几种常见的约束条件下平抛运动的处理方法

几种常见的约束条件下平抛运动的处理方法平抛运动是生活中一种常见的曲线运动，我们常用的处理方法是把其分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。在实际的问题处理时，常常见到的是有约束条件下的平抛运动。对这类问题的处理我们不但仅要学会平抛运动的一般处理方法，还要能结合实际的约束条件分析其中的物理情景。下面就几种常见的约束条件下的平抛运动实例，来简单的谈谈此类问题的处理方法。常见的约束条件有很多，这里就处理斜面约束、挡板约束、圆周约束这三种情况做简单的方法总结。一、斜面约束例一、一水平抛出的小球落到一倾角为0的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图虚线'、、、所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为（）<0'A、B、tan0A、B、tan02tan0C、tan0D、2tan0分析：对于约束条件下的平抛运动，我们需要从约束条件中找到需要的几何关系，如位移偏角，速度偏角等等。然后通过这些已知的几何关系再进一步由平抛运动的水平竖直运动规律去求解题设的问题。那么对于例一我们需要抓住的是小球落到斜面上时，其速度方向和斜面垂直，进而分析出其落到斜面上时的速度偏角，再结合平抛运动的规律即可求解。解：如图将速度分解在水平和竖直两方向，X设速度偏角为a位移偏角为P。由几何关系得速y'."「、、、V位移和水平位移的比值，即为—=tanp。由平抛度偏角为a=900-0，所以t=tana。题问竖直运动的推论任意时刻的速度偏角正切值为位移偏角正切值的两倍。所以有

tan以=2tanP，联立以上关系可得，■^=tan。=上tana=—J-—。故准确选项为x22tan6B。X位移和水平位移的比值，即为—=tanp。由平抛原创练习一：如图从倾角为6的斜面ABC的顶端C点，以速度V。水平抛出C一小球，小球落在斜面上某点P。则小球在空中的飞行时间I为？C当然斜面约束下的平抛运动还有其他的处理方法，这里就不再赘述。二、挡板约束例二、在网球比赛中，运动员在离开网的距离为d=12m处沿水平方向发球，发球高度为H=2.4m，网高为h=0.9m。求：（1）若网球恰好擦网而过，求网球的初速度V；0（2）若按上述的初速度发球，求该网球落地点到网的距离x。分析：这是一个以网球运动为背景的物理情景题，转化为物理模型即是一个有竖直挡板约束下的平抛运动。由题问条件一一，恰好擦网而过，找出符合条件的平抛轨迹（如图）。取抛出点至网顶端的这段平抛来求解网球的初速度即可。解：（1）取抛出点到网顶端这段平抛轨迹，有：；1H-h=2gt2d=vt联立两式可得v=22m/S>（2）落地点到网的距离x=V。H2Hd=3.4m（2）落地点到网的距离x=V。gH原创练习二：如图所示，距离水平地面高H=20m处以不同的速度V。水平抛出小球，在小球的下方有一长为l=1m的水平挡板，挡板与小球抛出点的水平距离d=1m，离地面的高度为h=15m，请问水平面上不能被小球砸中的区域长？（不考虑小球与挡板的碰撞反弹）。H三、圆周约束

例题三、如图，水平地面上有一个坑，其竖直截ab面为半圆，ab为沿水平方向的直径。若在a点以初速"■"■■■..x度为沿ab方向抛出一小球，小球会击中坑壁上的cc点。已知c点与水平直径的距离为圆半径的一般，求圆的半径r。分析：既然平抛运动是在圆周的约束下发生的，那么我们就要充分的利用圆周的几何特点，去寻找几何关系，这是解决圆周约束下的平抛的关键。在Adoc中/doc=30。、解：连接oc这条半径，过c点做直线cd交直径ab于d点由几何关系可得，od=在Adoc中/doc=30。、22动规律有:r+r+rcos300=vtr1一=一gt222联立以上两式可解得r=―g(1+W)2原创练习三：如图在半径为R=Wm的圆周上的A点以速度V0=5m/s水平抛出一小球，小球正好能通过圆心0,求小球从抛出后至运动到圆心处经多长时间t?总结：以上是平抛运动中常见的三种约束情况，从上面的这些实