平抛运动是一种特殊的运动形式,其特点和规律可总结如下:
物体以一定的初速度沿水平方向抛出,仅在重力作用下所做的运动称为平抛运动。
水平方向
做匀速直线运动,速度大小和方向均保持不变,即 $v_x = v_0$($v_0$为初速度)。
竖直方向
做自由落体运动,加速度为重力加速度 $g$,速度随时间线性增加,即 $v_y = gt$。
合运动
合速度大小为 $sqrt{v_0^2 + (gt)^2}$,方向与水平方向夹角为 $theta = arctanleft(frac{gt}{v_0}right)$。
加速度
仅受重力作用,加速度恒定为 $g$,方向竖直向下。
运动轨迹
由于加速度方向不断变化,轨迹为抛物线。
时间与高度关系
运动时间仅由高度决定,公式为 $t = sqrt{frac{2h}{g}}$($h$为抛出点高度)。
水平位移 :$x = v_0t$
竖直位移 :$y = frac{1}{2}gt^2$
合位移 :$s = sqrt{x^2 + y^2}$。
以抛出点为对称轴,物体在上升和下降过程中,相同高度处的速度大小相等、方向相反。
通过平抛运动的实验,可验证水平位移与时间的关系($x propto t^2$)和竖直位移与时间的关系($y propto t^2$)。
综上,平抛运动是加速度恒定($g$)的曲线运动,其水平方向匀速、竖直方向自由落体,合速度方向不断变化,轨迹为抛物线。