乒乓球受力分析

1、研究问题：乒乓球运动研究问题：乒乓球运动 在地面上放置一个乒乓球，用手压一侧，乒乓球在地面上放置一个乒乓球，用手压一侧，乒乓球沿地面弹出去后，滚回来。分析其物理过程。沿地面弹出去后，滚回来。分析其物理过程。 提示：提示：第一阶段：乒乓球获得初始质心动量、转动角动量第一阶段：乒乓球获得初始质心动量、转动角动量 分析作用在乒乓球上的力（矢量）、力矩、作分析作用在乒乓球上的力（矢量）、力矩、作用时间、乒乓球受力分析（静摩擦系数）、产生的用时间、乒乓球受力分析（静摩擦系数）、产生的质心动量、乒乓球角动量质心动量、乒乓球角动量 红双喜第二阶段：乒乓球向前运动第二阶段：乒乓球向前运动 分析乒乓球向前运动过

2、程中，受到的力（重分析乒乓球向前运动过程中，受到的力（重力、支撑力、滑动摩擦力、滚动摩擦力）、判别力、支撑力、滑动摩擦力、滚动摩擦力）、判别乒乓球运动方式（滑动、滚动）、最远距离乒乓球运动方式（滑动、滚动）、最远距离 红双喜第三阶段：乒乓球向回运动第三阶段：乒乓球向回运动 分析乒乓球向回运动过程中，受到的力（重分析乒乓球向回运动过程中，受到的力（重力、支撑力、滑动摩擦力、滚动摩擦力、其它阻力、支撑力、滑动摩擦力、滚动摩擦力、其它阻力）、判别乒乓球运动方式（滑动、滚动）、加力）、判别乒乓球运动方式（滑动、滚动）、加速距离速距离 扩展研究扩展研究（1 1）手施加给乒乓球力方向偏离乒乓球质心面）手施

3、加给乒乓球力方向偏离乒乓球质心面（2 2）手施加给乒乓球力过大，造成乒乓球跳跃）手施加给乒乓球力过大，造成乒乓球跳跃红双喜第一阶段：力作用在乒乓球上阶段第一阶段：力作用在乒乓球上阶段力在过质心平面，大小力在过质心平面，大小F，与水，与水平方向夹角平方向夹角 ，与切线夹角，与切线夹角 力的作用时间力的作用时间 t乒乓球受到的重力乒乓球受到的重力 mg，支撑力支撑力 N，静摩擦力，静摩擦力 f乒乓球受力分析：力作用点坐标（乒乓球受力分析：力作用点坐标（x0、y0）xROFy F水平分量、摩擦力对质心产水平分量、摩擦力对质心产生的动量生的动量0cmtsinFmgFcos第一阶段：力作用在乒乓球上阶段

4、第一阶段：力作用在乒乓球上阶段xROFy 设设 t 时间内，乒乓球没有动时间内，乒乓球没有动重力、支撑力不产生冲量重力、支撑力不产生冲量平动分析平动分析fmtsinFmgFcosc0第一阶段：力作用在乒乓球上阶段第一阶段：力作用在乒乓球上阶段F 切向分量、摩擦力产生的角动量切向分量、摩擦力产生的角动量xROFy 002mR32JtRsinFmgcosF 角如角如何求何求？重力、支撑力不产生冲量矩重力、支撑力不产生冲量矩232mRJ 转动分析转动分析f2mRtRsinFmgcosF230第二阶段：乒乓球向前运动分析第二阶段：乒乓球向前运动分析乒乓球受力分析乒乓球受力分析:受到的重力受到的重力 m

5、g 和支撑力和支撑力 N，滑动摩滑动摩擦力擦力 f = 1mg。 1为乒乓球滑动摩擦系数（为乒乓球滑动摩擦系数（滑动摩擦滑动摩擦力力 远远大于滚滑动摩擦力远远大于滚滑动摩擦力 ，忽略滚滑动摩擦力，忽略滚滑动摩擦力 ）乒乓球质心运动分析乒乓球质心运动分析乒乓球质心作匀减速直线运动乒乓球质心作匀减速直线运动滑动摩擦力产生质心加速度（其它力不产生）滑动摩擦力产生质心加速度（其它力不产生）红双喜第二阶段：乒乓球向前运动分析第二阶段：乒乓球向前运动分析乒乓球质乒乓球质心运动心运动2210t gt xc运动到最运动到最远点时间远点时间1100t gcga1t gc10gtc101运动到最运动到最远距离远距

6、离221110t gt Lc红双喜乒乓球转乒乓球转动（逆时动（逆时针方向）针方向）2210t t 3/mR2JmgRM2111乒乓球到最远乒乓球到最远点时的角速度点时的角速度1t 101第二阶段：乒乓球向前运动分析第二阶段：乒乓球向前运动分析乒乓球转乒乓球转动分析动分析乒乓球在质心作匀减速直线运动的乒乓球在质心作匀减速直线运动的同时，作逆时针匀减速转动同时，作逆时针匀减速转动R2g311红双喜第三阶段：乒乓球向回滚动分析第三阶段：乒乓球向回滚动分析过程一：质心速度从过程一：质心速度从0增加到等于半径角速度增加到等于半径角速度过程二：小球匀速滚动（纯滚动）过程二：小球匀速滚动（纯滚动）红双喜第三

7、阶段：乒乓球向回滚动分析第三阶段：乒乓球向回滚动分析过程一：质心速度从过程一：质心速度从0增加到等于半径角速度增加到等于半径角速度该过程乒乓球滑动该过程乒乓球滑动+转动转动乒乓球受力分析乒乓球受力分析:受到的重力受到的重力 mg 和支撑力和支撑力 N，滑动摩滑动摩擦力擦力 f = 1mg。 1为乒乓球滑动摩擦系数（为乒乓球滑动摩擦系数（滑动摩擦滑动摩擦力力 远远大于滚滑动摩擦力远远大于滚滑动摩擦力 ，忽略滚滑动摩擦力，忽略滚滑动摩擦力 ）乒乓球质心作匀加速直线运动乒乓球质心作匀加速直线运动滑动摩擦力产生质心加速度（其它力不产生）滑动摩擦力产生质心加速度（其它力不产生）红双喜第三阶段：乒乓球向回

8、滚动分析第三阶段：乒乓球向回滚动分析过程一：质心速度从过程一：质心速度从0增加到等于半径角速度增加到等于半径角速度乒乓球质乒乓球质心运动心运动221t gLxga1dtdxt g 10txLtdt gdx01重新定计重新定计时零点时零点红双喜第三阶段：乒乓球向回滚动分析第三阶段：乒乓球向回滚动分析过程一：质心速度从过程一：质心速度从0增加到等于半径角速度增加到等于半径角速度乒乓球转乒乓球转动动3/mR2JmgRM2221dtdR2g3212tdtR2g3d0121重新定计重新定计时零点时零点tR2g311红双喜第三阶段：乒乓球向回滚动分析第三阶段：乒乓球向回滚动分析过程一：质心速度从过程一：质

9、心速度从0增加到等于半径角速度增加到等于半径角速度31131t2g3Rgt过程一结束时过程一结束时Rgg3Rt1113222231t gLx统一统一计时计时111122tgg3Rt3113tR2g3红双喜乒乓球做无滑动，纯滚动时，滚动摩擦力不作功！乒乓球做无滑动，纯滚动时，滚动摩擦力不作功！这时其它阻力不能忽略！所以乒乓球不会永远滚动这时其它阻力不能忽略！所以乒乓球不会永远滚动!第三阶段：乒乓球向回滚动分析第三阶段：乒乓球向回滚动分析过程二：小球匀速滚动（纯滚动）过程二：小球匀速滚动（纯滚动）如果设其它阻力为如果设其它阻力为 f ,作用在地面可以前面的方法处理作用在地面可以前面的方法处理!红双

10、喜扩展内容扩展内容1 1：力不过质心平面：力不过质心平面将力分解为乒乓球质心面（力作用点和乒乓球质心所在平将力分解为乒乓球质心面（力作用点和乒乓球质心所在平面）分量和垂直乒乓球质心面分量面）分量和垂直乒乓球质心面分量乒乓球质心面分量产生的运动分析同上乒乓球质心面分量产生的运动分析同上垂直乒乓球质心面分量给乒乓垂直乒乓球质心面分量给乒乓球产生另一个初始角动量，它球产生另一个初始角动量，它产生的转动规律可以按照上述产生的转动规律可以按照上述方法分析（匀减速转动）。方法分析（匀减速转动）。F乒乓球的运动是这两个运动乒乓球的运动是这两个运动的合成的合成扩展内容扩展内容2 2：力过大造成乒乓球跳跃：力过大造成乒乓球跳跃产生乒乓球跳跃的原因，作用力向下分量过大，造成乒乓产生乒乓球跳跃的原因，作用力向下分量过大，造成乒乓球较大形变。乒乓球恢复形变时给地面的作用力大于乒乓球较大形变。乒乓球恢复形变时给地面的作用力大于乒乓球重力。球重力。分析要点：分析要点：（1）乒乓球作用力与形变关系（可按弹簧近似）乒乓球作用力与形变关系（可按弹簧近似）（2）乒乓球恢复形变时间（查别人的研