[高等教育]抛体论文

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1、抛体运动规律的探讨引言在科学发展的长河中，力学是最古老的物理分支之一。而抛射体运动规律的探讨是力学的重要组成部分。抛射体运动的研究由来已久，从古希腊时代就有人涉及。由于人们对物体运动的解释带有时代的局限性，抛射体问题成了物理学发展中的又一标志性课题。对于抛射体运动规律历史发展的发展可以追溯到古代，在漫长的2000多年中，亚里士多德、列奥那多达芬奇、塔塔格里亚、伽利略等人作出的重大贡献和给后人的影响是最使人不能忘怀的。本文以对抛体运动规律的历史发展——近代以来关于抛体运动规律的突破成就——对抛体运动的进一步探讨——抛体运动的应用为顺序对抛体运动

2、规律作了详细的探究，在对抛体运动的进一步探讨过程中针对经典力学中忽略空气阻力和地球自转等外界因素处理抛体运动问题，本文考虑了空气阻力对抛体运动的影响，并给出了考虑空气阻力时平抛和落体运动的规律。考虑地球自转的影响，建立了抛体运动的动力学方程，并得出抛体运动的轨迹是一空间曲线，而且有助于了解和解释由地球自转引发的自然现象。通过对抛体运动规律的探究，对抛体运动规律的应用产生了重要的影响。科学家们的思维方式和探求真理的过程有助于培养学生建立物理思维能力。一、关于抛体运动规律的历史发展（1）、空气推动还是自带冲力对于抛射体的运动，亚里士多德解释说，之

3、所以抛射体在出手后还会继续运动，是由于手或机械在作抛物运动中同时也使靠近物体的空气运动，而空气再带动物体运动。亚里士多德主要着眼于“运动原因”的探讨，因此，他的力学理论是动力学性质的，而且大多是一些猜测和推理的结果，因而结论往往是错误的。亚里士多德认为在自然界中有两种机械运动：自然的和强迫的。自然运动即重物竖直下落和轻物竖直上升的运动。这是物体在“内在目的”的支配下寻找其天然位置的运动。按照他的想法，每一个物体都有其活动的自然领域或特定空间的“天然位置”。除了重物的下降和轻物的上升之外，其它一切运动都是强迫运动，这种运动只有在推动下才能进行。

4、抛体运动就属于强迫运动。当推一个物体的力不在推它时，物体便归于静止；物体运动的速度与施加的外力成正比，与在介质中受到是阻力成反比。为什么射出的箭和抛出的石头在弓和抛物者的作用早已结束之后还会继续运动呢？亚里士多德的解释是：物体刚离开抛物者那个时刻，由于它向前冲而排开部分介质，就在它后面造成一个虚空，自然界是不允许有虚空存在的，所以周围的介质便立即填补这个虚空，这些介质对物体又形成了一个向前的推动力，物体因而得以继续前进。那么它们的运动又为什么会终止呢？这或者是力逐渐减弱而最后改变了，或者是由于反作用，或者是重力大过这个力。这样亚里士多德就把运

5、动的根源放在事物之外，并把外力的作用与物体运动的速度直接联系起来。但是，在亚里士多德的思辩中，不可避免地会出现漏洞，就抛体运动而言，当抛体被抛出后，空气对物体也会有阻力作用，为什么有的时候推力大于阻力，有的时候阻力又会大于推力？尽管亚里士多德被奉为圣贤，但他的学说在中世纪还是不断有人批驳，逐渐被新的见解取代。公元6世纪，希腊有位学者对亚里士多德的运动学说持批评态度，他叫菲洛彭诺斯。他认为抛体本身具有某种动力，推动物体前进，直到耗尽才趋于停止。这种看法后来发展为“冲力理论”。“冲力理论”的代表人物是英国牛津大学的威廉，他认为运动并不需要外来推力

6、，一旦运动起来就要永远运动去。他写到：“运动并不能完全与永恒的物体区分开，因为当可以用较少的实体时，就无须用更多的实体……。没有这一额外的东西，就可以对各种运动给予澄清。”关于抛射体运动，他解释为：“当运动物体离开投掷者后，是物体靠自己运动，而不是被任何在它里面或与之有关的动力所推动，因为无法区分运动者和被运动者”。可见，亚里士多德认为真空不存在的说法是可疑的。当然，威廉的说法并不等于惯性原理，但却是走向惯性原理的重要步骤。因为，如果运动不需要原因，一旦发生就要永远持续，亚里士多德的推动说就要从根本受到动摇。巴黎大学校长布里丹也是反对空气是抛

7、射体运动的推动者，亚里士多德对抛射体运动的解释是：在抛射体的后面行成了虚空区域，由于自然界惧怕虚空，于是就有空气立即填补这一虚空区域，因而形成推动力。布里丹反问道：“空气又是受什么推动的呢？”显然还有别的物体在起作用，这样一连串的推动根源何在呢？他又举出磨盘和陀螺为例，它们转动时无前后之分。在船上，只感到迎面吹来的风，而不感到背后推动的风。这些都说明：“空气持续推动抛射体”的说法不符合事实。于是，他提出“冲力理论”，认为“推动者在推动一物体运动时，使对它施加某种冲力或某种动力”。文艺复兴初期，多才多艺的巨人天才列奥那多达芬奇，对抛射体运动也进

8、行了研究，并取得了实际的成果，并且预见了到后来由伽利略加以实验证明的惯性原理。列奥那多写道：“凡是感官可以察觉的东西都不能自己运动……每一物体在其运动的方向都有一个