篮球运动员为何要跳射


来源:鞍山新东方 作者:中学部 日期:2009-07-09



篮球比赛中,当运动员跳射投入三分球(空心球)时,往往会引来观众的啧啧称赞。那么运动员为何要跳起投篮呢?是为了动作的美感,是为了躲避防守队员,还是跳跃真的有助于投篮?

为了验证跳跃有助于投篮,就先得知道怎样才可使篮球容易进篮圈.

经测量,标准篮圈的直径为2R=45cm,而标准篮球的直径为d′=24.6cm.

设篮圈的面积为S,篮球最大的横切面积为s.

所以说,如果篮球是垂直穿过篮圈的,“空心球”应是件轻而易举的事.

但由于篮圈距地面有一定的高度,篮球须经抛物线才进入篮圈,篮球在入篮圈前一点与圈的平面所成的入射角j是很难接近90°的。从篮球的角度看,不同的j角会使篮圈呈现出不同的形状.

如上图,以O为圆心过AB的圆为篮圈,O1O2O3所在的面为垂直于篮圈所在的面,取篮球为质点,以O1O、O2O、O3O三条入射线投入篮中。对于篮球,篮圈呈现出如图三种不同的形态.

r为球心到篮圈所在面的垂直高度,R为篮圈半径

故有:R*sinj=r

要把篮球投入篮圈,则必有d=2r大于篮球本身直径d′,即d>d′

\d=2r=2Rsinj>d′

代入得 j >33.1°

由此可见当入射角j>33.1°时,入射角j越大篮球入篮的机会越大.

因为篮球是以抛物线进篮圈的,设如图篮球投出时速度为v与水平方向成θ°夹角;(x1 ,y1)为篮圈中心座标;t为整个投篮过程所需时间;则用斜抛公式,可知:

将(1)代入(2)得

可知此函数为篮球运动的轨迹,要投篮成功,最好让球心经过(x1,y1),故代入(x1,y1),有

换成关于的方程

解之,得

又如前面所证θ>33.1°.

\只需考虑较大正根,故只取

为方便讨论y1与θ的关系,设投篮者离篮底约4m,即x1=4m,并将球在离地面h处以v=8m/s的速度投射,经测量篮圈离地3.05m,可知y1=3.05m-h.

分取h1=1.85m h2=1.95m h3=2.05m h4=2.15m代入计算,结果如下:

(取g = 9.8 m/s2)

h

y1=3.05-h

θ

1.85m

1.2m

67.9°

1.95m

1.1m

68.3°

2.05m

1.0m

68.6°

2.15m

0.9m

68.9°

可知,跳起高度h越大,则投射角θ越大,j′就越大,根据二次函数图象的对称性,入射角j就越大。

又文章开头所证入射角越大,篮球入篮圈的几率就越大。

所以,跳跃有助于投“空心球”得证。
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