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  • 类平抛运动与平抛运动的运动规律解析及飞机升力计算方法

    1. 垂直平面内的平抛运动

    例1:一架质量为m的飞机以水平速度v0飞出跑道,然后逐渐上升。如果在此过程中飞机的水平速度保持不变,则同时受到恒定的垂直升力(升力由其他力的合力提供)。 ,不包括重力)。经测得,当飞行器水平方向位移为l时,其上升高度为h。求:飞机受到的升力。

    分析:飞机起飞过程中,在水平方向做匀速直线运动,在垂直方向做匀加速直线运动,初速度为零。这是一种准平投运动。轨迹如图1所示。可以采用平抛运动的研究方法。快来寻找解决方案吧。

    飞行器沿水平方向匀速直线运动,则移动 l 所花费的时间为

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    飞机水平运动l和垂直上升h所需的时间相同,而飞机以匀加速直线运动,初速度为零,垂直向上运动。

    根据

    可用的

    根据牛顿第二定律,飞机所受的升力为

    2. 倾斜平面内的类似投掷运动

    例2.如图2所示,光滑斜面的长度为a,宽度为b,倾斜角度为θ。物体从水平面在斜面上方的点 P 处入射,并从斜面下方的顶点 Q 离开斜面。求初始入射速度。

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    分析:斜面上的物体仅受重力和支撑力的作用,总外力为mgsinθ。根据牛顿第二定律,物体运动的加速度为

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    gsinθ.方向是沿着斜坡向下。由于初速度方向与加速度方向垂直,因此物体在斜坡上做平抛运动,初速度沿水平面方向。

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    做匀速运动,沿斜坡做初速度为零的匀加速运动。

    水平位移为

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    沿斜面的位移为

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    3.水平面内的类似投掷的运动

    例3:在光滑的水平面上,质量为2kg的物体开始从静止状态开始移动。在前5秒内,它受到正东方向4N的水平恒定力的作用。从5秒结束开始,它受到正北方向2N的水平恒定力的作用。水平面上的恒定力作用 10 秒。求 15 秒结束时物体的速度和位置?

    分析:假设起点为坐标原点O,东为x轴正方向,北为y轴正方向。建立直角坐标系xOy。物体从坐标原点出发,在前 5 秒内沿 x 轴正方向向东产生初速度。对于匀加速度为零的直线运动,加速度为

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    ,方向为x轴正方向,5s内物体沿x轴的位移为

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    ,到达P点,5s结束时的速度为

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    从 5 秒结束开始,物体执行类似平投的运动,并参与两个子运动。一种是沿x轴正方向以10m/s的速度匀速运动。 10s后,其位移

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    第二种是沿y轴正方向做初速度为零的匀加速运动,其加速度为

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    ,10s后的位移为

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    沿y轴正方向的速度为

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    让物体在15s结束时到达Q点,则

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    方向为东偏北,

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    15s结束时的速度为

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    方向 东偏北

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