2 試題、答案與解析

2024年巴黎奧運會網(wǎng)球女子單打決賽中，湖北姑娘鄭欽文擊敗對手，成為首位奧運單打冠軍的亞洲球員，網(wǎng)球在運動過程中由于自身旋轉會產(chǎn)生一種“旋轉力”，如圖是網(wǎng)球與地面碰撞瞬間示意圖，網(wǎng)球的旋轉此時稱為上旋，所受“旋轉力”向下，忽略空氣阻力，下列說法正確的是

A.網(wǎng)球與地面接觸時所受摩擦力阻礙網(wǎng)球的運動
B.打出上旋球時，網(wǎng)球與地面接觸后，球的水平速度變大，沖擊力變強
C.打出下旋球時，網(wǎng)球與地面接觸后，球所受合外力較大
D.打出下旋球時，網(wǎng)球與地面接觸后，反彈的最大高度較低

參考答案：B

網(wǎng)球上旋時，網(wǎng)球與地面接觸時，相對地面向后運動，網(wǎng)球所受摩擦力向前，提供網(wǎng)球向前運動的動力，使網(wǎng)球水平速度增大，網(wǎng)球沖擊力增強；A錯誤，B正確；下旋球所受旋轉力向上，與重力方向相反，網(wǎng)球所受合力減小，豎直方向加速度較小，網(wǎng)球上升高度較高；C、D錯誤。

該題以奧運比賽中網(wǎng)球運動為情景，結合題目所給信息，分析網(wǎng)球受力，考查受力分析、力與運動關系等知識，要求學生能結合題干信息分析“旋轉力”的方向。

小知識

馬格努斯力是流體力學中的一種現(xiàn)象，以發(fā)現(xiàn)者馬格努斯命名。當一個旋轉的物體在流體中移動時，如果其旋轉角速度矢量與物體飛行速度矢量不重合，那么在與旋轉角速度矢量和移動速度矢量組成的平面相垂直的方向上將產(chǎn)生一個橫向力。這個力就是馬格努斯力，它會使物體的飛行軌跡發(fā)生偏轉。

馬格努斯力的計算公式是：F = Sρvω，其中F表示馬格努斯力，S是物體的特征面積，ρ是流體的密度，v是物體相對于流體的速度，ω是物體旋轉的角速度。

由于網(wǎng)球飛行時間很短，旋轉角速度的變化忽略不計，把旋轉角速度視為定值，可以發(fā)現(xiàn)馬格努斯力的大小和方向都與洛倫茲力類似，因此可以類比和借鑒帶電粒子在電磁正交場中運動的分析方式。