对斜面上最佳抛射问题的进一步研究
2012-08-16杨月春
物理通报 2012年8期
杨月春
(中国石油大学河南濮阳学习中心 河南 濮阳 457001)
王秀娥
(春湾中学 广东 阳江 529616)
路淑芳 赵玉红 马永庆
(中国石油大学河南濮阳学习中心 河南 濮阳 457001)
文献[1]对斜面上斜抛运动最佳抛射角和射程公式作了推导.在图1中,最佳抛射角
射程
在图3中,最佳抛射角
射程
本文对这个问题作进一步研究,计算抛体的射高和运动时间.
图1
1 计算射高
物体被抛出后沿抛物线运动,抛物线所在平面与斜面的交线为OA,如图2所示.当物体沿抛物线运动到坐标为(x,y)的P点时,从它向直线OA作垂线PB交OA于点B,即PB垂直于斜面.设PB的长度为h,如果是在最佳抛射条件下,把h叫“射高”.
直线OA的方程
将其变换为
图2
结合抛体运动方程
利用点到直线的距离计算公式便得
为求h的最大值,将h对x求导数并使其等于零
解这个方程得驻点
将其代入h的表达式中,即得射高
给出已知条件,用计算器很容易算出射高的具体数值.
2 计算运动时间
总运动时间可以用以下方法求解.
物体自抛出运动到 “最高点”所用时间为
即在最高点两侧,抛体运动时间不相等.
3 沿斜面下降方向抛物体
若物体沿斜面下降方向抛出,如图3所示.这时直线OA的方程
变换为
结合抛体运动方程
利用点到直线的距离计算公式得
图3
将h对x求导数并使其等于零
解这个方程得驻点
将其代入h的表达式中,即得射高
给出已知条件,用计算器很容易算出射高的具体数值.
总运动时间的计算
物体自抛出运动到 “最高点”所用时间为
在斜面上向任意方位抛射物体,射高与运动时间的计算方法与此相同.
1 杨月春,洪雪琴,戴景生.斜面上任意抛射的最佳抛射角.大学物理,2008,27(5):12~14
2 严导淦.物理学.北京:高等教育出版社,2003
3 李椿,夏学江.大学物理.北京:高等教育出版社,1997