高中物理平抛运动

P

蜡块的位置

v v x

v y 涉及的公式：

2

2y x v v v += x

y v v =θtan θ

v v 水 v 船 θ 船

v d t =

m in ，θsin d x = 水

船v v =θtan

d

第五章 平抛运动

§5-1 曲线运动 & 运动的合成与分解

一、曲线运动

1.定义：物体运动轨迹是曲线的运动。

2.条件：运动物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上。

3.特点：①方向：某点瞬时速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向。 ②运动类型：变速运动（速度方向不断变化）。 ③F 合≠0，一定有加速度a 。 ④F 合方向一定指向曲线凹侧。

⑤F 合可以分解成水平和竖直的两个力。 4.运动描述——蜡块运动

二、运动的合成与分解

1.合运动与分运动的关系：等时性、独立性、等效性、矢量性。

2.互成角度的两个分运动的合运动的判断：

①两个匀速直线运动的合运动仍然是匀速直线运动。

②速度方向不在同一直线上的两个分运动，一个是匀速直线运动，一个是匀变速直线运动，其合运动是匀变速曲线运动，a 合为分运动的加速度。

③两初速度为0的匀加速直线运动的合运动仍然是匀加速直线运动。

④两个初速度不为0的匀加速直线运动的合运动可能是直线运动也可能是曲线运动。当两个分运动的初速度的和速度方向与这两个分运动的和加速度在同一直线上时，合运动是匀变速直线运动，否则即为曲线运动。

三、有关“曲线运动”的两大题型

（一）小船过河问题

模型一：过河时间t 最短： 模型二：直接位移x 最短： 模型三：间接位移x 最短：

d v v 水

v 船 θ 当v 水

v d t =， 船

水v v =θcos A v 水

v 船 θ 当v 水>v 船时，L v v d x 船水==θcos min ，

θsin 船v d t =，水船v v =θcos θ

θsin )

cos -(min

船

水

v L v v s = θ v 船 d

[触类旁通]1．(2011 年上海卷)如图 5－4 所示，人沿平直的河岸以速度 v 行走，且通过不可伸长的绳拖船，船沿绳的方向行进．此过程中绳始终与水面平行，当绳与河岸的夹角为α时，船的速率为（ C ）。

αsin .v A α

sin .

v

B αcos .v

C αcos .v

D 解析：依题意，船沿着绳子的方向前进，即船的速度总是沿着绳子的，根据绳子两端连接的物体在绳子方向上的投影速度相同，可知人的速度 v 在绳子方向上的分量等于船速，故

v 船＝v cos α，C 正确．

2．(2011 年江苏卷)如图 5－5 所示，甲、乙两同学从河中O 点出发，分别沿直线游到 A 点和 B 点后，立即沿原路线返回到 O 点，OA 、OB 分别与水流方向平行和垂直，且 OA ＝OB.若水流速度不变，两人在静水中游速相等，则他们所用时间 t 甲、t 乙的大小关系为(C) A ．t 甲t 乙 D ．无法确定

解析：设游速为v ，水速为v 0，OA ＝OB ＝l ，则t 甲＝

l

v ＋v 0＋

l

v －v 0

；乙

沿OB 运动，乙的速度矢量图如图4所示，合速度必须沿OB 方向，则t 乙＝2·

l v 2－v 20

，联立解得

t 甲>t 乙，C 正确．

（二）绳杆问题(连带运动问题)

1、实质：合运动的识别与合运动的分解。

2、关键：①物体的实际运动是合速度，分速度的方向要按实际运动效果确定； ②沿绳（或杆）方向的分速度大小相等。

模型四：如图甲，绳子一头连着物体B ，一头拉小船A ，这时船的运动方向不沿绳子。

处理方法：如图乙，把小船的速度v A 沿绳方向和垂直于绳的方向分解为v 1和v 2，v 1就是拉绳的速度，v A 就是小船的实际速度。

[触类旁通]如图，在水平地面上做匀速直线运动的汽车，通过定滑轮用绳子吊起一个物体，若汽车和被吊物体在同一时刻的速度分别为 v1 和 v2，则下列说法正确的是( C ）

A ．物体做匀速运动，且 v 2＝v 1

B ．物体做加速运动，且 v 2>v 1

C ．物体做加速运动，且 v 2

D ．物体做减速运动，且 v 2

B O O

A v A

θ v 1 v 2 v A

甲 乙

沿绳方向的直线运动和垂直于绳改变绳与竖直方向的夹角的运动合成的，故应分解车的速度，如图，沿绳方向上有速度v 2＝v 1sin θ.由于v 1 是恒量，而θ逐渐增大，所以 v 2 逐渐增大，故被吊物体做加速运动，且 v 2＜v 1，C 正确．

§5-2 平抛运动 & 类平抛运动

一、抛体运动

1.定义：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力的作用，它的运动即为抛体运动。

2.条件：①物体具有初速度；②运动过程中只受G 。

二、平抛运动

1.定义：如果物体运动的初速度是沿水平方向的，这个运动就叫做平抛运动。

2.条件：①物体具有水平方向的加速度；②运动过程中只受G 。

3.处理方法：平抛运动可以看作两个分运动的合运动：一个是水平方向的匀速直线运动，一个是竖直方向的自由落体运动。

4.规律：

[牛刀小试]如图为一物体做平抛运动的 x －y 图象，物体从 O 点抛出，x 、y 分别表示其水平位移和竖直位移．在物体运动过程中的某一点 P(a ，b)，其速度的反向延长线交于 x 轴的 A 点(A 点未画出)，则 OA 的长度为(B ） A.a B.0.5a C.0.3a D.无法确定

解析：作出图示(如图5－9所示)，设v 与竖直方向的夹角为α，根据几何关系得tan α＝v 0

v y

①，由平抛运动得水平方向有a ＝v 0t ②，竖直方向有

b ＝12v y t ③，由①②③式得tan α＝a 2b ，在Rt △AEP 中，AE ＝b tan α＝a 2，所以OA ＝a 2.

5.应用结论——影响做平抛运动的物体的飞行时间、射程及落地速度的因素

α （1）位移：.2tan ,)21()(,21,0222

020v gt gt t v s gt y t v x =

+===ϕ （2）速度：0v v x =，gt v y =，220)(gt v v +=，0tan v gt =θ （3）推论：①从抛出点开始，任意时刻速度偏向角θ的正切值等于位移偏向角φ的

正切值的两倍。证明如下：0tan v gt =α,.221tan 002v gt t v gt

==θtan θ=tan α=2tan φ。 ②从抛出点开始，任意时刻速度的反向延长线对应的水平位移的交点为此水平位移

的中点，即.2tan x

y

=θ如果物体落在斜面上，则位移偏向角与斜面倾斜角相等。