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高中物理:平拋運(yùn)動(dòng)中的三個(gè)結(jié)論及應(yīng)用

 鄉(xiāng)巴佬 2018-07-16

結(jié)論1:將物體從豎直面內(nèi)直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)以初速度水平拋出(不計(jì)空氣阻力),當(dāng)它到達(dá)B點(diǎn)時(shí),速度的反向延長(zhǎng)線與x軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)等于B點(diǎn)橫坐標(biāo)的一半。

證明:如圖1所示,B點(diǎn)是做平拋運(yùn)動(dòng)的物體軌跡上的一點(diǎn)。作B點(diǎn)的切線,與x軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(,0)。設(shè)物體的初速度為,經(jīng)過(guò)時(shí)間t,豎直分速度為,豎直方向的分位移為,物體在B點(diǎn)的速度與水平方向的夾角為α,則

由圖1知

由于,故,即。


例. 圖2為一物體做平拋運(yùn)動(dòng)的x-y圖象。物體從O點(diǎn)拋出,x、y分別表示水平和豎直位移。物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的任一點(diǎn)P(x,y)速度的反向延長(zhǎng)線交于x軸的一點(diǎn),則這一點(diǎn)的橫坐標(biāo)為( )

A.x

B.0.5x

C.0.3x

D.無(wú)法確定

解析:由結(jié)論1可知,某點(diǎn)速度方向的反向延長(zhǎng)線與x軸的交點(diǎn)的坐標(biāo)為這一點(diǎn)的橫坐標(biāo)的一半,故B正確。

結(jié)論2:平拋運(yùn)動(dòng)軌跡上任一點(diǎn)的速度方向(用速度和x軸的夾角表示)和位移方向(用位移和x軸的夾角α表示)的關(guān)系為。

證明:豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系,以物體的拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O,以初速度方向?yàn)镺x軸正方向,豎直向下的方向?yàn)镺y軸正方向。如圖3所示,設(shè)物體拋出后ts末時(shí)刻,物體的位置為P,其坐標(biāo)為x(ts內(nèi)的水平位移)和y(ts內(nèi)下落的高度),ts末速度的水平分量和豎直分量分別為、,則

位移與水平方向的夾角α由下式?jīng)Q定

(1)

速度v與水平方向的夾角β由下式?jīng)Q定

(2)

比較(1)(2)兩式可知,平拋運(yùn)動(dòng)中速度和位移的方向并不一致,且。


結(jié)論3:如圖4所示,以大小不同的初速度,從傾角為θ、足夠長(zhǎng)的固定斜面上的A點(diǎn)沿水平向左的方向拋出一物體(不計(jì)空氣阻力),物體剛落到斜面上時(shí)的瞬時(shí)速度方向與斜面的夾角與初速度大小無(wú)關(guān)。

證明:如圖5所示,設(shè)物體到B點(diǎn)時(shí)的豎直速度為,水平速度為,其速度v與水平方向的夾角為β,與斜面的夾角為α。

由幾何關(guān)系知

由于θ為定值,所以β也為定值,由幾何關(guān)系知速度與斜面的夾角也為定值,即速度方向與斜面的夾角與平拋物體的初速度無(wú)關(guān),只與斜面的傾角有關(guān)。

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