从发射高度出发的抛体运动:HSC 物理指南
学习如何建立著地点高于或低于发射高度的抛体模型。在 HSC 物理题中,正确运用垂直位移、飞行时间与二次方程的根。
一颗球以 \(20\text{ m s}^{-1}\) 的速率、相同的角度进行两次发射。第一次,它落在与发射点相同的高度。第二次,它落在比发射点低 \(15\text{ m}\) 的地面上。
因为发射速度没有改变,你会预期两次的水平射程相同吗?继续阅读前,先作出你的预测。
第二颗球会飞得更远。它的水平运动并没有变快。它只是有更多时间作水平运动,因为在到达著地高度之前,它必须下落得更远。
现在把情况反过来。假设著地平台高于发射点。抛体可能会两次到达该高度:一次在上升时,一次在下降时。也有可能完全到不了该高度。
在抛体运动中,我们需要特别小心处理的正是这个高度差。
01方程关心的是位移,而不是「高度」
最简洁的方法通常是把发射点设为 \(y=0\)。
然后用垂直位移来描述著地点:
\[
\Delta y=y_f-y_i
\]
其中 \(y_i\) 是初始垂直位置,而 \(y_f\) 是最终垂直位置。
如果把发射点设为原点,则 \(y_i=0\),所以 \(\Delta y\) 就是著地点相对于发射点的位置。
| 著地位置 | 垂直位移 |
|---|---|
| 在发射点下方 \(12\text{ m}\) | \(\Delta y=-12\text{ m}\) |
| 与发射点同一高度 | \(\Delta y=0\) |
| 在发射点上方 \(6\text{ m}\) | \(\Delta y=+6\text{ m}\) |
第一列中的负号不是可有可无的。它表示抛体最后位于起点下方。
一个常见错误是看到「\(12\text{ m}\) 高的悬崖」就自动代入 \(+12\text{ m}\)。\(12\text{ m}\) 这个数值表示距离。如果选择向上为正方向,那么垂直位移就是 \(-12\text{ m}\)。

02把水平与垂直运动分开处理
可以把抛体运动想像成两段使用相同时间戳记的影片。
一段影片显示水平运动,另一段显示垂直运动。两者的运动方式不同,但它们必须对应到同一个时间 \(t\)。
这有点像两个人各自完成小组作业的不同部分,但共用同一个截止期限。水平运动不可能悄悄用了 \(2.0\text{ s}\),而垂直运动却用了 \(3.0\text{ s}\)。只有一个抛体,所以也只有一个经过时间。
在标准的 HSC 抛体模型中:
\[
a_x=0
\]
以及
\[
a_y=-g
\]
其中 \(a_x\) 和 \(a_y\) 分别是水平与垂直加速度,而 \(g=9.8\text{ m s}^{-2}\) 是地球表面附近重力加速度的大小。
这个模型假设空气阻力可以忽略。如果空气阻力显著,水平与垂直运动就不再能如此整齐地彼此独立,因为阻力取决于抛体的速度。
复习:分解发射速度
如果抛体以速率 \(u\)、与水平方向成 \(\theta\) 角向上发射,
\[
u_x=u\cos\theta
\]
以及
\[
u_y=u\sin\theta
\]
其中 \(u_x\) 是初始水平速度,而 \(u_y\) 是初始垂直速度。
如果这一步仍然需要花太多心力,可以先复习抛体初速度的分量,再继续往下。当这些分量的处理变得熟练后,后面的内容都会容易很多。
经过时间 \(t\) 后的水平位置为
\[
\Delta x=u_x t
\]
因为水平加速度为零。
在垂直方向,
\[
\Delta y=u_y t-\frac{1}{2}gt^2
\]
因为垂直加速度是 \(-g\)。
重点是,著地高度不同会改变 \(\Delta y\)。这会改变飞行时间,而飞行时间改变后,又会改变水平距离。
03著地高度不同时,如何求飞行时间
从
\[
\Delta y=u_y t-\frac{1}{2}gt^2
\]
开始,重新整理:
\[
\frac{1}{2}gt^2-u_y t+\Delta y=0
\]
这是一个以 \(t\) 为未知数的二次方程。使用二次公式可得
\[
t=\frac{u_y\pm\sqrt{u_y^2-2g\Delta y}}{g}
\]
这个特定形式假设向上为正方向,因此 \(a_y=-g\)。与其盲目背诵正负号,更安全的做法是理解这个方程是如何推导出来的。
根号内的式子
\[
u_y^2-2g\Delta y
\]
也能告诉我们一些有实际物理意义的资讯。
著地点低于发射点
如果 \(\Delta y<0\),那么
\[
-2g\Delta y>0
\]
所以根号项会大于 \(|u_y|\)。
当 \(t=0\) 定义为发射瞬间时,这会产生一个正时间和一个负时间。正值描述未来的撞击时刻;负值则属于抛物线在抛体实际发射之前的数学延伸,因此我们把它舍去。
所以,较低的著地高度会让抛体获得额外的飞行时间。
著地点与发射点同高
如果 \(\Delta y=0\),
\[
t=\frac{u_y\pm u_y}{g}
\]
对向上发射而言。
两个解为
\[
t=0
\]
以及
\[
t=\frac{2u_y}{g}
\]
第一个是发射本身。第二个是抛体回到发射高度的时刻。
著地点高于发射点
这种情况需要多想一步。
假设 \(\Delta y>0\)。在开始计算之前,先问:抛体升得够高,能到达那个高度吗?
在最高点,垂直速度为零。使用
\[
v_y^2=u_y^2+2a_y\Delta y
\]
并令 \(v_y=0\)、\(a_y=-g\),
\[
0=u_y^2-2g\Delta y_{\max}
\]
所以
\[
\Delta y_{\max}=\frac{u_y^2}{2g}
\]
对向上发射而言:
- 如果所需的 \(\Delta y\) 大于 \(\Delta y_{\max}\),抛体永远到不了该高度;
- 如果它等于 \(\Delta y_{\max}\),抛体只会在最高点碰到该高度一次;
- 如果它小于 \(\Delta y_{\max}\),抛体通常会两次通过该高度:一次上升,一次下降。
最后这种情况正是盲目选择其中一个二次方程根会造成问题的地方。
范例:从 \(20\text{ m}\) 高的悬崖发射
一个抛体从 \(20.0\text{ m}\) 高的悬崖顶,以 \(15.0\text{ m s}^{-1}\) 的速率、相对水平方向向上 \(30.0^\circ\) 发射。忽略空气阻力。求它到达地面前的飞行时间与水平移动距离。
步骤 1:分解初速度。
\[
\begin{aligned}
u_x&=15.0\cos30.0^\circ\\
&=13.0\text{ m s}^{-1}
\\[4pt]
u_y&=15.0\sin30.0^\circ\\
&=7.50\text{ m s}^{-1}
\end{aligned}
\]
步骤 2:为垂直位移指定正确的正负号。
把发射点设为 \(y=0\)。地面在它下方 \(20.0\text{ m}\),因此
\[
\Delta y=-20.0\text{ m}
\]
而不是 \(+20.0\text{ m}\)。
步骤 3:利用垂直运动方程求时间。
\[
\begin{aligned}
\Delta y&=u_y t-\frac12gt^2\\
-20.0&=7.50t-4.90t^2\\
4.90t^2-7.50t-20.0&=0
\end{aligned}
\]
使用二次公式,
\[
t=\frac{7.50\pm\sqrt{(-7.50)^2-4(4.90)(-20.0)}}{9.80}
\]
可得近似值
\[
t=2.93\text{ s}
\]
或
\[
t=-1.40\text{ s}
\]
负值要舍去,因为计时是从抛体发射的瞬间开始。
步骤 4:把有效的时间代入水平运动。
\[
\begin{aligned}
\Delta x&=u_x t\\
&=(13.0)(2.93)\\
&=38.0\text{ m}
\end{aligned}
\]
因此,抛体在空中约停留 \(2.93\text{ s}\),并水平移动 \(38.0\text{ m}\)。
重要的概念不是算术本身。较低的地面增加了飞行时间,而额外的飞行时间又增加了射程。
04两个正时间都可能在数学上正确
假设一个抛体从高架平台下方发射。
学生看到 \(t\) 有两个正答案,就以为二次方程哪里出错了。
其实没有。
抛体可以两次通过同一高度。
想像你把球抛过二楼的窗户。球在上升时先通过窗户一次,接著升到窗户上方,再在下降时通过同一扇窗户一次。高度相同,时间不同。
方程只知道抛体何时位于该高度。它不知道实际平台从哪里开始、有多宽,或那里是否真的有实体物件。
这些几何条件必须从题目中取得。
范例:两次到达高架平台的高度
一个抛体以 \(20.0\text{ m s}^{-1}\) 的速率、相对水平方向向上 \(50.0^\circ\) 发射。求它位于发射点上方 \(6.00\text{ m}\) 时的水平位置。一个小平台位于该高度、靠近 \(x=34.3\text{ m}\)。抛体到达平台时,是正在上升还是下降?
步骤 1:分解初速度。
\[
\begin{aligned}
u_x&=20.0\cos50.0^\circ\\
&=12.86\text{ m s}^{-1}
\\[4pt]
u_y&=20.0\sin50.0^\circ\\
&=15.32\text{ m s}^{-1}
\end{aligned}
\]
步骤 2:检查抛体能否到达 \(6.00\text{ m}\) 的高度。
它能上升的最大高度为
\[
\begin{aligned}
\Delta y_{\max}
&=\frac{u_y^2}{2g}\\
&=\frac{(15.32)^2}{2(9.8)}\\
&=11.98\text{ m}
\end{aligned}
\]
所以 \(6.00\text{ m}\) 肯定可以到达。
步骤 3:求出所有满足 \(\Delta y=+6.00\text{ m}\) 的时间。
\[
6.00=15.32t-4.90t^2
\]
所以
\[
4.90t^2-15.32t+6.00=0
\]
以及
\[
t=\frac{15.32\pm\sqrt{(15.32)^2-4(4.90)(6.00)}}{9.80}
\]
得到
\[
t_1=0.459\text{ s}
\]
和
\[
t_2=2.67\text{ s}
\]
两者都是正值。两者都代表真实发生的事件。
步骤 4:求每个时间所对应的水平位置。
\[
\begin{aligned}
x_1&=(12.86)(0.459)=5.90\text{ m}\\
x_2&=(12.86)(2.67)=34.3\text{ m}
\end{aligned}
\]
抛体第一次通过 \(6.00\text{ m}\) 高度时,位于 \(x=5.90\text{ m}\),并正在上升。它在 \(x=34.3\text{ m}\) 时再次到达同一高度,此时正在下降。
平台靠近第二个位置,因此相关的时间是 \(2.67\text{ s}\)。
这是一个重要区别:解垂直运动方程只能告诉你轨迹在哪些位置穿过某个高度。实际的几何配置才会告诉你哪一次穿越对应到碰撞或著地。
05最容易犯的错误
| 容易采取的做法 | 为什么不对 | 更好的判断 |
|---|---|---|
| 自动把发射高度当成正数 | 运动学需要的是包含方向的位移 | 计算 \(\Delta y=y_f-y_i\) |
| 每一道悬崖题都使用 \(t=\sqrt{2h/g}\) | 这个公式假设 \(u_y=0\) | 有初始垂直速度时,使用 \(\Delta y=u_y t-\frac12gt^2\) |
| 在著地时令 \(v_y=0\) | \(v_y=0\) 发生在最高点,而通常不是撞击时 | 用著地位移求 \(t\),需要时再计算 \(v_y\) |
| 自动选第一个正根 | 较高的高度可能会被通过两次 | 把每个有效时间转换成位置,再检查几何条件 |
| 不加思考就舍去所有负时间 | 负值表示「在所选 \(t=0\) 之前」,不一定代表「物理上不可能」 | 先问清楚题目把哪一个事件定义为 \(t=0\) |
| 在 \(\Delta x=ut\) 中使用完整的发射速率 | 只有水平分量决定水平运动 | 使用 \(\Delta x=u_x t\) |
第五列比较微妙。在大多数 HSC 发射题中,\(t=0\) 都明确定义为发射瞬间,因此负时间位于所建模的实际运动之外。但这个规则取决于计时从哪里开始。下面的第 5 题正是要深入考察这一点。
06处理不同著地高度的可靠方法
对于著地点高于或低于发射高度的抛体,可以按照以下顺序处理:
- 选择原点与正负方向。通常以向上为正最容易。
- 把发射速度分解为 \(u_x\) 和 \(u_y\)。
- 计算实际垂直位移 \(\Delta y=y_f-y_i\)。
- 如果著地高度高于发射点,先检查是否能到达该高度。
- 解垂直运动方程,求 \(t\)。
- 根据实际物理情况解释每一个根,而不是机械式地舍去。
- 把适当的时间代入 \(\Delta x=u_x t\)。
- 如果需要撞击速度,计算 \(v_y=u_y-gt\),再与保持不变的 \(v_x=u_x\) 合并。
这也是水平与不同高度著地时的抛体飞行时间背后的核心概念:先把垂直运动处理正确,因为水平运动必须等到你得到正确的时间。
07题目与解答
第 1 题
一颗球以 \(8.00\text{ m s}^{-1}\) 的速度,水平滚出一个 \(12.0\text{ m}\) 高悬崖的边缘。忽略空气阻力。
求:
a. 到达地面所需的时间
b. 水平移动距离。
解答 1
球在空中停留 \(1.56\text{ s}\),并水平移动 \(12.5\text{ m}\)。
最容易犯的错误是把 \(12.0\text{ m}\) 当成正的垂直位移。若向上为正,地面位于发射点下方,因此
\[
\Delta y=-12.0\text{ m}
\]
球是水平发射的,所以
\[
u_y=0
\]
先处理垂直运动:
\[
\begin{aligned}
\Delta y&=u_y t-\frac12gt^2\\
-12.0&=0-4.90t^2\\
t^2&=\frac{12.0}{4.90}\\
t&=1.56\text{ s}
\end{aligned}
\]
只有正时间有关,因为 \(t=0\) 是发射瞬间。
在水平方向,
\[
\begin{aligned}
\Delta x&=u_x t\\
&=(8.00)(1.56)\\
&=12.5\text{ m}
\end{aligned}
\]
所以,\(12.0\text{ m}\) 的落差决定抛体在空中停留多久,而 \(8.00\text{ m s}^{-1}\) 的水平速度则决定它在这段时间内移动多远。
第 2 题
一个抛体从高于水平地面 \(8.00\text{ m}\) 的边缘,以 \(18.0\text{ m s}^{-1}\) 的速率、相对水平方向向上 \(35.0^\circ\) 发射。
求:
a. 到撞击为止的时间
b. 水平移动距离
c. 撞击前一刻速度的大小与方向。
解答 2
抛体在 \(2.71\text{ s}\) 后撞击地面,著地点距发射点水平 \(40.0\text{ m}\),撞击速率为 \(21.9\text{ m s}^{-1}\),方向是水平方向下方 \(47.7^\circ\)。
一个很容易采用的捷径,是把这个运动视为 \(8.00\text{ m}\) 的自由落体。这会忽略抛体最初先向上运动,然后才下降并通过发射高度这个事实。
先分解初速度:
\[
\begin{aligned}
u_x&=18.0\cos35.0^\circ\\
&=14.74\text{ m s}^{-1}
\\[4pt]
u_y&=18.0\sin35.0^\circ\\
&=10.32\text{ m s}^{-1}
\end{aligned}
\]
地面位于发射点下方,所以
\[
\Delta y=-8.00\text{ m}
\]
使用垂直运动:
\[
\begin{aligned}
-8.00&=10.32t-4.90t^2\\
4.90t^2-10.32t-8.00&=0
\end{aligned}
\]
二次公式会给出一个正值与一个负值。未来的撞击发生在
\[
t=2.71\text{ s}
\]
因此水平位移为
\[
\begin{aligned}
\Delta x&=u_xt\\
&=(14.74)(2.71)\\
&=40.0\text{ m}
\end{aligned}
\]
水平速度维持为
\[
v_x=14.74\text{ m s}^{-1}
\]
最终垂直速度为
\[
\begin{aligned}
v_y&=u_y-gt\\
&=10.32-(9.8)(2.71)\\
&=-16.23\text{ m s}^{-1}
\end{aligned}
\]
负号表示抛体正在向下运动。
其最终速率为
\[
\begin{aligned}
v&=\sqrt{v_x^2+v_y^2}\\
&=\sqrt{(14.74)^2+(16.23)^2}\\
&=21.9\text{ m s}^{-1}
\end{aligned}
\]
求方向时,
\[
\tan\phi=\frac{|v_y|}{v_x}
\]
所以
\[
\phi=\tan^{-1}\left(\frac{16.23}{14.74}\right)=47.7^\circ
\]
因此,撞击速度为 \(21.9\text{ m s}^{-1}\),方向是水平方向下方 \(47.7^\circ\)。
第 3 题
一个抛体从 \(y=0\) 以 \(16.0\text{ m s}^{-1}\) 的速率、相对水平方向向上 \(55.0^\circ\) 发射。
一个薄的水平平台表面位于 \(y=+5.00\text{ m}\),并从 \(x=19.0\text{ m}\) 延伸至 \(x=22.0\text{ m}\)。忽略平台厚度以及任何垂直前缘。
抛体会落在平台上吗?如果会,请指出著地位置,以及当时是向上还是向下运动。
解答 3
会。抛体会在 \(x=20.3\text{ m}\) 处落在平台上,大约是发射后 \(2.21\text{ s}\),而且当时正在向下运动。
最容易走的错误路线,是找到抛体第一次到达 \(5.00\text{ m}\) 高度的正时间后就停止。真正改变答案的限制条件,是平台的水平位置。
分解速度:
\[
\begin{aligned}
u_x&=16.0\cos55.0^\circ\\
&=9.18\text{ m s}^{-1}
\\[4pt]
u_y&=16.0\sin55.0^\circ\\
&=13.11\text{ m s}^{-1}
\end{aligned}
\]
在平台高度,
\[
\Delta y=+5.00\text{ m}
\]
所以
\[
5.00=13.11t-4.90t^2
\]
或
\[
4.90t^2-13.11t+5.00=0
\]
解得
\[
t_1=0.461\text{ s}
\]
以及
\[
t_2=2.21\text{ s}
\]
两个时间都代表抛体实际可能通过 \(5.00\text{ m}\) 高度的时刻。
现在检查它们发生的位置。
第一次通过时,
\[
\begin{aligned}
x_1&=u_xt_1\\
&=(9.18)(0.461)\\
&=4.23\text{ m}
\end{aligned}
\]
那里没有平台。
第二次通过时,
\[
\begin{aligned}
x_2&=(9.18)(2.21)\\
&=20.3\text{ m}
\end{aligned}
\]
这位于平台从 \(19.0\text{ m}\) 到 \(22.0\text{ m}\) 的范围内。
若要检查运动方向,
\[
\begin{aligned}
v_y&=u_y-gt\\
&=13.11-(9.8)(2.21)\\
&=-8.59\text{ m s}^{-1}
\end{aligned}
\]
因此抛体正在向下运动。
第一个正根并不是「错误」的。它描述了一个真实发生、但位于错误水平位置的事件。几何条件会选出第二次通过作为著地时刻。
第 4 题
一个目标位于发射点水平 \(30.0\text{ m}\) 处,并比发射点低 \(5.00\text{ m}\)。抛体必须以恰好 \(20.0\text{ m s}^{-1}\) 的速率发射。
求出所有介于 \(0^\circ\) 和 \(90^\circ\) 之间、能击中目标的发射角。
然后求每一条轨迹的飞行时间与撞击速率。
一名学生认为,较陡的轨迹一定会以更大的速率撞击,因为重力对它作用的时间更久。评估这个说法。
解答 4
有两个发射角,约为 \(12.3^\circ\) 和 \(68.2^\circ\)。对应的飞行时间分别为 \(1.54\text{ s}\) 和 \(4.04\text{ s}\),但两者击中目标时的速率相同,都是 \(22.3\text{ m s}^{-1}\)。
学生的说法看起来很合理,因为较陡的抛体确实在空中停留得久得多。遗漏的条件是:它也把一部分额外时间花在向上运动并减速。在没有空气阻力的情况下,两个抛体以相同速率出发,并且最后都位于同一发射高度下方 \(5.00\text{ m}\)。
令发射角为 \(\theta\)。
在水平方向,
\[
30.0=(20.0\cos\theta)t
\]
所以
\[
t=\frac{30.0}{20.0\cos\theta}
\]
在垂直方向,
\[
-5.00=(20.0\sin\theta)t-4.90t^2
\]
代入 \(t\) 的表示式:
\[
-5.00
=
30.0\tan\theta
–
11.025\sec^2\theta
\]
使用
\[
\sec^2\theta=1+\tan^2\theta
\]
并定义
\[
T=\tan\theta
\]
可得
\[
-5.00=30.0T-11.025(1+T^2)
\]
所以
\[
11.025T^2-30.0T+6.025=0
\]
二次公式给出
\[
T=0.2184
\]
或
\[
T=2.503
\]
因此,
\[
\theta_1=\tan^{-1}(0.2184)=12.3^\circ
\]
以及
\[
\theta_2=\tan^{-1}(2.503)=68.2^\circ
\]
对较低的轨迹,
\[
\begin{aligned}
t_1
&=\frac{30.0}{20.0\cos12.3^\circ}\\
&=1.54\text{ s}
\end{aligned}
\]
对较高的轨迹,
\[
\begin{aligned}
t_2
&=\frac{30.0}{20.0\cos68.2^\circ}\\
&=4.04\text{ s}
\end{aligned}
\]
两者的飞行时间差异很大。
现在不用分别进行两套冗长的分量计算,就能比较撞击速率。
在垂直方向,
\[
v_y^2=u_y^2+2a_y\Delta y
\]
对任一条轨迹而言,
\[
a_y=-9.8\text{ m s}^{-2}
\]
而且
\[
\Delta y=-5.00\text{ m}
\]
所以
\[
v_y^2=u_y^2+98.0
\]
最终总速率满足
\[
v^2=v_x^2+v_y^2
\]
因此,
\[
\begin{aligned}
v^2
&=u_x^2+u_y^2+98.0\\
&=u^2+98.0\\
&=(20.0)^2+98.0\\
&=498
\end{aligned}
\]
所以
\[
v=22.3\text{ m s}^{-1}
\]
两条轨迹皆是如此。
撞击方向不同,但撞击速率相同。在理想抛体模型中,高轨迹额外的飞行时间本身并不会造成更大的最终速率。
第 5 题
一个抛体从水平地面发射。稍后,当它在上升途中穿过一个高于地面 \(5.00\text{ m}\) 的感测器时,测得其速度分量为
\[
v_x=12.0\text{ m s}^{-1}
\]
以及
\[
v_y=+8.00\text{ m s}^{-1}
\]
感测器在该瞬间把时钟设为 \(t=0\),并把自己的位置设为 \(x=0,\ y=0\)。
忽略空气阻力。
求:
a. 相对于感测器时钟,抛体位于地面高度的每一个时刻
b. 相对于感测器,每次穿过地面高度时的水平位置
c. 抛体从发射到著地的总水平射程。
一名学生得到一个负时间,便立即把它舍去。这里这样推理正确吗?
解答 5
抛体穿过地面高度的时刻为 \(t=-0.482\text{ s}\) 和 \(t=2.12\text{ s}\)。负时间不能舍去:它代表真正的发射时刻,而发射发生在感测器把 \(t=0\) 设定下来之前。从地面发射到重新落回地面的总射程为 \(31.2\text{ m}\)。
这里的关键是:负时间并不代表「不符合物理」。它表示「发生在被标记为 \(t=0\) 的事件之前」。在一般发射题中,两者通常是一回事,因为时钟从发射时开始。但本题刻意让它们不同。
相对于感测器,地面位于
\[
\Delta y=-5.00\text{ m}
\]
在 \(t=0\) 时,对这个新的时间座标而言,抛体的垂直速度是
\[
u_y=+8.00\text{ m s}^{-1}
\]
使用垂直运动方程:
\[
\begin{aligned}
-5.00&=8.00t-4.90t^2\\
4.90t^2-8.00t-5.00&=0
\end{aligned}
\]
二次公式给出
\[
t=\frac{8.00\pm\sqrt{(-8.00)^2-4(4.90)(-5.00)}}{9.80}
\]
所以
\[
t=-0.482\text{ s}
\]
以及
\[
t=2.12\text{ s}
\]
两个根都描述了题目所述运动中实际发生的事件。
水平速度恒定为
\[
v_x=12.0\text{ m s}^{-1}
\]
因为没有水平加速度。
因此,较早的地面交点相对于感测器的位置为
\[
\begin{aligned}
x_{\text{launch}}
&=(12.0)(-0.482)\\
&=-5.79\text{ m}
\end{aligned}
\]
较晚的交点位于
\[
\begin{aligned}
x_{\text{landing}}
&=(12.0)(2.12)\\
&=25.4\text{ m}
\end{aligned}
\]
总水平射程就是这两个位置之差:
\[
\begin{aligned}
R
&=25.4-(-5.79)\\
&=31.2\text{ m}
\end{aligned}
\]
容易套用的规则是「舍去负时间」。更精确的正确规则应该是:舍去位于所建模实际物理时间区间之外的时间。
因为感测器在飞行途中重新设定了时钟,所以发射本身完全可以合理地具有负的时间戳记。
08接下来你能做到什么
一旦你能正确处理 \(\Delta y\),并从物理意义上解释二次方程的根,从悬崖、坑洞、阳台和高架平台发射的抛体,就不再是彼此分离的不同题型。它们其实都是同一个模型,只是最终座标不同。
下一个有用的步骤,是把这个飞行时间与射程、撞击方向和最终速率连结起来。在最困难的判断完成之后,数学通常都很直接:先找出正确的垂直位移,再找出正确的时间。