足球物理学:球内的空气量会影响它的运动距离吗?

所需材料及设备

• 足球
• 球泵
• 球形压力表
• 卷尺、米或尺
• 通货膨胀的针
• 甘油石油
• 一卷健身房地板胶带
• 标记
• 笔
• 坐标纸
• 数据图表

简介

这个足球科学展览项目的目的是让学生们熟悉足球中的空气量是如何影响用一致的力量踢足球的距离的基本信息。球内的气压越大，在施加力时，球能飞得越远。在进行研究的过程中，学生将了解到大气压力也可能影响球的飞行距离。学生将了解气压和摩擦力之间的关系:摩擦力越小，球就会飞得越远。学生将学习气压、重力、空气分子的压缩和膨胀、势能和动能等概念。

这个科学博览会的实验还有助于学生熟悉科学探究的基本过程，如使用对照，识别因变量和自变量，收集数据，展示数据，并对其发现的有效性和可靠性做出良好的判断。

研究条件

• 空气
• 摩擦
• 部队
• 空气压力
• 压缩空气分子
• 空气分子的膨胀
• 引力
• 能源
• 动能
• 压力计
• 空气泵

研究问题

• 我们如何测量气压?
• 海平面上的气压有多大?
• 球内的气压与球的飞行距离有什么关系?
• 当球被踢开时，球内的气压发生了什么变化?
• 大气压力会影响球的飞行距离吗?
• 摩擦力会影响球移动的距离吗?

开始背景研究的术语、概念和问题:

• 什么是控件?控制是在实验中没有改变的变量。
• 控件的目的是什么?它用来确定变量改变了什么。
• 什么是变量?变量是实验中可以改变的因素。
• 什么是自变量?自变量是实验中被改变的变量。
• 什么是因变量?因变量是由于自变量的变化而变化的变量。

实验的程序

1. 陈述你要在这个科学展览项目中调查的问题。
2. 创建并复制用于记录观察结果的数据表。
3. 收集你所有的材料。
4. 选择一名助手(另一名学生或家长)来帮助您收集数据。
5. 使用健身房的地板胶带，并标记出你要踢球的路径。
6. 为球选择三个气压等级，分别为低、中、高。使用压力表，在每次改变压力时，仔细检查足球的压力。注意:踢球时，尽量每次都用同样的力量踢球。每次让你的搭档标出球落在哪里。然后，测量距离并将数据记录在图表中。在每个压力级别重复此过程3次，然后取平均值并记录每个级别的结果。
7. 将数据制成折线图，记录Y轴上的压力差和X轴上的行进距离。
8. 记录你的结论并准备你的报告。包括以下所有内容:对问题的清晰陈述，你的假设，以及所用材料的列表。包括任何安全预防措施。描述所使用的程序。包括所有收集到的数据，包括所有的图表和图形。为了增加戏剧性的效果，你可以附上所使用材料的照片或你在进行调查过程中的照片。包括你使用的资料的参考书目。你可能希望评估一下你做了什么，并描述一下如果你再做一次这个项目，你会有什么不同的做法。你可能希望明年扩大这项研究。你还会用其他什么实验来研究足球的物理特性?

绘制数据图表

在实验的每个部分，使用图表来显示得到的数据，例如下面的样本:

图表1:观察结果:球飞了多远?

图表2:平均数据

参考书目

古德斯坦玛德琳。运动中的球的物理学，伯克利高地，新泽西州;Enslow出版商