手把手教你用Python來模擬繪制高中物理中平拋運動過程中的實線拋物線(附源碼)
大家好,我是Python進階者。
前言
昨天我發(fā)布了這篇文章:手把手教你用Python來模擬繪制自由落體運動過程中的拋物線(附源碼),后來有個叫【冫馬讠成】的粉絲在留言區(qū)提到了一個不錯的想法,如下圖所示:
也就是說需要實線進行作圖。下圖是粉絲的提問題目,可以看看需求,其實就是需要用Python進行實現(xiàn)。
當某個物體以初速度v水平拋出,其軌跡為一條拋物線,模擬繪制這條拋物線。
【PS】:這個是平拋運動,不是自由落體運動,因為自由落體運動初始速度為0,所以千萬別搞混了,這里給大家也復習下高中的物理知識。
用高中物理知識,我們肯定可以輕易實現(xiàn),但是今天我們需要用Python進行實現(xiàn),稍微有些難度了。
一、思路
其實解決問題的關鍵點就是在于兩點。其一是基于加速度公式,通過Python得到對應的x和y的點值;其二是針對這些點集進行作圖。這里例舉一種方法,小編想象肯定還有其他的方法的,也歡迎大家在評論區(qū)諫言。下圖是平拋運動的公式。
二、分析
昨天的文章我們實現(xiàn)的方式是定義一個列表,用于存儲物體的坐標值。今天這里稍微做了一下改進,使用列表推導式一步到位。其中總高度我們可以自己自定義,之后水平上的位置和垂直高度的位置都可以通過相關公式進行計算,之后調用作圖函數(shù)進行繪制拋物線,具體實現(xiàn)如下。
三、具體實現(xiàn)
直接上代碼,如下所示:
- # coding: utf-8
- import matplotlib.pyplot as plt
- import numpy as np
- import math
- def pwx(v0, h):
- g = 9.8
- H = 5 * h
- t = math.sqrt(H/g)
- x = [v0 * t for t in np.arange(0, t, 0.1)]
- y = [H - 0.5 * g * t * t for t in np.arange(0, t, 0.1)]
- plt.title("Parabolic trajectory curve")
- plt.xlabel("x")
- plt.ylabel("y")
- plt.plot(x, y) # plotting x and y
- plt.show()
- if __name__ == "__main__":
- v = int(input("請輸入初速度v: "))
- h = int(input("請輸入繪制行數(shù)h: "))
- pwx(v, h)
當在Pycharm中運行之后,輸入初速度為5,繪制行數(shù)為10之后,程序就會自動跑起來,如下圖所示:
之后matplotlib庫會給我們呈現(xiàn)一個完美的拋物線圖,如下圖所示:
四、總結
我是Python進階者。本文基于粉絲提問,針對平拋運動運動過程中產生的拋物線,使用Python來作實線圖的問題,給出了具體的實現(xiàn)方案,順利幫助粉絲解決了問題。雖然文中只是例舉了1種方法。