抛体运动的三种分解方法
处理抛体运动的基本思想
处理抛体运动的基本思想是分解。把一个平面内的曲线运动分解到两个方向的直线运动来予以解决,至于具体的分解方式,则可以根据需要任意决定,只要分解的过程当中满足平行四边形定则即可。一般我们选用正交分解法,但不意味着必须正交分解。在分解的过程当中,我们需要依据自己所建立的坐标系,将物体的速度、加速度和位移分别进行分解。尤其是判断在两个方向上物体做何种运动,要对物体的初速度和加速度的进行分解,根据方向关系来进行确定。
水平竖直分解
这是最常见的分解方式,平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,分别对水平方向使用匀速直线运动公式和对竖直方向使用自由落体公式即可,这里不再赘述。
任意正交分解
我们可以任意建立直角坐标系,先将物体的初速度和加速度沿坐标轴方向进行分解。然后根据匀变速直线运动公式,分别计算两个方向上物体的速度和位移,再进行合成即可。我们以平抛为例进行分析,如图1所示:
物体在
方向和
方向上分别具有初速度和加速度,因此他在两个方向上分别作匀变速直线运动。我们对两个方向分别使用匀变速直线运动公式,并注意到
方向上初速度和加速度反向,其加速度应该取负。
沿着初速度方向和加速度方向分解
这种分解方法可能很多人都不知道,但它确实存在,我们可以把运动分解成沿着初速度方向的匀速直线运动和沿竖直方向的自由落体运动的合成。在这里我们首先说明一下匀变速直线运动的所有公式,不仅仅适用于匀变速直线运动的,对于匀变速曲线运动也一样是成立的。只要我们搞清楚方向关系,用矢量进行运算即可。
如
,实际上写成矢量表达式就是
,对于平抛运动,其矢量图见图2。
再如
,写成矢量式即为:
,对于斜抛运动,其矢量图如图3所示。
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