Scratch编程与物理-用Scratch学习“抛物运动”

一、什么是“抛物运动”？

在生活中，抛物运动很常见，我们向空中斜向抛出一个小球，在忽略空气阻力的情况下，小球在空中划一个完美的弧线，最后落地，这样的一个弧线就是抛物线，小球所做的运动就是抛物运动。

下面是用Scratch模拟了一个抛物运动的运动轨迹，动图如下。

今天我们就来用Scratch实现这样一个“抛物运动”的模拟器。

在编程之前，我们先来学习到底什么是"抛物运动"。

小球以初速度V发射出去，发射角度为a。我们将速度矢量V分解为水平方向和垂直方向两个部分。水平方向做匀速直线运动，垂直方向受重力影响，做加速度为重力加速度的匀变速直线运动。两个方向合并后的运动轨迹就是抛物线。

二、“抛物运动”的知识点学习

下面我们来看看抛物运动的相关公式。

在忽略空气阻力的条件下，分解速度，则有：

其中Vo为抛出速度，θ为速度与水平面夹角，g为重力加速度

水平方向的速度是：

竖直方向的速度是：

水平方向的位移方程是：

竖直方向的位移方程是：

从公式

可得当

时,小球达到最高点所用时间为 

用竖直方向的位移方程可知，斜抛运动能达到的最大高度公式：

小球回到地面的总运动时间为

总水平射程是：

小球能达到的最高点叫射高，从抛出点到落地点的水平位移叫射程

射时T：

射高H：

射程R：

用Scratch实现“抛物运动”的模拟器

三、程序思路

（抛物运动模拟器的操作界面）

1、程序包含两个角色：1、小球Ball ；2、发射按钮Fire。

小球在舞台上的起始位置是（-180，-140）。

2、通过设置变量speed和变量angle的值来调整小球的发射速度和角度，然后单击Fire按钮发射小球。

当用户单击Fire按钮时，它会广播一条消息，小球接收消息后发射出去。

3、小球在发射前，需要移动到起始位置(-180，-140)，然后设置落笔状态，并清除之前的笔迹。计算初始速度Vx，Vy。

4、小球发射后，每0.02秒计算并更新一次小球的位置。

首先计算垂直距离dy，如果为负值，说明小球已经达到地面，程序结束。

5、计算水平距离dx，脚本需要把小球的实际飞行距离转换成在舞台上的坐标位置，也就是把(dx，dy)转换成(xPos，yPos)。

舞台中模拟器的垂直长度为320（从-140到180），对应实际长度的100米，从（0到100）。

舞台中模拟器的水平长度为420（从-180到240），对应实际长度的100米，从（0到100）。

因此小球在舞台上飞行的垂直距离为320*dy/100步，水平距离为420*dx/100步，这两个数值分别加上小球的起始坐标，就是小球的实时位置。

四、程序清单

1、Fire按钮的程序代码

2、小球Ball的程序代码

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