无论平抛运动的形态如何变化,其核心总是围绕位移和速度的分解来进行题目解答。接下来,让我们深入探讨一下平抛运动中对着斜面的情形。
如图所示:
将一个质量为m的小球从A点以速度v0水平向右抛出,小球最终落在斜面上的O点。已知斜面的倾斜角为θ。现在,我们需解决以下两个问题:
(1)当小球垂直打在斜面上时,其下落的高度h是多少?
(2)若要使小球的位移方向与斜面垂直,其下落的高度又是多少?
详解:在面对斜面的平抛问题中,其隐秘性往往更高。这主要因为小球落地的角度是解题的关键,其中隐藏着重要的条件。但如我们所言,无论怎样变化,最终还是要从速度和位移两个角度进行分解。
在水平方向上,小球做的是匀速直线运动,其速度始终保持为v0,位移x则可以通过速度和时间的乘积得出,即x=v0t。
而在竖直方向上,小球进行的是自由落体运动。其速度随时间的变化遵循v=gt的规律,而位移h则可以通过公式h=½gt²计算得出。
关于平抛运动的几何特性,速度方向与位移方向同水平面的夹角需满足一定的关系。具体地,tanθ(θ为斜面倾斜角)应等于v0与gt的比值,而tanα(α为某种特定角度)则可通过v0t与gt的比值得到,进一步得出tanθ与tanα之间的关系。这一结论的重要性不容忽视,在解题过程中需反复推导和应用。
当小球垂直落在斜面上时,指的是小球在落在斜面的瞬间,其速度方向与斜面垂直。关于具体的求解过程,此处不再赘述。
无论以何种方式进行平抛,其核心都是基于平抛角度的结论和特殊的几何关系。