代码模拟踢球后球位置始终为(0,0)：是列表未更新还是公式错误？

我正在编写代码模拟给定角度和初速度的球被踢出后，经过一定时间更新其位置。运行结果显示球始终处于(0,0)位置，请问这是position列表未更新，还是运动公式存在错误？

代码片段 #

import numpy as np
    
class Ball():
    def __init__(self, theta, v):
        self.position = [0, 0] # Position at ground is (0,0)
        self.theta = 0
        self.v = 0
        
    def step(self, delta_t = .1):
        ball.position[0] = ball.v*np.cos(ball.theta)*t
        ball.position[1] = (ball.v**2*np.sin(ball.theta))/9.81
        return ball.position
        
    
    
ball = Ball(theta = 30, v = 100)

for t in range(200):
    ball.step(delta_t = 0.05)

print(f'Ball is at x={ball.position[0]:.2f}m, y={ball.position[1]:.2f}m') # Check position

运行输出 #

Ball is at x=0.00m, y=0.00m

错误分析 #

你的代码存在多个核心问题，直接导致球的位置始终为(0,0)：

• 初始化参数未正确赋值：__init__方法里把self.theta和self.v硬设为0，完全忽略了传入的参数值。这意味着球的初速度和角度都是0，无论输入多少，计算出的位置必然是(0,0)。
• 错误使用全局变量而非实例属性：step方法里直接调用全局的ball对象属性，而非用self访问实例自身的属性，逻辑混乱且易出错。
• 运动公式完全错误：
  • x方向：循环中的t是0到199的整数，和实际运动时间无关，且没有累计时间；正确逻辑应该维护一个累计时间变量，用v0*cosθ * 累计时间计算x坐标。
  • y方向：你写的是抛体运动的最大高度公式，而非任意时刻的y坐标，正确公式应为v0*sinθ * 累计时间 - 0.5*g*(累计时间)²（g取9.81）。
• 未利用delta_t参数：step方法里的delta_t没有被用来累计时间，无法模拟时间流逝。

修正后的代码示例 #

import numpy as np
    
class Ball():
    def __init__(self, theta, v):
        self.position = [0.0, 0.0]
        # 将角度转换为弧度（numpy三角函数默认用弧度计算）
        self.theta = np.deg2rad(theta)
        self.v0 = v  # 保存初速度
        self.total_time = 0.0  # 累计运动时间
        self.g = 9.81
        
    def step(self, delta_t=0.1):
        self.total_time += delta_t
        # 计算x方向位置（匀速直线运动）
        self.position[0] = self.v0 * np.cos(self.theta) * self.total_time
        # 计算y方向位置（匀变速直线运动）
        self.position[1] = self.v0 * np.sin(self.theta) * self.total_time - 0.5 * self.g * self.total_time**2
        # 球落地后不再更新y坐标（可选逻辑）
        if self.position[1] < 0:
            self.position[1] = 0.0
        return self.position
        
ball = Ball(theta=30, v=100)

for _ in range(200):
    ball.step(delta_t=0.05)

print(f'Ball is at x={ball.position[0]:.2f}m, y={ball.position[1]:.2f}m')

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ariya