合外力(重力)方向与速度方向不再一条直线上 → 曲线运动。
平抛运动是匀变速曲线运动。
本节课的重点是研究平抛运动的规律,所用的方法是运动的合成和分解。
二、平抛运动的速度
1.平抛运动的分解
【思考】怎样研究平抛物体的运动呢?
用运动的分解来研究,可将平抛运动分解为水平方向和竖直方向的两个分运动来研究。
(1)水平分运动是匀速直线运动
水平方向物体不受力,但物体有一个初速度,因此在水平方向上由于惯性,物体做匀速直线运动。
(2)竖直分运动是自由落体运动
在竖直方向上物体的初速度为0,且只受重力作用,物体做自由落体运动。
平抛运动在竖直方向上是自由落体运动,水平方向的速度大小并不影响平抛物体在竖直方向上的运动。
2.平抛运动的速度
物体抛出后速度的大小和方向都在不断地变化。如果想知道抛体在某一时刻运动速度的大小和方向,可以通过两个分运动在这一时刻的速度来求得。
例如,初速度为v0的平抛运动,水平初速度为v0,水平方向受力为0;竖直初速度为0,竖直方向受力为重力。
(1)分速度
建立右图所示的坐标系,用vx和vy分别表示物体在时刻t的水平分速度和竖直分速度,在这两个方向上分别应用运动学的规律,有
vx=v0
vy=gt
(2)合速度
根据vx和vy的值,按照勾股定理可以求得物体在这个时刻的速度(即合速度)大小和方向。
合速度v是由水平分运动的速度vx和竖直分运动的速度vy合成的。
合速度的大小:
这个式子表示,抛体在下落过程中速度v越来越大,这与日常经验是一致的。
合速度的方向:
用v与x轴正方向夹角θ来表示:
这个式子表示,速度v在抛体下落的过程中与水平方向夹角的正切越来越大。对于锐角来说,角越大,它的正切也就越大,所以随着抛体的下落,解θ越来越大。也就是说,抛体下落的方向越来越接近竖直向下的方向,这也与日常经验一致。
例题1 一个物体以10 m/s的速度从10 m的高度水平抛出,落地时速度方向与地面的夹角θ是多少(不计空气阻力)。
分析 按题意作图。物体在水平方向不受力,所以加速度为0,速度总等于初速度v0=10m/s;在竖直方向的加速度为g,初速度为0,可以应用匀变速运动的