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平抛运动任意时刻瞬时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点的距离都等于水平位移的一半 平抛运动任意时刻瞬时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点的距离都等于水平位移的一半
怎么证明
落叶孤寂1回答 · 7028人浏览7028人浏览 · 0 收藏
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caochuangtie 新兵答主 04-02 TA获得超过3604个赞 2023-04-02 03:05
这个结论是正确的。

平抛运动是指在水平方向速度恒定、竖直方向受重力作用的情况下进行的运动。在这种情况下,物体的轨迹是一个抛物线。

设物体的初速度为v0,抛出角度为θ,水平位移为x,竖直位移为y,则有:

x = v0*cosθ*t
y = v0*sinθ*t - (1/2)*g*t^2

其中,t为时间,g为重力加速度。

在任意时刻t,物体的瞬时速度为:

vx = v0*cosθ
vy = v0*sinθ - g*t

瞬时速度的方向与水平方向的夹角为:

φ = arctan(vy/vx) = arctan((v0*sinθ - g*t)/(v0*cosθ))

将瞬时速度方向的反向延长线与初速度延长线分别表示为直线L1和直线L2,则L1的斜率为tan(φ+π),L2的斜率为tanθ。

两条直线的交点坐标为:

x0 = -v0^2*sin2θ/g
y0 = v0^2*sin^2θ/2g

两条直线的距离为:

d = |y0 - x0*tanθ|/sqrt(1+tan^2(φ+π)) = |v0^2*sin2θ/g|/sqrt(1+(v0*sinθ-g*t)/(v0*cosθ))^2

将x代入d中,得到:

d = |x*sin2θ|/2cosθ = x/2

因此,平抛运动任意时刻瞬时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点的距离都等于水平位移的一半。

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