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A-1-2抛体运动(2/2)

来源:哔哩哔哩    时间:2023-08-29 01:06:12

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经过固定点

斜抛物体经过某固定点时,不同抛射角对应不同的初速度,下面我们来求解所需的最小速度。我们将起点和点相连,转化为斜面上的运动,则可以直接引用上一节的结论,此时

1.轨迹方程

整理成的函数后,跟上一节一样的想法,每一个落点,对应两个不同的抛射角,且两个抛射角相等时,抛射速度最小。由


(相关资料图)

2.沿斜面分解

得到

后,结论同上。

3.包络线

将直接代入包络线方程,对应速度即为最小速度。

4.矢量图

跟上一节类似的想法,射程一定时,为定值,且为定值,要使得最小,则,之后所得结论同上。

5.函数思想

得到

后,表示为

然后对求导求最值。由于求导是所有最值问题的通法,本篇只在此介绍一次,当求导计算比较复杂的时候,可以选用其他方法。

其他最值问题

抛至平台

从地面上一点以一定的初速度斜抛物体,落到高度为的平台上,求最大射程。

平台对应的曲线方程为.轨迹方程和包络线的方法同上,矢量图的方法有所区别:

此时实际位移方向不再恒定,但初末高度差为定值。

由能量守恒:

(也可由运动方程得:)。面积

与水平射程成正比。水平射程最大时,三角形面积最大。

则问题转化为:长度不变,求面积的最大值。易知此时,

注:如果是从屋顶往下斜抛,将改成即可。

经过两固定点

如果起点固定,加上另外两固定点,斜抛轨迹就唯一确定。所以这类问题,起点是不固定的,我们只讨论起点在水平面上的情况。

地面与点高度差一定,由于能量守恒,当物体初速度最小时,对应点的速度一定也最小,问题就转化为:从点抛出物体经过点,求点最小速度,求出点速度和抛射角之后,再反推回点的速度即可。

如图所示,一仓库髙25m ,宽40m.今在仓库前l 、高5m 的处抛一石块,使石块抛过屋顶,问距离为多大时(单位:m ),初速度之值最小?

假设屋顶左端为,右端为,初速度最小时,石块刚好经过和.由能量守恒,最小时,经过点速度也最小,问题转化为从点斜抛到点的最小速度,竖直运动时间

水平射程

对应抛射角,将过程反演,看成石块从点往左下方斜抛,水平和竖直速度均为,代入竖直位移方程

经过曲面

轨迹方程

斜抛刚好经过曲面时,对应轨迹刚好与曲面相切,联立轨迹方程和曲线方程,“相切”=“重根”。得到根的判别式方程,之后分析过程同上。

包络线

如果物体是从固定点斜抛,当轨迹刚好与曲面相切时,包络线也刚好与曲面相切,联立包络线和曲线方程,也可以求解。

一物体从半径为的球面顶端斜抛,求不与球面相碰的最小速度。

以抛出点为原点,联立圆的方程和包络线方程

令,得

练习

如图所示,一人做射靶游戏,为使每次枪弹都击中在靶面的同一条水平线上,每次射击的瞄准点必须在靶面同一圆周上(已知水平线离地面高度为,枪与靶相距为,子弹发射速率为,且. 求圆心高度和圆的半径.

答案:

一根直径20cm的树干平放在水平的地上。一只懒惰的蚱蜢想跳过树干,求蚱蜢满足条件的最小离地速度(忽略空气阻力)。

答案:

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