抛体运动(projectile motion)是指物体以一定初速度被抛出后仅在重力作用下进行的运动,其初速度不为零且忽略空气阻力影响,属于理想化物理模型。根据初速度方向与重力方向的关系,可分为
匀变速直线运动(竖直上抛、竖直下抛)或
匀变速曲线运动(平抛、斜抛)。该运动的研究方法基于运动的合成与分解原理,平抛运动可分解为水平匀速直线运动和竖直自由落体运动,斜抛运动分解为水平匀速运动和竖直上抛运动。分解过程需结合运动独立性与独立作用原理,对初速度、加速度及位移进行正交或非正交分解。当前研究已拓展至考虑地球自转和空气阻力的复杂情况,并采用
MATLAB数学工具等实验手段进行建模分析。
1. 物理上提出的“抛体运动”是一种理想化的模型,即把物体看成
质点,抛出后只考虑重力作用,忽略空气阻力。
2. 物体在做抛体运动时,只受到重力作用。
3. 抛体运动加速度恒为重力加速度g,加速度恒定,则在相等的时间内速度变化的量相等,即,并且速度变化的方向始终是竖直向下的。抛体运动一定是
匀变速运动,如果初速度的方向和重力方向在同一条直线上,物体将做
匀变速直线运动,加速度大小为g;如果速度的方向和重力的方向不在同一条直线上,物体将做
匀变速曲线运动,物体加速度的大小也为g。这是因为物体只受重力,加速度大小恒定为g,且方向竖直向下。
1. 最常用的分解方法是:平抛运动水平方向上是匀速直线运动,竖直方向上是自由落体运动;
斜抛运动水平方向上是匀速直线运动,竖直方向上是竖直上抛运动。
2. 在任意方向上分解:有
正交分解和非正交分解两种情况,无论怎样分解,都必须把运动的独立性和独立作用原理结合进行系统分解,即将初速度、受力情况、加速度及
位移等进行相应分解。
1. 水平方向初速度:v0
2. 水平方向速度:
3. 竖直方向速度:
4. 水平方向位移:
5. 竖直方向位移:
6. 合速度:
7. 合速度方向与水平夹角α满足:
8. 合位移:
9. 位移方向与水平夹角β满足:
1. 水平方向初速度:v1(初始方向为正)
2. 竖直方向初速度:v2(竖直向上为正)
3. 水平方向速度:
4. 竖直方向速度:
5. 水平方向位移:
6. 竖直方向位移:
7. 合速度:
8. 合速度方向与水平夹角α满足:
9. 合位移:
10. 位移方向与水平夹角β满足: