mechanics · projectile motion

把公式,变成
看得见的运动。

拖动参数,观察一个物体如何从“水平抛出”变成一条完整的轨迹。先看见,再理解,最后自己推导。

平抛运动可以拆成两个互不影响的运动:水平方向匀速,竖直方向自由落体。下面的每一次变化,都对应一个真实的物理量。

轨迹观测 / trajectory

橙色点是物体,线段显示此刻的速度方向

抛出点落点x / 水平距离y / 高度
运动轨迹速度方向t = 0.00 s
飞行时间
3.03s
水平射程
60.61m
落地速度
36.05m/s

你应该观察什么?

改变初速度,飞行时间不变,但射程会变长;改变高度,飞行时间和射程都会改变。不要背结论,拖动滑块自己找规律。

01 / 调参只改变一个参数,观察结果。
02 / 猜想先预测,再看曲线是否符合。
03 / 解释用两个方向的运动说明原因。

切换对照实验

前往“斜抛运动”,保持初速度、高度和重力不变,再调节抛射角。角度为 0° 时,两页结果完全一致。

打开斜抛运动 →

典型题 · 先算再验证

从高 h = 20 m 的平台边缘,以 v₀ = 15 m/s 的初速度水平抛出一个小球,取 g = 10 m/s²,忽略空气阻力。求:(1) 小球的飞行时间;(2) 水平射程;(3) 落地时速度的大小和方向。

查看解答
  1. 竖直方向是自由落体,由 h = ½gt² 得 t = √(2h/g) = √(2×20/10) = √4 = 2 s。
  2. 水平方向匀速,射程 x = v₀t = 15 × 2 = 30 m。
  3. 落地时竖直分速度 v_y = gt = 10 × 2 = 20 m/s,水平分速度仍为 v_x = 15 m/s。
  4. 落地速度大小 v = √(v_x² + v_y²) = √(15² + 20²) = √625 = 25 m/s。
  5. 方向:tanθ = v_y / v_x = 20/15 = 4/3,θ ≈ 53°,即速度与水平方向约成 53° 指向斜下方。

答:飞行时间 2 s,水平射程 30 m,落地速度 25 m/s,方向与水平方向约成 53° 斜向下。

三分钟讲解脚本

面向初高中学生的课堂或录屏讲解提纲。

展开讲解脚本
0:00–0:30先播放默认动画,让学生盯着橙色小球:它水平飞出去,同时越落越快,最后砸在地面。提问:这条弯曲的轨迹,是一种运动还是两种运动?
0:30–1:00只拖动初速度 v₀,从 5 拉到 50。让学生注意右下角的“飞行时间”数字——完全不变,变的只有射程。说明水平速度管不了竖直方向。
1:00–1:30再只拖动高度 h。这次飞行时间和射程一起变。对比两次实验:决定“在空中待多久”的只有高度和重力,与抛得多快无关。
1:30–2:00归纳规律:平抛 = 水平匀速直线运动 + 竖直自由落体,两个方向互不干扰。这就是运动的独立性,也是分解平抛的依据。
2:00–2:30对应公式:x = v₀t,y = h − ½gt²,落地时刻 t = √(2h/g)。用左侧公式面板逐条指认,并用 h = 20、g = 10 现场口算出 t = 2 s。
2:30–3:00点出常见误区:落地速度不等于 v₀,也不等于 gt,要把两个分速度合成,用勾股定理求大小、用 tanθ 求方向。最后暂停在落地前一瞬,看橙色速度箭头确实指向斜下方。
实验链接已复制