通过MCP连接 →

输入计算

数学公式

Show calculation steps (2)
  1. Launch Angle

    Launch Angle: 已知最大高度和水平射程的抛体运动计算器

    Launch angle above horizontal from peak height h and range l.

  2. Time of Flight

    Time of Flight: 已知最大高度和水平射程的抛体运动计算器

    Total flight time = twice the rise time to the peak height h.

广告

结果

初始发射速度
33.73
米/秒
初速度 v 121.42 km/h
Launch angle θ 68.2°
飞行时间 t 6.387 s

这个计算器能做什么

它从抛体飞行轨迹的形状出发,反向推算运动参数。只要你知道抛体飞到了多高(最大高度 h)和水平方向飞了多远(射程 l),它就能算出初速度、抛射角以及总飞行时间。计算前提是忽略空气阻力,且发射点与落地点处于同一高度,因此整条轨迹是一条对称的抛物线。

显示发射角 theta、最高点高度 h 和水平射程 l 的抛体抛物线轨迹
由最高点高度 h、射程 l 和发射角 theta 确定的抛体抛物线轨迹。

使用方法

填入以米为单位的最大高度、以米为单位的水平射程,以及重力加速度(默认采用标准重力 9.80665 m/s²)。点击计算,即可得到所需的初速度(同时以 m/s 和 km/h 显示)、相对水平方向测量的抛射角,以及抛体在空中停留的时间。若把射程设为 0 m,则表示纯竖直方向的发射(抛射角 = 90°)。

公式解析

在轨迹最高点处竖直速度为零,因此最大高度直接决定了初始竖直速度:$$v_y = \sqrt{2gh}$$ 上升到最高点所需的时间为 \(\sqrt{2h/g}\),整个飞行时间是它的两倍:$$t = 2\sqrt{\frac{2h}{g}}$$ 水平方向做匀速运动,于是 $$v_x = \frac{l}{2\sqrt{2h/g}}$$ 初速度是这两个分量的矢量和 $$v = \sqrt{v_x^{2} + v_y^{2}}$$ 而相对水平方向的抛射角为 $$\theta = \arctan\!\left(\frac{4h}{l}\right)$$(此比值中重力项恰好相互抵消)。

速度矢量 v 在角度 theta 处分解为水平分量 v_x 和竖直分量 v_y
发射速度 v 是水平分量 v_x 与竖直分量 v_y 的合矢量。

计算实例

取 \(h = 50\ \text{m}\),\(l = 80\ \text{m}\),\(g = 9.80665\ \text{m/s}^2\):$$v_y = \sqrt{2\times9.80665\times50} = 31.316\ \text{m/s}$$ 飞行时间 $$t = 2\sqrt{\frac{100}{9.80665}} = 6.387\ \text{s}$$ 水平速度 $$v_x = \frac{80}{6.387} = 12.526\ \text{m/s}$$ 于是 $$v = \sqrt{12.526^{2} + 31.316^{2}} = 33.73\ \text{m/s}$$(约 121.4 km/h),抛射角 $$\theta = \arctan\!\left(\frac{200}{80}\right) = \arctan(2.5) = 68.20^{\circ}$$

常见问题

计算中考虑空气阻力了吗?没有。它采用真空中的理想抛体运动模型,对于密度较大、速度不太高的物体来说足够准确。

如果发射点和落地点高度不同怎么办?对称模型假设两者高度相等。一旦高度不同,飞行时间与射程之间的关系就会改变,上述公式将不再直接适用。

为什么抛射角与重力无关?因为 \(\tan\theta = v_y/v_x\) 化简后等于 \(4h/l\),其中的 \(g\) 被约去了。重力依然会影响速度和飞行时间,只是不影响抛射角。

最后更新: