“抛”的巧合

一个“抛”字,有丰富的含义。古时候有“抛绣球”一说,如今又常常谦之谓“抛砖引玉”等等。这里,我们仅举两例,道出“抛”中的巧妙之处:

  1. 若某人以同样速率斜抛,不管抛的角度如何,到达地面后的速率也应相等。即换言之,斜抛时,实速率相等,必末速率相等。

  2. 若某人以不同速度平抛,到达地面的时间相同。换言之,相同高度下平抛,初速不等,但到达地面时间相等。

  3. 还请注意:上述两种情况,均与质量无关。你怎么来证明呢?

答:(1)设初速率为 v0,末速率为 vt,根据能量守恒定律,初始时为

动能与势能之和,结束时仅有动能,于是:

对于两种倾角下抛掷的情况,公式①毫无两样,因此末速率是相等的。

  1. 平抛运动可以分解为水平方向的匀速运动和自由落体运动两部分, 水平抛射的距离决定于平抛速度的大小,但落地的时间决定于自由落体的高度。两次平抛其初始高度相同,所以落地时间相等。

  2. 由公式①中可见,等式两边的质量可以消去,所以其质量大小对于求速率 vt 没有影响。同样,根据伽里略在比萨斜塔的实验,不同质量的小球同时到达地面,也证明了落地时间与质量无关。