恒力作用下質點運動的萬能公式_第1頁
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文檔簡介

恒力作用下質點運動的萬能公式劉勤(電子科技大學)在大學普通物理及中學物理中,平拋運動、斜拋運動與自由落體、豎直上拋運動這些內容是分開的,它們屬于比較典型的幾種運動。雖然看起來有區(qū)別,但是這幾種運動之間也有聯(lián)系,因為它們都是在受到一個恒定的作用力條件下的運動。因此,我們建立了一個在恒力作用下質點運動的模型,在初速度矢量不同時,對應了不同運動。如圖1中所示,物體的初速度為,初速度方向與恒定合外力方向成夾角,物體所受合外力方向豎直向下,設豎直向下方向為y軸正方向,水平向右為x軸正方向。VV0q0F合yxO圖1恒力作用下的質點運動示意圖因此,物體在水平方向和豎直方向的速度分量分別為我們可以得到物體運動的總方程其中,,分別表示時刻t質點在x軸和y軸方向的位移。當?shù)闹禐檎硎疚矬w相對初始位置向y軸正方向運動;當值為負,表示物體相對初始位置向y軸負方向運動。下面我們分幾種情況進行討論:1,在的情況下,即質點只受重力作用:當角度,時,物體做初速度為0的豎直向下的勻加速直線運動,加速度為g,即做自由落體運動。,,當角度,時,物體做初速度為的平拋運動。,,當角度,時,物體做初速度為的斜拋運動。,(4)當角度,時,物體做初速度為的豎直上拋運動。,,2,在的情況下,分析和求解方法跟前面相同,只需要把重力G換成合外力,求得加速度即可。前面的運動就成為類平拋運動、類斜拋運動、類自由落體、類豎直上拋運動。例:OOFGq1V0F合yEx圖2帶電油滴在電場中運動示意圖如圖2所示,一個質量為m的帶正電荷油滴從O點以速度V0向右上方射入水平向右勻強電場E中,受重力及水平向右恒定的電場力F。V0與豎直向下方向夾角為q0,求經過t時間運動后油滴的速度大小及位移大小。解:分析油滴受力,可知其受到恒定的重力G及恒定的電場力F作用,由于初速度與合外力不在一條直線上,因此做曲線運動。因為重力G及恒定的電場力F合成后仍然是一個恒定的力,因此油滴將作類斜拋運動。我們可以運用本文的統(tǒng)一求解公式進行直接求解。首先我們將重力G及恒定的電場力F合成一個力,并將這個力的方向設為y軸正方向,并過O點作y軸的垂線為x軸重力G與所成角度滿足,則y軸與初速度V0夾角為據統(tǒng)一公式可得:,因此t時刻油滴的速度大小

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