Scratch实心球抛物线运动轨迹

陈新龙

推實心球是学生体测必考项目，我们向空中斜向抛出一个实心球，根据重力和速度的关系，在空中划出一道弧线后落地，这样一条弧线就是抛物线，实心球做的运动就是斜抛运动。斜抛运动的定义是物体以一定的初速度斜向射出去，在空气阻力可以忽略的情况下，物体所做的匀变速曲线运动。今天我们用编程来模拟初速度和角度对抛物线的影响（图1）。

在模拟的过程中要使用抛物线公式，搜索“斜抛运动”一词，获得抛物线的公式，有足够数学知识的可以更仔细地了解公式解析。

在Scratch编程，创建一个小球Ball角色，初始的位置（-180，-140）。程序开始前通过滑杆调整发射速度和发射角度的值，将这两个变量显示形式调整为“滑杆”。在小球发射前，需要设置画笔的状态，移动到初始位置，设置落笔状态，画笔的粗细，将页面中内容全部擦除。计算初始的速度Vx和Vy（Vx等于速度乘角度的cos值;Vy等于速度乘角度的sin值）并且增加变量t用于统计小球运动的时间（图2）。

小球按照设定变量发射后，为了方便观察运动轨迹，每隔0.01秒标记一次小球的位置，首先计算垂直距离dy，如果dy小于0，说明小球已经扔落到地面，程序结束。反之计算水平距离dx，需要把小球的实际飞行距离转换成在舞台上的坐标位置，其实就是把（dx，dy）转换成（xPos，yPos）。舞台默认垂直长度为320（-140至180）水平长度为420（-180至240），将两者都转化为实际长度100之内（图3）。

完成代码后，添一张背景图片，这样一幅完美的抛物线运动轨迹就完成了（图4）。

Scratch是一件神奇的工具，当它和科学知识结合时你就可以实现更多意想不到的乐趣。