認為這些角度會產生相對相似的距離嗎？您得到的結果與投擲球時不同嗎？
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觀察和結果
在大多數情況下，您應該看到中等的 45 度角使球飛得最遠。當您以非常淺的角度投擲球時，重力會將其向下拉，並且地面更近，這會更快地結束投擲，因此它沒有足夠的時間向前移動那麼遠。當您以非常陡峭的角度投擲球時，其大部分速度都指向向上而不是向前，因此它沒有太大的向前進展。
然而，根據球的型別及其受到的空氣阻力大小，您可能會看到不同的結果。具有很大空氣阻力的球（例如，塑膠高爾夫球）在空中停留很長時間後可能會顯著減速，因此它實際上可能會以較淺的角度飛得更遠。
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