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平抛运动
概览
本节是运动学从直线到曲线的关键跨越。平抛运动指物体以初速度 $v_0$ 水平抛出,仅在重力作用下的运动——它是最基本的匀变速曲线运动。处理方法的核心是运动的分解:把平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动($v_x=v_0$)与竖直方向的自由落体运动($v_y=gt,y=\frac{1}{2}gt^2$),两个分运动独立进行,合成得合运动。本节最重要的推论是速度方向与位移方向的关系 $\tan\theta=2\tan\alpha$——速度方向比位移方向"更陡",这是因为速度是位移的导数。斜面上的平抛、类平抛运动、与电场偏转的类比是延伸应用。平抛运动是 03-综合应用与拓展/01-运动的合成与分解 的特例,也是 01-静电场/05-带电粒子在电场中的运动 中"类平抛"的物理基础。
核心概念
一、平抛运动的定义
平抛运动:物体以初速度 $v_0$ 沿水平方向抛出,仅在重力作用下所做的曲线运动。
三个核心特征:
- 初速度 $v_0$ 水平;
- 仅受重力(无空气阻力),加速度恒为 $g$ 向下;
- 轨迹是抛物线(开口向下)。
平抛运动是匀变速曲线运动
平抛运动的加速度恒为 $g$(大小方向均不变),故是匀变速运动;但加速度方向与速度方向不在同一直线,故是曲线运动。这是"匀变速"与"曲线"的首次结合——它揭示了加速度与速度方向不同时的运动图景。
二、运动分解原则
核心思想:把曲线运动分解为两个相互独立的直线运动。
对平抛运动:
- 水平方向($x$轴):不受力$\Rightarrow$ 匀速直线运动,$v_x=v_0$;
- 竖直方向($y$轴):受重力$\Rightarrow$ 自由落体运动,$v_y=gt$。
两个分运动同时发生、互不影响——这就是运动的独立性原理。
运动的独立性原理
物体的实际运动可以看作几个独立分运动的合成。一个分运动的进行不影响另一个分运动。这就是"运动的独立性原理"——它是处理一切曲线运动的基础。
经典演示:从同一高度同时释放一个小球 A(自由落体)和另一个小球 B(水平抛出),二者会同时落地!因为 B 的竖直分运动与 A 完全相同(都是自由落体),水平分运动不影响竖直方向。
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graph TD
A[平抛运动<br/>初速度 v₀ 水平<br/>仅受重力] --> B[运动分解原则<br/>分解为两个独立直线运动]
B --> C[水平方向 x 轴]
B --> D[竖直方向 y 轴]
C --> C1[受力分析 不受力<br/>加速度 aₓ=0]
C1 --> C2[运动性质 匀速直线运动]
C2 --> C3[速度 vₓ=v₀ 恒定]
C2 --> C4[位移 x=v₀t]
D --> D1[受力分析 重力<br/>加速度 aᵧ=g 向下]
D1 --> D2[运动性质 自由落体运动]
D2 --> D3[速度 vᵧ=gt 随时间增大]
D2 --> D4[位移 y=½gt²]
C3 --> E[合速度<br/>v=√v₀²+g²t²]
D3 --> E
C4 --> F[合位移<br/>s=√x²+y²]
D4 --> F
E --> G[速度方向<br/>tanθ=vᵧ/vₓ=gt/v₀]
F --> H[轨迹方程<br/>y=gx²/2v₀² 抛物线]
C2 -.->|两分运动同时发生<br/>互不影响 运动独立性原理| D2三、平抛运动规律
位置坐标(以抛出点为原点,$x$ 水平向右,$y$ 竖直向下): $$ \boxed{\thinspace{}x = v_0 t\thinspace} $$ $$ \boxed{\thinspace{}y = \dfrac{1}{2}g t^2\thinspace} $$
轨迹方程(消去 $t$): $$ y = \dfrac{g}{2v_0^2}\thinspace{}x^2 $$ 即抛物线,开口向下($y$轴向下时开口形状为"碗"),形状由$v_0$ 决定——$v_0$ 越大抛物线越"扁"。
速度分量: $$ v_x = v_0,\quad v_y = gt $$
合速度: $$ v = \sqrt{v_x^2 + v_y^2} = \sqrt{v_0^2 + g^2 t^2} $$
速度方向(与水平方向夹角 $\theta$): $$ \tan\theta = \dfrac{v_y}{v_x} = \dfrac{gt}{v_0} $$
合位移: $$ s = \sqrt{x^2 + y^2} = \sqrt{(v_0 t)^2 + \left(\dfrac{1}{2}gt^2\right)^2} $$
位移方向(与水平方向夹角 $\alpha$): $$ \tan\alpha = \dfrac{y}{x} = \dfrac{gt}{2v_0} $$
四、速度方向与位移方向关系($\tan\theta = 2\tan\alpha$)— 本节核心
速度方向比位移方向"更陡"
比较速度方向角 $\theta$与位移方向角$\alpha$: $$ \tan\theta = \dfrac{gt}{v_0},\quad \tan\alpha = \dfrac{gt}{2v_0} $$ 故 $$ \boxed{\thinspace\tan\theta = 2\tan\alpha\thinspace} $$ 速度方向与水平方向的夹角 $\theta$,总是位移方向与水平方向夹角 $\alpha$ 的"两倍正切"。
物理含义:在抛物线轨迹上任意一点,速度方向(切线方向)比位移方向(从原点到该点的连线)更陡。这是因为速度是位移的导数——抛物线 $y\propto x^2$的切线斜率$dy/dx\propto x$,而割线斜率 $y/x\propto x$,二者比恰为 $2$。
几何图景
把速度方向反向延长,与 $x$ 轴的交点恰为水平位移的中点($x/2$ 处)。这与 01-静电场/05-带电粒子在电场中的运动 中"中点等效"性质完全一致——本质都是抛物线的切线性质。
五、斜面上的平抛运动
模型:物体从斜面顶端水平抛出,落到斜面上。
关键条件:落到斜面时,位移方向沿斜面,即位移方向角 $\alpha$ 等于斜面倾角。
设斜面倾角为 $\beta$,则落到斜面时: $$ \tan\beta = \tan\alpha = \dfrac{y}{x} = \dfrac{gt}{2v_0} $$ 由此可解得落到斜面的时间 $t=\dfrac{2v_0\tan\beta}{g}$。
进一步可求:
- 落到斜面时的速度方向角 $\theta$:$\tan\theta=2\tan\beta$(由 $\tan\theta=2\tan\alpha$);
- 落点距抛出点的距离 $L$:$L=\dfrac{x}{\cos\beta}=\dfrac{v_0 t}{\cos\beta}=\dfrac{2v_0^2\tan\beta}{g\cos\beta}$。
"落到斜面" vs "落到地面"
- 落到地面:$y=h$($h$为高度)已知,由$y=\frac{1}{2}gt^2$求$t$;
- 落到斜面:$\tan\alpha=\tan\beta$(位移方向沿斜面)已知,由 $\tan\alpha=gt/(2v_0)$求$t$。
二者判别条件不同,是高考常考的对比点。
六、类平抛运动(一般恒力作用)
类平抛运动:物体受恒定合外力作用,且初速度方向与合外力方向垂直,所做的曲线运动。
与平抛运动的对应:
- 重力 $mg$ $\Rightarrow$一般恒力$F$;
- 重力加速度 $g$ $\Rightarrow$加速度$a=F/m$;
- 水平方向匀速 $v_0$ $\Rightarrow$垂直力方向匀速$v_0$;
- 竖直方向 $\frac{1}{2}gt^2$ $\Rightarrow$力方向$\frac{1}{2}at^2$。
所有平抛公式可直接代换: $$ x = v_0 t,\quad y = \dfrac{1}{2}a t^2,\quad \tan\theta = \dfrac{at}{v_0},\quad \tan\theta = 2\tan\alpha $$
类平抛的典型情境
- 带电粒子垂直射入匀强电场(电场力恒定,初速垂直电场)——详见 01-静电场/05-带电粒子在电场中的运动;
- 物体在光滑斜面上以水平初速运动(重力沿斜面分量 $g\sin\theta$ 恒定,垂直于初速);
- 带电液滴在正交电磁场中运动(特定条件下合力恒定)。
七、平抛与电场偏转类比
| 比较项 | 重力场中平抛 | 匀强电场中类平抛 |
|---|---|---|
| 受力 | 重力 $mg$ | 电场力$qE$ |
| 加速度 | $g$ | $a=qE/m$ |
| 初速方向 | 水平 | 垂直场强 |
| 力方向 | 竖直向下 | 沿场强方向 |
| 轨迹 | 抛物线 | 抛物线 |
| 速度方向角 | $\tan\theta=gt/v_0$ | $\tan\theta=at/v_0=qEt/(mv_0)$ |
| 位移方向角 | $\tan\alpha=gt/(2v_0)$ | $\tan\alpha=at/(2v_0)$ |
| 关系 | $\tan\theta=2\tan\alpha$ | $\tan\theta=2\tan\alpha$ |
模型迁移的力量
重力场就是"特殊的匀强电场"——对带电粒子而言,$mg$类比$qE$,$g$类比$qE/m$。一旦建立这个对应,平抛运动所有规律可"翻译"为类平抛规律。这是高中物理"模型迁移"的典范,也是 01-静电场/05-带电粒子在电场中的运动 的物理基础。
推导与原理
一、$\tan\theta = 2\tan\alpha$ 的严格推导
设平抛运动某时刻位置 $(x,y)$,速度 $(v_x,v_y)$。
位移方向角 $\alpha$(位移向量与水平方向夹角): $$ \tan\alpha = \dfrac{y}{x} = \dfrac{\frac{1}{2}gt^2}{v_0 t} = \dfrac{gt}{2v_0} $$
速度方向角 $\theta$(速度向量与水平方向夹角): $$ \tan\theta = \dfrac{v_y}{v_x} = \dfrac{gt}{v_0} $$
二者比较: $$ \boxed{\thinspace\tan\theta = \dfrac{gt}{v_0} = 2\cdot\dfrac{gt}{2v_0} = 2\tan\alpha\thinspace} $$
几何解释:抛物线 $y=kx^2$($k=g/(2v_0^2)$)上一点 $(x_0,y_0)$的切线斜率$dy/dx=2kx_0$,而该点与原点连线的斜率 $y_0/x_0=kx_0$,二者之比恰为 $2$。这就是"$\tan\theta=2\tan\alpha$"的几何根源。
二、平抛运动公式的推导
水平方向:不受力,由牛顿第一定律(05-牛顿第一定律)保持匀速: $$ x=v_0 t,\quad v_x=v_0 $$
竖直方向:受重力 $mg$,由 06-牛顿第二定律 $mg=ma\Rightarrow a=g$,做自由落体: $$ y=\dfrac{1}{2}g t^2,\quad v_y=gt $$
合速度与合位移:用矢量合成(平行四边形定则): $$ v=\sqrt{v_x^2+v_y^2}=\sqrt{v_0^2+g^2t^2} $$ $$ s=\sqrt{x^2+y^2}=\sqrt{(v_0 t)^2+\left(\dfrac{1}{2}gt^2\right)^2} $$
三、落到斜面时间的推导
设斜面倾角 $\beta$,物体从斜面顶端水平抛出。落到斜面时位移方向沿斜面: $$ \tan\beta = \dfrac{y}{x} = \dfrac{\frac{1}{2}gt^2}{v_0 t} = \dfrac{gt}{2v_0} $$ 解得: $$ \boxed{\thinspace{}t = \dfrac{2v_0\tan\beta}{g}\thinspace} $$
进一步,落到斜面时速度方向角 $\theta$: $$ \tan\theta = \dfrac{gt}{v_0} = \dfrac{g}{v_0}\cdot\dfrac{2v_0\tan\beta}{g} = 2\tan\beta $$ 即落到斜面时速度方向与水平方向夹角的正切 == 斜面倾角正切的 $2$ 倍。
典型实例与类比
实例 1:飞机投弹
飞机以 $v_0=200\thinspace\text{m/s}$在$h=500\thinspace\text{m}$ 高度水平飞行投弹。求:
- 炸弹落地时间 $t=\sqrt{2h/g}=\sqrt{100}\approx 10\thinspace\text{s}$;
- 水平射程 $x=v_0 t=200\times 10=2000\thinspace\text{m}$;
- 落地速度 $v=\sqrt{v_0^2+g^2t^2}=\sqrt{40000+9800}\approx 223\thinspace\text{m/s}$。
飞行员视角
飞行员看到炸弹"竖直下落"——因为飞行员与炸弹有相同的水平速度(相对静止),只看到竖直方向的自由落体。但地面观察者看到炸弹做平抛运动——这就是参考系不同导致的运动描述差异。
类比 1:平抛 ↔ 正交分解
平抛运动的分解方法与力的正交分解(03-力的合成与分解)完全平行:
- 力的正交分解:把合力分解为两个垂直方向的分力,分别作用;
- 运动的正交分解:把合运动分解为两个垂直方向的分运动,分别独立进行。
二者都是"化复杂为简单"的思想——把不易直接处理的矢量问题分解为两个一维问题。
类比 2:平抛运动 ↔ 抛体运动族
平抛是抛体运动的特例(初速水平):
- $v_0$水平$\Rightarrow$ 平抛;
- $v_0$斜向上$\Rightarrow$ 斜抛(详见 02-抛体运动综合);
- $v_0$竖直向上$\Rightarrow$ 竖直上抛(03-自由落体与竖直上抛);
- $v_0$竖直向下$\Rightarrow$ 竖直下抛;
- $v_0=0$ $\Rightarrow$ 自由落体。
所有抛体运动都是加速度恒为 $g$ 的匀变速运动,差别仅在初速度方向。
记忆口诀
水平匀速竖直落,两个分运动独立做;速度方向切线斜,位移方向割线连;$\tan\theta$是$\tan\alpha$ 两倍整,速度方向更陡峭;落到斜面方向判,位移方向沿斜面。
例题
例 1:基础——平抛基本计算
题目:从 $h=20\thinspace\text{m}$高处以$v_0=10\thinspace\text{m/s}$ 水平抛出一物体($g=10\thinspace\text{m/s}^2$)。求: (1)物体落地时间; (2)物体落地时的水平射程; (3)物体落地时的速度大小与方向; (4)物体的位移大小与方向。
分析:平抛运动分解为水平匀速 + 竖直自由落体。落地时间由竖直方向决定(高度已知);射程由水平方向乘时间;速度由两分量合成。
解答: (1)$h=\frac{1}{2}gt^2\Rightarrow 20=5t^2\Rightarrow t=2\thinspace\text{s}$。
(2)$x=v_0 t=10\times 2=20\thinspace\text{m}$。
(3)$v_x=v_0=10\thinspace\text{m/s}$,$v_y=gt=20\thinspace\text{m/s}$。
- 速度大小 $v=\sqrt{v_x^2+v_y^2}=\sqrt{100+400}\approx 22.4\thinspace\text{m/s}$;
- 方向角 $\tan\theta=v_y/v_x=2$,$\theta\approx 63.4^\circ$(与水平方向夹角,向下)。
(4)位移大小 $s=\sqrt{x^2+y^2}=\sqrt{400+400}\approx 28.3\thinspace\text{m}$;位移方向角 $\tan\alpha=y/x=20/20=1$,$\alpha=45^\circ$。
验证:$\tan\theta=2$,$\tan\alpha=1$,确实 $\tan\theta=2\tan\alpha$。✓
点评:本题为平抛运动的标准计算,重点验证速度方向与位移方向的关系 $\tan\theta=2\tan\alpha$。这一关系在抛物线任意点都成立,是平抛运动的标志性结论。
例 2:中难——落到斜面
题目:如图,倾角 $\beta=30^\circ$的斜面顶端$A$,物体以 $v_0=10\thinspace\text{m/s}$水平抛出,落到斜面上$B$ 点($g=10\thinspace\text{m/s}^2$)。求: (1)物体从 $A$到$B$ 的运动时间; (2)$AB$ 间的距离; (3)物体落到 $B$ 点时的速度方向。
分析:落到斜面的条件——位移方向沿斜面,即 $\tan\alpha=\tan\beta$。
解答: (1)$\tan\beta=\tan\alpha=\dfrac{gt}{2v_0}\Rightarrow \tan 30^\circ=\dfrac{10t}{20}=\dfrac{t}{2}$ $$ \dfrac{\sqrt{3}}{3}=\dfrac{t}{2}\Rightarrow t=\dfrac{2\sqrt{3}}{3}\thinspace\text{s}\approx 1.15\thinspace\text{s} $$
(2)水平位移 $x=v_0 t=10\times\dfrac{2\sqrt{3}}{3}=\dfrac{20\sqrt{3}}{3}\thinspace\text{m}$。 $AB$距离$L=\dfrac{x}{\cos\beta}=\dfrac{20\sqrt{3}/3}{\cos 30^\circ}=\dfrac{20\sqrt{3}/3}{\sqrt{3}/2}=\dfrac{40}{3}\thinspace\text{m}\approx 13.3\thinspace\text{m}$。
(3)落到 $B$时速度方向角$\theta$: $$ \tan\theta=2\tan\alpha=2\tan 30^\circ=\dfrac{2\sqrt{3}}{3}\approx 1.155 $$ $\theta\approx 49.1^\circ$(与水平方向夹角,向下)。
点评:落到斜面问题的核心条件是位移方向角等于斜面倾角,由此可求时间。再由 $\tan\theta=2\tan\alpha$直接得速度方向角,无需重算$v_y/v_x$。这是 $\tan\theta=2\tan\alpha$ 关系的典型应用。
例 3:进阶——类平抛运动
题目:质量 $m=1\thinspace\text{kg}$的物体静止在光滑水平面上,从$t=0$时刻起受水平恒力$F_1=3\thinspace\text{N}$(沿 $x$轴正方向)和竖直恒力$F_2=4\thinspace\text{N}$(沿 $y$ 轴正方向)作用。求: (1)物体 $t=2\thinspace\text{s}$ 时的位置坐标; (2)物体 $t=2\thinspace\text{s}$ 时的速度大小与方向; (3)物体的轨迹方程。
分析:两力都是恒力,互相垂直。物体从静止出发,沿合力方向做匀加速直线运动——这看似类平抛但初速度为零,不是类平抛。需修正为:物体先在某方向有初速度,再受垂直恒力才构成类平抛。本题实为匀加速直线运动。
重新解读:若题目改为"物体以初速度 $v_0=2\thinspace\text{m/s}$沿$x$ 轴运动,$t=0$起受$F_2=4\thinspace\text{N}$ 竖直力作用",则:
- $x$方向:匀速$v_0=2\thinspace\text{m/s}$,$x=v_0 t$;
- $y$方向:匀加速$a=F_2/m=4\thinspace\text{m/s}^2$,$y=\frac{1}{2}at^2=2t^2$。
解答(按修正后题意): (1)$t=2\thinspace\text{s}$ 时:
- $x=v_0 t=2\times 2=4\thinspace\text{m}$;
- $y=2t^2=8\thinspace\text{m}$;
- 位置 $(4,8)$。
(2)$v_x=v_0=2\thinspace\text{m/s}$,$v_y=at=4\times 2=8\thinspace\text{m/s}$。
- 速度大小 $v=\sqrt{4+64}=\sqrt{68}\approx 8.25\thinspace\text{m/s}$;
- 方向角 $\tan\theta=v_y/v_x=4$,$\theta\approx 76^\circ$。
(3)轨迹方程:由 $x=v_0 t$得$t=x/v_0$,代入 $y=\frac{1}{2}a t^2$: $$ y = \dfrac{a}{2v_0^2}\thinspace{}x^2 = \dfrac{4}{2\times 4}\thinspace{}x^2 = \dfrac{x^2}{2} $$ 抛物线,与平抛运动 $y=\dfrac{g}{2v_0^2}x^2$ 形式一致。
点评:类平抛运动的关键是识别"恒力垂直于初速度"。一旦识别,所有平抛公式直接代换($g\to a$)。本题展示"模型迁移"——重力场平抛的规律在一般恒力场中同样成立。这就是为什么 01-静电场/05-带电粒子在电场中的运动 中带电粒子在匀强电场中的偏转与平抛运动公式完全平行。
易错提醒
易错点
- 速度方向 vs 位移方向:$\tan\theta=2\tan\alpha$,速度方向比位移方向更陡——切勿混用。
- 落到斜面 vs 落到地面:落到地面用 $y=h$判别;落到斜面用$\tan\alpha=\tan\beta$ 判别——条件不同。
- 平抛初速必须水平:若初速度斜向上则不是平抛而是斜抛;初速度竖直向下则是下抛。
- 类平抛的条件:必须恒力且初速垂直于恒力,二者缺一不可。变力或初速不垂直均不能套用平抛公式。
- 分运动独立性:水平分运动不影响竖直分运动。两球同时抛出(一平抛一自由落体)会同时落地——这是分运动独立性的体现。
- 角度方向:速度方向角 $\theta$与位移方向角$\alpha$ 都是与水平方向的夹角(不是与竖直方向)。
概念辨析
平抛 vs 斜抛 vs 自由落体
| 运动 | 初速度 | 加速度 | 轨迹 |
|---|---|---|---|
| 自由落体 | $v_0=0$ | $g$ | 直线 |
| 平抛 | $v_0$水平 | $g$ | 抛物线 |
| 斜抛 | $v_0$斜向 | $g$ | 抛物线 |
| 竖直上抛 | $v_0$竖直向上 | $-g$ | 直线 |
平抛 vs 类平抛
| 比较 | 平抛 | 类平抛 |
|---|---|---|
| 受力 | 重力 $mg$ | 一般恒力$F$ |
| 加速度 | $g$ | $a=F/m$ |
| 公式 | $y=\frac{1}{2}gt^2$ | $y=\frac{1}{2}at^2$ |
| 关系 | $\tan\theta=2\tan\alpha$ | $\tan\theta=2\tan\alpha$ |
与其他知识关联
- 与 01-描述运动的基本物理量 的关系:平抛运动是"加速度方向 ≠ 速度方向"的最佳例证,体现加速度矢量性。
- 与 02-匀变速直线运动 的关系:平抛运动的两个分运动都遵循匀变速直线运动公式——水平是 $a=0$的特例,竖直是$v_0=0,a=g$ 的自由落体。
- 与 03-自由落体与竖直上抛 的关系:平抛运动的竖直分运动就是自由落体;这是运动分解的具体应用。
- 与 04-运动图像 的关系:平抛运动的 $v_y$-$t$图是过原点的直线(斜率$g$),$v_x$-$t$ 图是水平线(匀速)。
- 与 03-综合应用与拓展/01-运动的合成与分解 的关系:平抛运动是运动合成分解的典型范例,建立了"曲线 $\to$ 两直线"的处理范式。
- 与电学 01-静电场/05-带电粒子在电场中的运动 的关系:带电粒子垂直射入匀强电场的偏转就是类平抛运动——所有平抛公式直接迁移,是力学方法在电学中的典型应用。
- 高中—大学衔接:牛顿力学 中平抛运动由 $m\ddot{x}=0,m\ddot{y}=mg$ 解出;机械振动 中抛物线轨迹与简谐运动分别对应恒力与变力(回复力)的情形。
作者的话
个人理解
平抛运动是高中物理"化曲为直"思想的最佳载体。曲线运动看起来复杂,但只要分解为两个独立的直线运动,就回到熟悉的匀变速直线运动——这种"分解—独立处理—合成"的三步法,是处理一切曲线运动的通用方法。后续学 07-圆周运动 时,分解思想依然适用(虽然圆周运动需要用极坐标或自然坐标分解);学 03-综合应用与拓展/01-运动的合成与分解 时,分解方法将推广到小船渡河、绳子末端速度等更复杂情境。
我特别想强调 $\tan\theta=2\tan\alpha$这一关系的物理之美。它不只是"巧合",而是抛物线$y=kx^2$的内在几何性质——切线斜率(速度方向)恰是割线斜率(位移方向)的两倍。这种"导数与原函数"的关系,在数学上源于$d(x^2)/dx=2x$,在物理上体现为"速度是位移的导数"。学到这里,建议读者去体会"物理规律与数学结构的同构性"——这是物理学最深层的优雅。
类平抛运动的推广则展示了模型迁移的力量。重力场只是一个特殊的恒力场——只要把 $g$换成$a=F/m$,平抛运动的所有规律都适用于一般恒力场中的类平抛。这种"从一个具体模型推广到一类模型"的思维方式,是物理学家的核心能力。学 01-静电场/05-带电粒子在电场中的运动 时,读者会发现带电粒子在匀强电场中的偏转与平抛运动公式一模一样——这不是巧合,而是"恒力场中垂直初速运动"的普适规律。
学习建议:把"分解—独立处理—合成"三步法练熟。第一步:识别恒力方向与初速度方向,建立坐标系;第二步:两个方向分别用匀变速公式;第三步:用矢量合成求合速度、合位移。这三步走完,平抛与类平抛问题就解决了。再记住 $\tan\theta=2\tan\alpha$ 这一"招牌关系",许多选择题可秒解。
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