平抛运动专题复习与解题技巧
考点16 平抛运动——2021年高考物理专题复习附真题及解析
考点16 平抛运动考点解读一、平抛运动基本规律的理解 1.飞行时间:由ght 2=知,时间取决于下落高度h ,与初速度v 0无关。
2.水平射程:x =v 0t =vgh2,即水平射程由初速度v 0和下落高度h 共同决定,与其他因素无关。
3.落地速度:gh v v v v x y x 2222+=+=,以θ表示落地速度与x 轴正方向的夹角,有2tan v ghv v xy ==θ,所以落地速度也只与初速度v 0和下落高度h 有关。
4.速度改变量:因为平抛运动的加速度为恒定的重力加速度g ,所以做平抛运动的物体在任意相等时间间隔Δt 内的速度改变量为Δv =g Δt ,相同,方向恒为竖直向下,如图所示。
5.两个重要推论(1)做平抛(或类平抛)运动的物体任一时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点,如图中A 点和B 点所示。
(2)做平抛(或类平抛)运动的物体在任意时刻任一位置处,设其末速度方向与水平方向的夹角为α,位移与水平方向的夹角为θ,则tan α=2tan θ。
二、常见平抛运动模型的运动时间的计算方法(1)在水平地面上空h 处平抛: 由221gt h =知ght 2=,即t 由高度h 决定。
(2)在半圆内的平抛运动(如图),由半径和几何关系制约时间t :221gt h =t v h R R 022=-+联立两方程可求t 。
(3)斜面上的平抛问题: ①顺着斜面平抛(如图)方法:分解位移 x =v 0t ,221gt y =,x y =θtan 可求得gv t θtan 20=。
②对着斜面平抛(如图)方法:分解速度 v x =v 0,v y =gt ,0tan v gt v v xy ==θ 可求得gv t θtan 0=。
(4)对着竖直墙壁平抛(如图)水平初速度v 0不同时,虽然落点不同,但水平位移相同,vd t =。
三、类平抛问题模型的分析方法 1.类平抛运动的受力特点物体所受的合外力为恒力,且与初速度的方向垂直。
高中物理:平抛运动知识点总结与解题技巧
一. 主要知识点:知识点1 平抛运动的特点1. 平抛运动的概念水平抛出的物体只在重力(不考虑空气阻力)作用下所做的运动。
2. 平抛运动的特点由于做平抛运动的物体只受重力的作用,由牛顿第二定律可知,其加速度恒为g,所以平抛运动是匀变速运动;又因为重力与速度不在一条直线上,故物体做曲线运动。
所以,平抛运动是匀变速曲线运动,其轨迹是抛物线。
3. 平抛运动的研究方法(1)运动的独立性原理:物体的各个分运动都是相互独立、互不干扰的。
(2)研究的方法:利用运动的合成与分解。
做平抛运动的物体在水平方向上不受力的作用,做匀速直线运动,在竖直方向上初速为零,只受重力,做自由落体运动。
所以平抛运动是水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动的合运动。
知识点2 平抛运动的规律以抛出点为坐标原点,水平抛出的方向为x轴的正方向,竖直向下的方向为y轴正方向,建立一个直角坐标系xOy。
1. 平抛运动物体的运动轨迹如图所示。
①水平方向上:物体不受力,所以水平方向上做匀速直线运动,有;②竖直方向上:物体只受重力作用,加速度恒为g,而初速度为零,所以做自由落体运动,有;③运动轨迹:。
所以平抛运动的轨迹为抛物线(一半)2. 平抛运动物体的位移如图所示。
①位移的大小:l=;②位移的方向:。
思考:能否用l求P点的位移?3. 平抛运动物体的速度如图所示速度的方向和大小:思考:①能否用求P点的速度?②由以上分析得:,是否有?二. 重难点分析:1、平抛运动的速度变化水平方向分速度保持,竖直方向,加速度恒为g,速度,从抛出点起,每隔△t时间的速度的矢量关系如图所示,这一矢量关系有两个特点:(1)任意时刻的速度水平分量均等于初速度;(2)任意相等时间间隔△t内的速度改变量均竖直向下,且△v=△=。
做平抛运动的物体,在任一时刻的速度都可以分解为一个大小和方向不变的水平速度分量和一个竖直方向随时间正比例变化的分量和构成速度直角三角形如图所示,通过几何知识容易建立起以及之间的关系,许多问题可以从这里入手解决。
2020年高考物理专题复习:类平抛运动模型透析
2020年高考物理专题复习:类平抛运动模型透析考点精析1. 类平抛运动的受力特点物体所受的合外力为恒力,且与初速度的方向垂直。
2. 类平抛运动的运动特点在初速度v 0方向上做匀速直线运动,在合外力方向上做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a =mF 合。
3. 类平抛运动的求解方法(1)常规分解法:将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合外力的方向)的匀加速直线运动。
两分运动彼此独立,互不影响,且与合运动具有等时性。
(2)特殊分解法:对于有些问题,可以过抛出点建立适当的直角坐标系,将加速度a 分解为a x 、a y ,初速度v 0分解为v x 、v y ,然后分别在x 、y 方向列方程求解。
典例精讲例题1 如图所示的光滑斜面长为l ,宽为b ,倾角为θ,一物块(可看成质点)沿斜面左上方顶点P 水平射入,恰好从底端Q 点离开斜面,试求:(1)物块由P 运动到Q 所用的时间t ; (2)物块由P 点水平射入时的初速度v 0; (3)物块离开Q 点时速度的大小v 。
【考点】类平抛运动【思路分析】(1)沿斜面向下的方向有mg sin θ=ma ,l =21at 2联立解得t =θsin 2g l。
(2)沿水平方向有b =v 0t v 0=tb =b lg 2sin θ。
(3)物块离开Q 点时的速度大小v =lg l b t a v 2sin 422222θ+=+。
【答案】(1) θsin 2g l(2)bl g 2sin θ(3) lg l b 2sin 422θ+【规律总结】1. 类平抛运动与平抛运动的处理方法相同,但要搞清楚其加速度的大小和方向;2. 需注意的是,类平抛运动的初速度的方向不一定是水平方向,合力的方向不一定是竖直方向,一般情况下加速度a≠g 。
如图所示,两个足够大的倾角分别为30°、45°的光滑斜面放在同一水平面上,两斜面间距大于小球直径,斜面高度相等,有三个完全相同的小球a 、b 、c ,开始均静止于斜面同一高度处,其中b 小球在两斜面之间。
3.4专题:平抛运动的五种解法
3.3:专题:平抛运动问题的五种解法|以分解速度为突破口求解平抛运动问题题型简述对于一个做平抛运动的物体来说,如果已知某一时刻的速度方向,从“分解速度”的角度来研究问题一般较为便捷。
方法突破以初速度v0做平抛运动的物体,经历时间t速度和水平方向的夹角为θ,由平抛运动的规律得:tan θ=v yv x=gtv0,从而得到初速度v0、时间t、偏转角θ之间的关系,进而求解。
[例1](2017·重庆江北中学模拟)如图所示,倾角为37°的斜面长l=1.9 m,在斜面底端正上方的O点将一小球以v0=3 m/s 的速度水平抛出,与此同时静止释放顶端的滑块,经过一段时间后,小球恰好能够以垂直斜面的方向在斜面P点处击中滑块。
(小球和滑块均可视为质点,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),求:(1)抛出点O离斜面底端的高度;(2)滑块与斜面间的动摩擦因数μ。
[答案](1)1.7 m(2)0.125[跟进训练]1.(2017·吉林实验中学模拟)如图所示,一小球从一半圆轨道左端A点正上方某处开始做平抛运动(小球可视为质点),飞行过程中恰好与半圆轨道相切点于B点。
O为半圆轨道圆心,半圆轨道半径为R,OB与水平方向夹角为60°,重力加速度为g,则小球抛出时的初速度为()A. 3gR2 B.3gR2 C.33gR2 D.3gR2解析:选C|以分解位移为突破口求解平抛运动问题题型对于做平抛运动的物体,如果知道它某一时刻的位移方向(如物体从简述 已知倾角的斜面上水平抛出后再落回斜面,斜面倾角就是它的位移与水平方向之间的夹角),则可以把位移沿水平方向和竖直方向进行分解,然后运用平抛运动的规律来研究问题。
方法突破以初速度v 0做平抛运动的物体,经历时间t 位移和水平方向的夹角为θ,由平抛运动的规律得:水平方向做匀速直线运动x =v 0t ,竖直方向做自由落体运动y =12gt 2,tan θ=yx,结合以上三个关系式求解。
高考专题复习之斜面上的平抛运动
平抛专题练习一、物体的起点在斜面外,落点在斜面上1.求平抛时间1.以Vo=9.8m/s 的初速水平抛出一小球,小球垂直撞击倾角为30°的斜面,问小球在空中飞行了多少时间。
解:t=3s 2.求平抛初速度2.如图3,在倾角为37°的斜面底端的正上方H 处,平抛一小球,该小球垂直打在斜面上的一点,求小球抛出时的初速度。
解:3.质量为m 的小球以v 0的水平初速度从O 点抛出后,恰好击中斜角为θ的斜面上的A 点.如果A 点距斜面底边(即水平地面)的高度为h ,小球到达A 点时的速度方向恰好与斜面方向垂直,如图5-2-20,则以下正确的叙述为( )ABDA .可以确定小球到达A 点时,重力的功率;B .可以确定小球由O 到A 过程中,动能的改变C .可以确定小球从A 点反弹后落地至水平面的时间D .可以确定小球起抛点O 距斜面端点B 的水平距离 3.求平抛物体的落点4.如图5-14所示,斜面上有a 、b 、c 、d 四个点,ab =bc =cd 点正上方O 点以速度v 水平抛出一个小球,它落在斜面上b 点,若小球从O 点以速度2v 水平抛出,不计空气阻力,则它落在斜面上的( A)A .b 与c 之间某一点B .c 点C .c 与d 之间某一点D .d 点二、物体的起点和落点均在斜面上此类问题的特点是物体的位移与水平方向的夹角即为斜面的倾角。
一般要从位移关系入手,根据位移中分运动和合运动的大小和方向(角度)关系进行求解。
1.求平抛初速度及时间5.如图,倾角为θ的斜面顶端,水平抛出一钢球,落到斜面底端,已知抛出点到落点间斜边长为L ,求抛出的初速度及时间?解:钢球下落高度:,∴飞行时间t =,水平飞行距离 ,初速度v 0==θθsin 2cos gl6.如图所示,从倾角为θ的斜面上的A 点以速度V 0平抛一个小球,小球落在斜面上的B 点.则小球从A 到B 的运动时间为 。
(gv θtan 20) 2.求平抛末速度及位移大小7.如图,从倾角为θ的斜面上的A 点,以初速度v 0,沿水平方向抛出一个小球,落在斜面上B 点。
考点08平抛运动的临界和极值问题
[考点08] 平抛运动的临界和极值问题1.平抛运动的临界问题有两种常见情形(1)物体的最大位移、最小位移、最大初速度、最小初速度;(2)物体的速度方向恰好为某一方向.2.解题技巧在题中找出有关临界问题的关键字,如“恰好不出界”“刚好飞过壕沟”“速度方向恰好与斜面平行”“速度方向与圆周相切”等,然后利用平抛运动对应的位移规律或速度规律进行解题.1.与平抛运动相关的临界情况(1)有些题目中“刚好”“恰好”“正好”等字眼,明显表明题述的过程中存在临界点.(2)如题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语,表明题述过程中存在着“起止点”,而这些“起止点”往往就是临界点.(3)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明题述过程中存在着极值,这些极值也往往是临界点.2.分析平抛运动中的临界情况关键是确定临界轨迹.当受水平位移限制时,其临界轨迹为自抛出点到水平位移端点的一条抛物线;当受下落高度限制时,其临界轨迹为自抛出点到下落高度端点的一条抛物线,确定轨迹后再结合平抛运动的规律即可求解.典例如图所示,排球场的长为18 m,球网的高度为2 m.运动员站在离网3 m远的线上,正对球网竖直跳起,把球垂直于网水平击出.(取g=10 m/s2,不计空气阻力)(1)设击球点的高度为2.5 m,问球被水平击出时的速度v0在什么范围内才能使球既不触网也不出界?(2)若击球点的高度小于某个值,那么无论球被水平击出时的速度为多大,球不是触网就是出界,试求出此高度.答案 (1)310 m/s<v 0≤12 2 m/s (2)3215m解析 (1)如图甲所示,排球恰不触网时其运动轨迹为Ⅰ,排球恰不出界时其运动轨迹为Ⅱ,根据平抛运动的规律,由x =v 0t 和h =12gt 2可得,当排球恰好触网时有x 1=3 m ,x 1=v 1t 1①h 1=2.5 m -2 m =0.5 m ,h 1=12gt 12②由①②可得v 1=310 m/s. 当排球恰不出界时有x 2=3 m +9 m =12 m ,x 2=v 2t 2③ h 2=2.5 m ,h 2=12gt 22④由③④可得v 2=12 2 m/s.所以排球既不触网也不出界的速度范围是310 m/s<v 0≤12 2 m/s.(2)如图乙所示为排球恰不触网也恰不出界的临界轨迹.设击球点的高度为h ,根据平抛运动的规律有x 1=3 m ,x 1=v 0t 1′⑤h 1′=h -2 m ,h 1′=12gt 1′2⑥x 2=3 m +9 m =12 m ,x 2=v 0t 2′⑦ h 2′=h =12gt 2′2⑧联式⑤⑥⑦⑧式可得,高度h =3215m.1.(2023·甘肃·期中)如图所示,在水平路面上一运动员驾驶摩托车跨越壕沟,壕沟两侧的高度差为0.8 m ,水平距离为8 m ,则运动员跨过壕沟的初速度至少为(取g =10 m/s 2) ( )A .0.5 m/sB .2 m/sC .10 m/sD .20 m/s答案 D解析 根据x =v 0t 、y =12gt 2,将已知数据代入可得v 0=20 m/s ,故选项D 正确.2.如图所示,一网球运动员将网球(可视为质点)从O 点水平向右击出,网球恰好擦网通过落在对方场地的A 点,A 点到球网的水平距离是击球点到球网的水平距离的2倍.已知球网的高度为h ,重力加速度为g ,不计空气阻力,则网球击出后在空中飞行的时间为( )A.3hg B.32h g C.5h 2gD.322h g答案 B解析 设网球击出后在空中飞行的时间为t ,因为A 点到球网的水平距离是击球点到球网的水平距离的2倍,所以网球从击球点运动到球网的时间为t 3,则H =12gt 2,H -h =12g (t3)2,联立解得t =32hg,故选B. 3.(多选)如图所示,水平面上放置一个直径d =1 m 、高h =1 m 的无盖薄油桶,沿油桶底面直径AB 距左桶壁s =2 m 处的正上方有一点P ,P 点的高度H =3 m ,从P 点沿直径AB 方向水平抛出一小球,不考虑小球的反弹和空气阻力,下列说法正确的是(取g =10 m/s 2,CD 为桶顶平行AB 的直径)( )A .小球的速度范围为15 m/s<v <3210 m/s 时,小球击中油桶的内壁B .小球的速度范围为15 m/s<v <3210 m/s 时,小球击中油桶的下底C .小球的速度范围为2315 m/s<v <10 m/s 时,小球击中油桶外壁D .若P 点的高度变为1.8 m ,则小球无论初速度多大,均不能直接落在桶底(桶边沿除外) 答案 ACD解析 当小球落在A 点时,有H =12gt 2,s =v 1t ,联立解得v 1=sg 2H =2315 m/s ,同理可知,当小球落在D 点时,v 2=sg2(H -h )=10 m/s ,当小球落在B 点时,v 3=(s +d )g 2H=15 m/s ,当小球落在C 点时,v 4=(s +d )g 2(H -h )=3210 m/s ,选项A 、C 正确,B 错误;若P 点的高度变为H 0,轨迹同时过D 点和B 点,则此时初速度v ′=sg2(H 0-h )=(s +d )g 2H 0,解得H 0=1.8 m ,在此高度上,小球无论初速度多大,都不能直接落在桶底(桶边沿除外),选项D 正确.4.利用 可以玩一种叫“扔纸团”的小游戏.如图所示,游戏时,游戏者滑动屏幕将纸团从P 点以速度v 水平抛向固定在水平地面上的圆柱形废纸篓,纸团恰好从纸篓的上边沿入篓并直接打在纸篓的底角.若要让纸团进入纸篓中并直接击中篓底正中间,下列做法可行的是( )A .在P 点将纸团以小于v 的速度水平抛出B .在P 点将纸团以大于v 的速度水平抛出C .在P 点正上方某位置将纸团以小于v 的速度水平抛出D .在P 点正下方某位置将纸团以大于v 的速度水平抛出 答案 C解析 在P 点将纸团以小于v 的速度水平抛出,纸团下降到纸篓上边沿这段时间内,水平位移变小,纸团不能进入纸篓中,故A 错误;在P 点将纸团以大于v 的速度水平抛出,则纸团下降到篓底的时间内,水平位移增大,不能直接击中篓底的正中间,故B 错误;要使纸团进入纸篓且直接击中篓底正中间,分析临界状态可知,最可能的入篓点为左侧纸篓上边沿.若在P 点正上方某位置将纸团以小于v 的速度水平抛出,根据x =v2hg知,纸团水平位移可以减小且不会与纸篓的左边沿相撞,纸团有可能击中篓底正中间,故C 正确;同理可得D 错误.5.某科技比赛中,参赛者设计了一个轨道模型,如图所示.模型放到0.8 m 高的水平桌子上,最高点距离水平地面2 m ,右端出口水平.现让小球在最高点由静止释放,忽略阻力作用,为使小球飞得最远,右端出口距离桌面的高度应设计为( )A .0B .0.1 mC .0.2 mD .0.3 m答案 C解析 小球从最高点到右端出口,机械能守恒,有mg (H -h )=12m v 2,从右端出口飞出后,小球做平抛运动,有x =v t ,h =12gt 2,联立解得x =2(H -h )h ,根据数学知识可知,当H-h =h 时,x 最大,即h =1 m 时,小球飞得最远,此时右端出口距离桌面高度为Δh =1 m -0.8 m =0.2 m ,故C 正确.6.如图所示,M 、N 是两块挡板,挡板M 高h ′=10 m ,其上边缘与挡板N 的下边缘在同一水平面.从高h =15 m 的A 点以速度v 0水平抛出一小球(可视为质点),A 点与两挡板的水平距离分别为d 1=10 m ,d 2=20 m .N 板的上边缘高于A 点,若能使小球直接进入挡板M 的右边区域,则小球水平抛出的初速度v 0的大小可能是下列给出数据中的哪个(g 取10 m/s 2,空气阻力不计)( )A .8 m/sB .4 m/sC .15 m/sD .21 m/s答案 C解析 要让小球落到挡板M 的右边区域,下落的高度为Δh =h -h ′=5 m ,由t =2Δhg得t =1 s ,由d 1=v 01t ,d 2=v 02t ,得v 0的范围为10 m/s <v 0<20 m/s ,故C 正确,A 、B 、D 错误.7.套圈游戏是一项趣味活动,如图,某次游戏中,一小孩从距地面高0.45 m 处水平抛出半径为0.1 m 的圆环(圆环面始终水平),套住了距圆环前端水平距离为1.0 m 、高度为0.25 m 的竖直细圆筒.若重力加速度大小取g =10 m/s 2,忽略空气阻力,则小孩抛出圆环的初速度可能是( )A .4.3 m/sB .5.6 m/sC .6.5 m/sD .7.5 m/s答案 B解析 根据h 1-h 2=12gt 2得t =2(h 1-h 2)g=2(0.45-0.25)10s =0.2 s ,则平抛运动的最大速度v 1=x +2R t =1.0+2×0.10.2 m/s =6.0 m/s ,最小速度v 2=x t =1.00.2 m/s =5.0 m/s ,则5.0 m/s<v <6.0 m/s ,故选B.8.一阶梯如图所示,其中每级台阶的高度和宽度都是0.4 m ,一小球(可视为质点)以水平速度v 从图示位置飞出,不计空气阻力,g 取10 m/s 2,欲打在第4级台阶上,则v 的取值范围是( )A. 6 m/s<v ≤2 2 m/s B .2 2 m/s<v ≤3.5 m/s C. 2 m/s<v < 6 m/s D .2 m/s<v < 6 m/s 答案 A解析 若恰好打在第3级台阶的边缘,则有:3h =12gt 32,3l =v 3t 3,解得v 3= 6 m/s ,若恰好打在第4级台阶的边缘,则有4h =12gt 42,4l =v 4t 4,解得v 4=2 2 m/s ,所以打在第4级台阶上应满足的条件: 6 m/s<v ≤2 2 m/s ,A 正确.9.如图所示,窗子上、下沿间的高度H =1.6 m ,墙的厚度d =0.4 m ,某人在离墙壁距离L =1.4 m 、距窗子上沿h =0.2 m 处的P 点,将可视为质点的小物件以速度v 水平抛出,小物件直接穿过窗口并落在水平地面上,取g =10 m/s 2,不计空气阻力.则v 的取值范围是( )A .v >7 m/sB .v <2.3 m/sC .3 m/s <v <7 m/sD .2.3 m/s <v <3 m/s 答案 C解析 若小物件恰好经过窗口上沿,则有h =12gt 12,L =v 1t 1,解得v 1=7 m/s ;若小物件恰好经过窗口下沿,则有h +H =12gt 22,L +d =v 2t 2,解得v 2=3 m/s ,所以v 的取值范围是3 m/s<v <7 m/s ,故C 正确.10.(2023·湖北·期中)如图所示,边长为a 的正方体无盖盒子放置在水平地面上,O 为直线B ′A ′延长线上的一点,且与A ′的距离为a ,将小球(可视为质点)从O 点正上方距离2a 处以某一速度水平抛出,不计空气阻力,重力加速度为g 。
物理解题技巧之平抛运动题
物理解题技巧之平抛运动题物理学中的平抛运动题是我们在高中物理学习中经常遇到的一类问题。
平抛运动是指物体在斜向抛出或投掷时,仅受重力作用下的运动。
解决平抛运动题需要灵活运用运动学的知识和解题技巧。
下面,我们将介绍几种常见的解题方法和技巧,并通过实际例子进行说明。
首先,我们需要了解平抛运动的基本特点。
在平抛运动中,物体的水平速度恒定不变,而竖直方向上的速度会受到重力的影响而逐渐增加或减小。
由于水平方向上的速度恒定,所以水平方向上的位移也是恒定的。
这一点可以帮助我们简化问题,从而更容易解决平抛运动题。
其次,我们可以利用平抛运动的公式来解题。
平抛运动的位移公式是:S = V0 * t + 1/2 * g * t^2,其中S是物体在水平方向上的位移,V0是物体的水平速度,g是重力加速度,t是时间。
这个公式可以根据题目给出的条件,求解出所需的物理量。
例如,有这样一个问题:某人以10m/s的速度把一个小球以角度30°的角度抛出,求小球在水平方向上飞行的时间。
我们可以根据角度来分解速度,得到垂直方向上的初始速度V0y和水平方向上的初始速度V0x。
其中V0y = V * sinθ,V0x =V * cosθ。
然后,我们可以利用V0y的值来求解小球从抛出到落地的时间,然后就可以得到小球在水平方向上飞行的时间。
除了利用公式解题外,还可以运用图像法来解决平抛运动题。
我们可以画出平抛运动的位移-时间图像,从而更直观地分析问题。
在图像上,水平方向上的位移是直线,而垂直方向上的位移是抛物线。
通过观察图像的形状和特点,我们可以得到很多有用的信息。
例如,如果水平方向上的位移等于零,那么物体就是从最高点回到地面。
如果垂直方向上的位移等于零,那么物体就是从最高点落地。
通过观察图像,我们可以更好地理解平抛运动的规律,从而更容易解决问题。
下面,我们通过一个实际例子来演示解决平抛运动题的过程。
假设一个人以50m/s的速度将一个物体以角度60°抛出,求物体离开地面的高度。
平抛运动知识点总结及解题方法归类总结
三.平抛运动及其推论一、知识点巩固:1•定义:①物体以一定的初速度沿水平方向抛出,②物体仅在重力作用下、加速度为重力加 速度宙 这样的运动叫做平抛运动。
2•特点:①受力特点:只受到重力作用。
② 运动特点:初速度沿水平方向,加速度方向竖直向下,大小为宙 轨迹为抛物线。
③ 运动性质:是加速度为g 的匀变速曲线运动。
注:(1) 平抛运动是一个同时经历水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自山落体运动的合运动。
2(2) 平抛运动的轨迹是一条抛物线,其一般表达式为V 二銘+&+Q 。
(3) 平抛运动在竖直方向上是自由落体运动,加速度a = ^恒定,所以竖直方向上在相 等的时间内相邻的位移的高度之比为可:旳:53 = 1:3:5… 竖直方向上在相等的时间内相邻 的位移之差是一个恒量畅二畝'仃表示相等的时间间隔)。
(4) 在同一时刻,平抛运动的速度(与水平方向之间的夹角为a )方向和位移方向(与水平方向之间的夹角是0)是不相同的,其关系式taneQ2taii& (即任意一点的速度延长线必 交于此时物体位移的水平分量的中点)。
3•平抛运动的规律:①速度公式:v v =v 0 v v = gt合速度:v z = J"; +彳=尿+(g/),顶点在原点(0、0),开口向下的抛物线方程。
②位移公式:竽③轨迹方程:③任何相等的时间速度改变量AP=gAr 相等,且S =方向竖直向下。
④ 以不同的初速度,从倾角为0的斜面上沿水平方向抛出的物体,再次落到斜面上时速 度与斜面的夹角a 相同,与初速度无关。
(飞行的时间与速度有关,速度越大时间越长。
)如上图:所以心如⑶怡 g所以tan (d + &) = 2tan&, 0为定值故a 也是定值,与速度无关。
⑤ 速度V 的方向始终与重力方向成一夹角,故其始终为曲线运动,随着时间的增加,⑹“ 变大,&T,速度V 与重力 的方向越来越鼎近,但永远不能到达。
高三物理08_平抛运动_知识点解析、解题方法、考点突破、例题分析、达标测试
【本讲主要内容】平抛运动平抛运动及类平抛运动的特征及解法【知识掌握】 【知识点精析】1、平抛定义:水平方向抛出的物体只在重力作用下的运动。
广义地说,当物体所受的合外力恒定且与初速度垂直时,做类平抛运动。
2、平抛特点:(1)初速度:水平。
(2)运动性质:加速度为g 的匀变速曲线运动。
(3)运动轨迹:抛物线,轨迹方程:22x v g y =,抛物线顶点为抛出点。
问题:人站在平台上平抛一小球,球离开手的速度为v 1,落地时速度为v 2,不计空气阻力,下图中能表示出速度矢量的演变过程的是xCAy解释:平抛运动中,任意两个时刻(或两个位置)间的速度变化量t g v ∆=∆,方向恒为竖直向下,正确答案是C 。
3、研究方法:复杂曲线运动可分解为两个互相垂直方向上的直线运动,一般以初速度或合外力的方向为坐标轴进行分解。
平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动这两个分运动。
练习:战争和自然灾害造成了大量难民。
一架飞机正在执行一次国际救援行动,空投救援物资。
设飞机做水平匀速直线飞行,从某时刻起,每隔一秒钟投下一只货箱,这样接连投下了4只相同的货箱,每只货箱在离开飞机后的4s 内,由于降落伞还没有打开,可以假设空气阻力不计,则从第一只货箱离开飞机后的4s 内,关于几只货箱在空中的位置关系的下列说法中正确的是A . 在空中总是排成抛物线,落地点是等间距的B . 在空中总是排成抛物线,落地点是不等间距的C . 在空中总是排成直线,位于飞机的正下方,落地点是等间距的D . 在空中总是排成直线,位于飞机的后方,落地点是等间距的E . 在空中总排成直线,位于飞机正下方,相邻货箱间在竖直方向上的距离保持不变 解释:平抛运动的水平分运动是匀速的,且不受竖直方向的运动的影响,所以应选C 。
4、解题思路:两个方向上分别计算最后再合成。
注意合运动、分运动间的同时性。
5、平抛运动的规律:如图,质点从O 处以v 0平抛,经时间t 后到达P 点。
高考物理课程复习:探究平抛运动的特点
静止释放,再得到痕迹C。若测得木板每次移动距离x=10.00 cm,A、B间距
离y1=5.00 cm,B、C间距离y2=14.80 cm。(g取9.80 m/s2)
(1)每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放的原因是
(2)根据以上直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为v0=
2×0.05
m/s=1.0 m/s;在竖
直方向上,根据中间时刻的瞬时速度等于整段的平均速度得
(8.6+11.0)×10-2
vAy=
2×0.05
m/s=2.0 m/s。
(2)设竖直方向的位移依次为 y1、y2、y3、y4,根据逐差法得
(3 +4 )-(1 +2 )
=9.7
g=
2
4
m/s2。
2.(1)平抛物体的运动规律可以概括为两
乙
若遗漏记录平抛轨迹的起始点,如图乙所示,在轨迹上取A、B、C三点,AB
和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,则
1
2
1
(选填“>”“=”或“<”)3。
答案 (1)BD
(2)球心
>
解析 (1)通过步骤理解实验原理和方法,控制实验条件,确保平抛的初速度
大小一定、方向水平,只要小球无初速度等高释放,由动能定理知,到斜槽
(2)每次将B板向内侧平移距离d,是为了保持相邻痕迹点的水平距离大小相
同。
(3)将图中各点用平滑的曲线相连,做出平抛运动的轨迹。
考题点睛
考点考向
点睛
平抛运动的条件 方法:控制实验条件,确保初速度大小一定、方向水平
平抛运动专题复习
平抛运动一、平抛运动 1.基本规律 (1)位移关系(2)速度关系2.两个重要推论(1)做平抛运动的物体在任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点,即x B =x A2.推导:⎭⎪⎬⎪⎫tan θ=y Ax A -x Btan θ=v y v 0=2yAx A→x B=x A2 (2)做平抛运动的物体在任意时刻任意位置处,有tan θ=2tan α. 推导:⎭⎪⎬⎪⎫tan θ=v y v 0=gtv 0tan α=y x =gt2v 0→tan θ=2tan α 总结:共9个基本物理量,知二求其他。
已知v 0与v ,求t 已知v 0与а,求t 已知v 与а,求v 0、t 已知v 与x ,求v 0、t 已知v 与y ,求v 0、t 已知v 与θ,求v 0、t 已知а与x ,求v 0、t已知а与y ,求v 0、t已知x 与y ,求v 0、t 已知x 与θ,求v 0、t 已知v 0与θ,求t1、抛体+地面【答案】BC 2、2、【答案】3、抛体+墙(靶、飞镖)(2018·河南部分重点中学联考)某同学玩飞镖游戏,先后将两只飞镖a 、b 由同一位置水平投出,已知飞镖投出时的初速度v a >v b ,不计空气阻力,则两支飞镖插在竖直靶上的状态(俯视图)可能是( )解析 两只飞镖a 、b 都做平抛运动,在水平方向上做匀速直线运动,则有x =v 0t ,它们的水平位移大小相等,由于v a >v b ,所以运动时间关系为t a <t b ,由h =12gt 2知h a <h b ,所以插在竖直靶上时a 在b 的上面,选项C 、D 错误;设飞镖插在竖直靶上前瞬间速度与水平方向的夹角为α,则tan α=gt v 0,因为v a >v b ,t a <t b ,所以有αa <αb ,选项A 正确,B 错误。
答案 A 4.(1)顺着斜面平抛(如图12)图12已知v 0与θ,求t 方法:分解位移.x =v 0t , y =12gt 2,tan θ=y x, 可求得t =2v 0tan θg. (2)对着斜面平抛(垂直打到斜面,如图13)图13已知v 0与θ,求t 方法:分解速度.v x =v 0, v y =gt ,tan θ=v x v y =v 0gt, 可求得t =v 0g tan θ.3.在倾角为θ的斜面顶端,以初速度v0水平抛出一小球,不计空气阻力,则小球与斜面相距最远时速度的大小为( )A.v0cos θ B.v0 cos θC.v0sin θ D.v0 sin θ答案 B解析当小球速度方向与斜面平行时离斜面最远,速度的水平分量不变,故v cos θ=v0,解得:v=v0cos θ,故B正确.平抛+半圆如图15所示,半径和几何关系制约平抛运动时间t :图15h =12gt 2,R±R2-h2=v0t,联立两方程可求t.例7(2020·福建泉州市第一次质量检查)某游戏装置如图18所示,安装在竖直轨道AB 上的弹射器可上下移动,能水平射出速度大小可调节的小弹丸.圆心为O的圆弧槽BCD上开有小孔P,弹丸落到小孔时,速度只有沿OP方向才能通过小孔,游戏过关,则弹射器在轨道上( )图18A.位于B点时,只要弹丸射出速度合适就能过关B.只要高于B点,弹丸射出速度合适都能过关C.只有一个位置,且弹丸以某一速度射出才能过关D .有两个位置,只要弹丸射出速度合适都能过关 答案 C解析 根据平抛运动速度反向延长线过水平位移的中点可知,位于B 点时,不管速度多大,弹丸都不可能沿OP 方向从P 点射出,故A 错误;如图所示,根据平抛运动速度反向延长线过水平位移的中点可得:EN =12R (1+cos α),则竖直位移PN=EN ·tan α=12R (1+cos α)tan α,弹射器离B 点的高度为y =PN -R sin α=12R (tanα-sin α),所以只有一个位置,且弹丸以某一速度射出才能过关,故B 、D 错误,C 正确.抛体+自由落体/比较两个平抛的物理量(2019·陕西汉中市下学期模拟)如图7所示,x 轴在水平地面上,y 轴在竖直方向.图中画出了从y 轴上沿x 轴正方向水平抛出的三个小球a 、b 和c 的运动轨迹.不计空气阻力,下列说法正确的是( )图7A .a 和b 的初速度大小之比为2∶1B .a 和b 在空中运动的时间之比为2∶1C .a 和c 在空中运动的时间之比为2∶1D .a 和c 的初速度大小之比为2∶1 答案 C 解析 根据t =2h g 可知a 和b 在空中运动的时间之比为2∶1;根据v =xt可知a 和b 的初速度大小之比为1∶2,选项A 、B 错误.根据t =2hg可知a 和c 在空中运动的时间之比为2∶1;根据v =x t可知a 和c 的初速度大小之比为2∶1,选项C 正确,D 错误. 2019·福建宁德市5月质检)某同学在练习投篮时将篮球从同一位置斜向上抛出,其中有两次篮球垂直撞在竖直放置的篮板上,运动轨迹如图6所示,不计空气阻力,关于这两次篮球从抛出到撞击篮板的过程( )图6A .两次在空中运动的时间相等B .两次抛出时的速度相等C .第1次抛出时速度的水平分量小D .第2次抛出时速度的竖直分量大 答案 C解析 将篮球的运动反向处理,即为平抛运动.由题图可知,第2次运动过程中的高度较小,所以运动时间较短,故A 错误.平抛运动在竖直方向上是自由落体运动,第2次运动过程中的高度较小,故第2次抛出时速度的竖直分量较小,故D 错误.平抛运动在水平方向是匀速直线运动,水平射程相等,由x =v 0t 可知,第2次抛出时水平分速度较大,第1次抛出时水平分速度较小,故C 正确.水平分速度第2次大,竖直分速度第1次大,根据速度的合成可知,两次抛出时的速度大小关系不能确定,故B 错误.)从竖直墙的前方A 处,沿AO 方向水平发射三颗弹丸a 、b 、c ,在墙上留下的弹痕如图11所示,已知Oa =ab =bc ,则a 、b 、c 三颗弹丸(不计空气阻力)( )图11A .初速度大小之比是6∶3∶ 2B .初速度大小之比是1∶2∶ 3C .从射出至打到墙上过程速度增量之比是1∶2∶ 3D .从射出至打到墙上过程速度增量之比是6∶3∶ 2 答案 AC解析 水平发射的弹丸做平抛运动,竖直方向上是自由落体运动,水平方向上是匀速直线运动,又因为竖直方向上Oa =ab =bc ,即Oa ∶Ob ∶Oc =1∶2∶3,由h =12gt 2可知t a ∶t b ∶t c=1∶2∶3,由水平方向x =v 0t 可得v a ∶v b ∶v c =1∶12∶13=6∶3∶2,故选项A正确,B 错误;由Δv =gt ,可知从射出至打到墙上过程速度增量之比是1∶2∶3,故选项C 正确,D 错误.4.(2020·山西晋城市模拟)如图3所示,斜面体ABC 固定在水平地面上,斜面的高AB 为 2 m ,倾角为θ=37°,且D 是斜面的中点,在A 点和D 点分别以相同的初速度水平抛出一个小球,结果两个小球恰能落在地面上的同一点,则落地点到C 点的水平距离为(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g =10 m/s 2,不计空气阻力)( )图3A.34 mB.23 mC.22 mD.43 m 答案 D7.(2019·河南洛阳市期末调研)如图6所示,位于同一高度的小球A 、B 分别以v 1和v 2的速度水平抛出,都落在了倾角为30°的斜面上的C 点,小球B 恰好垂直打到斜面上,则v 1、v 2之比为( )图6A .1∶1 B.2∶1 C.3∶2 D.2∶3 答案 C解析 小球A 、B 下落高度相同,则两小球从飞出到落在C 点用时相同,均设为t ,对A 球:x =v 1t ① y =12gt 2②又tan 30°=y x③ 联立①②③得:v 1=32gt ④ 小球B 恰好垂直打到斜面上,则有:tan 30°=v 2v y =v 2gt⑤则得:v 2=33gt ⑥ 由④⑥得:v 1∶v 2=3∶2,所以C 正确.(2019·湖南永州市第二次模拟)如图14所示,在斜面顶端a 处以速度v a 水平抛出一小球,经过时间t a 恰好落在斜面底端c 处.今在c 点正上方与a 等高的b 处以速度v b 水平抛出另一小球,经过时间t b 恰好落在斜面的三等分点d 处.若不计空气阻力,下列关系式正确的是( )图14A .t a =32t b B .t a =3t b C .v a =32v b D .v a =32v b答案 C解析 a 、b 两球下降的高度之比为3∶1,根据h =12gt 2可知,t =2hg,则a 、b 两球运动的时间关系为t a =3t b ,故A 、B 错误;因为a 、b 两球水平位移之比为3∶2,由v 0=x t得:v a =32v b ,故C 正确,D 错误.如图16,从O点分别以水平初速度v1、v2抛出两个小球(未画出,可视为质点),最终它们分别落在圆弧上的A点和B点,已知OA与OB互相垂直,且OA与竖直方向成α角,不计空气阻力,则两小球初速度大小之比v1∶v2为 ( )图16A.tan αB.cos αC .tan αtan αD .cos αtan α答案 C解析 设圆弧半径为R ,两小球运动时间分别为t 1、t 2.对球1:R sin α=v 1t 1,R cos α=12gt 12;对球2:R cos α=v 2t 2,R sin α=12gt 22,联立解得:v 1v 2=tan αtan α,C 正确.变式4 (多选)(2020·山东济宁市第一次模拟)如图17所示,在竖直平面内固定一半圆形轨道,O 为圆心,AB 为水平直径,有一可视为质点的小球从A 点以不同的初速度向右水平抛出,不计空气阻力,下列说法正确的是( )图17A .初速度越大,小球运动时间越长B .初速度不同,小球运动时间可能相同C .小球落到轨道的瞬间,速度方向可能沿半径方向D .小球落到轨道的瞬间,速度方向一定不沿半径方向 答案 BD临界类平抛(4)速度改变量因为平抛运动的加速度为恒定的重力加速度g,所以做平抛运动的物体在任意相等时间间隔Δt内的速度改变量Δv=gΔt是相同的,方向恒为竖直向下,如图4所示.图41.定义:将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,物体只在重力作用下的运动.2.性质:平抛运动是加速度为g的匀变速曲线运动,运动轨迹是抛物线.3.研究方法:运动的合成与分解(1)水平方向:匀速直线运动;(2)竖直方向:自由落体运动.平抛的相遇问题运动的合成与分解关键词:分解、合成、思想、观念、曲线、直线 1、曲线运动的条件和特征下列关于运动和力的叙述中,正确的是( ) A .做曲线运动的物体,其加速度方向一定是变化的 B .物体做圆周运动,所受的合力一定是向心力 C .物体所受合力恒定,该物体速率随时间一定均匀变化 D .物体运动的速率在增加,所受合力一定做正功 答案 D解析 做曲线运动的物体,其加速度方向不一定是变化的,例如平抛运动,选项A 错误;物体做匀速圆周运动时,所受的合力一定是向心力,选项B 错误;物体所受合力恒定,该物体速率随时间不一定均匀变化,例如平抛运动,选项C 错误;根据动能定理可知,物体运动的速率在增加,所受合力一定做正功,选项D 正确.一质点做匀速直线运动。
高中物理力学中平抛运动问题的解题技巧
高中物理力学中平抛运动问题的解题技巧高中物理力学中,平抛运动是一个重要的概念和题型。
在解题过程中,掌握一些解题技巧能够帮助学生更好地理解和解决平抛运动问题。
本文将从几个常见的平抛运动问题入手,分析解题技巧,并给出一些实用的方法和建议。
一、水平抛体问题水平抛体问题是平抛运动中最简单的一类问题。
这类问题中,物体在水平方向上的初速度为零,只有竖直方向上的初速度。
例如,一个学生从窗户抛出一个小球,求小球落地时的速度和落地点距离窗户的水平距离。
解题思路:1. 确定竖直方向上的初速度和加速度:根据题目给出的条件,确定小球在竖直方向上的初速度为零,加速度为重力加速度g。
2. 确定竖直方向上的运动时间:根据题目给出的条件,可以利用运动学公式s=ut+1/2gt^2,其中s为竖直方向上的位移,u为竖直方向上的初速度,t为运动时间。
由于小球在竖直方向上的初速度为零,可以得到s=1/2gt^2,代入题目给出的位移,解方程可求得t。
3. 确定水平方向上的位移和速度:根据题目给出的条件,可以利用运动学公式s=vt,其中s为水平方向上的位移,v为水平方向上的速度,t为运动时间。
由于小球在水平方向上的初速度为零,可以得到s=vt,代入题目给出的运动时间和水平方向上的速度,求解可得到s和v。
二、斜抛运动问题斜抛运动问题是平抛运动中稍微复杂一些的一类问题。
这类问题中,物体在水平和竖直方向上都有初速度。
例如,一个学生以一定的速度和角度斜抛一个小球,求小球落地时的速度和落地点距离斜抛点的水平距离。
解题思路:1. 分解初速度:将斜抛运动的初速度分解为水平方向上的初速度和竖直方向上的初速度。
根据题目给出的条件,可以利用三角函数求得水平方向上的初速度和竖直方向上的初速度。
2. 确定竖直方向上的运动时间:根据题目给出的条件,可以利用运动学公式s=ut+1/2gt^2,其中s为竖直方向上的位移,u为竖直方向上的初速度,t为运动时间。
由于小球在竖直方向上的位移为零,可以得到0=ut-1/2gt^2,代入题目给出的竖直方向上的初速度和加速度,解方程可求得t。
47. 高中物理中的平抛运动如何解题?
47. 高中物理中的平抛运动如何解题?关键信息:1、平抛运动的定义和特点2、平抛运动的基本公式3、解题的步骤和方法4、常见题型及解法5、实例分析1、平抛运动的定义和特点11 平抛运动的定义平抛运动是指将物体以一定的初速度水平抛出,物体在只受重力作用下所做的曲线运动。
111 平抛运动的特点平抛运动具有以下特点:水平方向:物体在水平方向上不受力,做匀速直线运动,速度保持不变。
竖直方向:物体在竖直方向上只受重力作用,做自由落体运动,加速度为重力加速度 g。
12 平抛运动的轨迹平抛运动的轨迹是一条抛物线。
2、平抛运动的基本公式21 水平方向的运动公式水平位移:x = v₀t (其中 v₀为水平初速度,t 为运动时间)水平速度:vₓ = v₀(水平速度始终不变)22 竖直方向的运动公式竖直位移:y = 1/2gt²(g 为重力加速度)竖直速度:vᵧ= gt23 合速度和合位移公式合速度大小:v =√(vₓ²+ vᵧ²)合速度方向:tanθ = vᵧ/vₓ (θ 为合速度与水平方向的夹角)合位移大小:s =√(x²+ y²)合位移方向:tanα = y / x (α 为合位移与水平方向的夹角)3、解题的步骤和方法31 分析题目仔细阅读题目,明确已知条件和所求物理量。
32 建立坐标系通常以抛出点为原点,水平方向为 x 轴,竖直方向为 y 轴建立直角坐标系。
33 分解运动将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
34 选择公式根据已知条件和所求物理量,选择合适的平抛运动公式进行计算。
35 计算求解代入数据进行计算,求出所需的物理量。
36 检验结果检查计算结果是否合理,单位是否正确。
4、常见题型及解法41 求平抛运动的时间如果已知竖直位移 y 或竖直速度 vᵧ,可以通过竖直方向的运动公式y = 1/2gt²或 vᵧ= gt 求出时间 t。
《平抛运动》专题复习
《平抛运动》平抛运动和匀速圆周运动,是高中阶段最典型的两种曲线运动,是用初等数学知识就可以研究透彻的两种曲线运动,所以高考是每年都必考的内容。
(1)平抛运动的物体在水平方向不受力,所以做匀速直线运动;在竖直方向只受重力且竖直方向的初速度为零,所以做自由落体运动。
平抛运动的物体只受重力作用且初速度方向垂直。
(2)会画运动过程示意图(如图1所示)。
(两个矩形:位移矩形、速度矩形)(3)水平方向的速度大小保持不变:0xv v =。
(4)竖直方向的速度大小有三种计算方法:yv gt =;y v =θtan 0v v y =。
会识别会画y v t -图(如图2所示)。
(5)合速度的大小:tv =θcos 0v v t=。
(6)偏转角(即合速度的方向与水平初速度的方向的夹角为θ):0tan y xv gt v v θ==,会识别会画tan t θ-图(如图3所示)。
(7)水平方向的位移:0xv t =。
可以推出:gyv x 20=。
(8)竖直方向的位移: 221gt y =。
可以求出飞行时间:gy t 2=(只与y 有关,与初速度0v 无关)。
(9)飞行时间:t=y 和当地的重力加速度g 决定,与0v 无关。
(10)合位移的大小: 22y x s+=。
(11)合位移的方向与水平初速度方向的夹角: 20012tan 2gt y gt x v t v φ===。
会识别会画tan tφ-图(如图4所示)。
(12)tg θ与tg φ的关系:tan 2tan θφ=。
会用这个公式巧解题。
(13)末速度的反向延长线交于水平位移的中点。
即θtan 2xy =。
(14)平均速度的大小:ty x tsv 22+==。
(总位移与时间的比值)(15)相等的时间内速度的变化量均相等。
因为gt v =∆。
(16)相等的时间内竖直位移之差恒相等。
即2gt y=∆。
(17)从抛出点开始,相等的时间内的竖直位移之比等于奇数比。
即:5:3:1:::321=y y y 。
高考复习平抛运动解题方法归类解析精选
高考复习平抛运动解题方法归类解析一、平抛运动的研究方法运动的合成与分解是研究曲线运动的基本方法. 根据运动的合成与分解,可以把平抛运动分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动,然后研究两分运动的规律,必要时可以再用合成方法进行合成.二、平抛运动规律以抛出点为坐标原点,水平初速度v0方向为x轴正方向,竖直向下的方向为y轴正方向,建立如图所示的坐标系,则平抛运动规律如下表:【典例精析1】:(双选)(2010 年广州一模)人在距地面高h、离靶面距离L处,将质量m 的飞镖以速度v0水平投出,落在靶心正下方,如图所示.只改变h、L、m、v0四个量中的一个,可使飞镖投中靶心的是( )A.适当减小v0 B.适当提高hC.适当减小m D.适当减小L[解析] 从题意中判断,要使飞镖投中靶心,可以在保持水平距离的条件下相应提升出手高度,或者,如出手高度不变,则需减少其下落时间,减小v0只会使下落时间更长,故应适当减小水平距离L.质量对其运动无影响,综上,选BD.【问题探究】:平抛物体落在水平面上时,物体在空中运动时间和水平射程分别由什么决定. [解析]当平抛物体落在水平面上时,物体在空中运动的时间由高度h 决定,与初速度v 0无关,而物体的水平射程由高度h 及初速度v 0两者共同决定. 三、对平抛运动规律的进一步理解1.速度的变化规律水平方向分速度保持v x =v 0不变;竖直方向加速度恒为g ,速度v y =gt ,从抛出点起,每隔Δt 时间,速度的矢量关系如右图所示,这一矢量关系有三个特点;(1)任意时刻的速度水平分量均等于初速度v 0.(2)任意相等时间间隔Δt 内的速度改变量Δv 的方向均竖直向下,大小均为Δv =Δv y =g Δt .注意:平抛运动的速率并不随时间均匀变化,但速度随时间是均匀变化的.(3)随着时间的推移,末速度与竖直方向的夹角越来越大,但永远不会等于90°.2.位移的变化规律(1)任意相等时间间隔内,水平位移不变,且Δx =v 0Δt .(2)任意相等的时间间隔Δt 内,竖直方向上的位移差不变,即Δy =g Δt 2.【典例精析2】:从高为h 处以水平速度v o 抛出一个物体,要使物体落地速度与水平地面的夹角最大,则h 与v o 的取值应为下列四组中的哪一组 ( )A .h =30m ,v o =10m/sB .h =30m ,v o =30m/sC . h =50m ,v o =30m/sD .h =50m ,v o =10m/s[解析]由右图看出:ghV y 22=ghV y 2=002tan V ghV V y==θ 将以上各组数值代入计算得: A. 6tan =θ B.36tan =θC. 310tan =θ D. 10tan =θ故选择D【典例精析3】:物体做平抛运动,在它落地前的1 s 内它的速度与水平方向夹角由30°变成60°,g =10 m/s 2.求:(1)平抛运动的初速度v 0; (2)平抛运动的时间; (3)平抛时的高度.[解析](1)假定轨迹上A 、B 两点是落地前1 s 内的始、终点,画好轨迹图,如图所示. 对A 点:tan30°=gtv0. ①对B 点:tan60°=gt′v0 ②t ′=t +1 ③ 由①②③解得t =12 s ,v 0=5 3 m/s.(2)运动总时间t ′=t +1=1.5 s. (3)高度h =12gt ′2=11.25 m【典例精析4】:如图所示,为一平抛物体运动的闪光照片示意图,照片与实际大小相比缩小10倍.对照片中小球位置进行测量得:1与4闪光点竖直距离为1.5 cm ,4与7闪光点竖直距离为2.5 cm ,各闪光点之间水平距离均为0.5 cm.则(1)小球抛出时的速度大小为多少?(2)验证小球抛出点是否在闪光点1处,若不在,则抛出点距闪光点1的实际水平距离和竖直距离分别为多少?(空气阻力不计,g =10 m/s 2)解析:(1)设1~4之间时间为T , 竖直方向有:(2.5-1.5)×10-2×10 m =gT 2 所以T = 0.1 s水平方向:0.5×10-2×3×10 m =v 0T 所以v 0=1.5 m/s(2)设物体在1点的竖直分速度为v 1y1~4竖直方向:1.5×10-2×10 m=v 1y T +21gT 2解得v 1y =1 m/s因v 1y ≠0,所以1点不是抛出点(另外,也可以从闪光点1-4、4-7高度之比不等于1:3作出判断) 设抛出点为O 点,距1水平位移为x ,竖直位移为y ,有 水平方向 x =v 0t竖直方向:⎪⎩⎪⎨⎧==gt v gty y 1221解得t = 0.1 s , x =0.15 m=15 cm y =0.05 m=5 cm即抛出点距1点水平位移为15 cm ,竖直位移为5 cm. 四、平抛运动的两个重要推论推论Ⅰ:做平抛(或类平抛)运动的物体在任一时刻任一位置处,设其末速度方向与水平方向的夹角为θ,位移方向与水平方向的夹角为φ,则tan θ=2tan φ.证明:如右图所示,由平抛运动规律得 tan θ=vy vx =gt v0,tan φ=y0x0=12·gt2v0t =gt 2v0,所以tan θ=2tan φ.推论Ⅱ:做平抛(或类平抛)运动的物体,任意时刻的瞬时速度方向的反向延长线一定通过此时水平位移的中点.证明:如右图所示,tan φ=y0x0tan θ=2tan φ=y0x0/2即末状态速度方向的反向延长线与x 轴的交点B 必为此时水平位移的中点.注意:(1)在平抛运动过程中,位移矢量与速度矢量永远不会共线.(2)它们与水平方向的夹角关系为tan θ=2tan φ,但不能误认为θ=2φ.【典例精析5】:以v 0的速度水平抛出一物体,当其水平分位移与竖直分位移相等时,下列说法错误的是( )A .即时速度的大小是5v 0B .运动时间是2v0gC .竖直分速度大小等于水平分速度大小D .运动的位移是2 2v20g[解析] 单选题只要理解上述注意(1)要点即可选择C.【典例精析6】:如图所示,一物体自倾角为θ的固定斜面顶端沿水平方向抛出后落在斜面上, 物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角φ满足( )A .tan φ=sin θB .tan φ=cos θC .tan φ=tan θD .tan φ=2tan θ[解析]竖直速度与水平速度之比为:tan φ=gt v0,竖直位移与水平位移之比为:tan θ=gt22v0t ,故tan φ=2tan θ, D 正确.(注意:只要落点在斜面上,该结论与初速度大小无关)【变式】一质量为m 的小物体从倾角为︒30的斜面顶点A 水平抛出,落在斜面上B 点,若物体到达B 点时的动能为35J ,试求小物体抛出时的初动能为多大?(不计运动过程中的空气阻力)解析:由题意作出图,根据推论4可得︒==30tan 2tan 2tan βα,所以332tan =α由三角知识可得213cos =α又因为αcos 0v v t =所以初动能J E mv E kB kA 152192120===【典例精析7】:竖直半圆形轨道ACB 的半径为R ,AB 水平,C 为轨道最低点.一个小球从A 点以速度v 水平抛出,设重力加速度为g ,不计空气阻力,则( ) A .总可以找到一个0v 值,使小球垂直撞击AC 段某处 B .总可以找到一个0v 值,使小球垂直撞击最低点C C .总可以找到一个0v 值,使小球垂直撞击CB 段某处D .无论v 取何值,小球都不可能垂直撞击轨道[解析]上图中,由于水平分速度不变,平抛运动的速度不可能变为竖直向下更不可能指向左下方,故排除A 、B ,对C ,我们可假设该情况成立,则小球撞击CB 段某处的速度反向延长线必过AB 中点,但此时小球水平位移小于AB 长度,与推论Ⅱ相矛盾,故予以排除,选择D . 五、常见题型解析(一)、斜面上的平抛运动问题通常情况(以地面为参考系)下,平抛运动按受力特点分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动,这种分解方法不需要分解加速度.如果物体是从斜面上平抛的,若以斜面为参考系,平抛运动有垂直(远离)斜面和平行斜面两个方向的运动效果,如果题目要求讨论相对斜面的运动情况,如求解离斜面的最远距离等,往往沿垂直斜面和平行斜面两个方向进行分解,这种分解方法初速度、加速度都需要分解,难度较大,但解题过程会直观简便.平抛运动中的“两个夹角”是解题的关键,一是速度偏向角φ,二是位移偏向角θ,画出平抛运动的示意图,抓住这两个角之间的联系,即tan φ=2tan θ,如果物体落到斜面上,则位移偏向角θ和斜面倾角相等,此时由斜面的几何关系(见例5)即可顺利解题.【典例精析8】:如右图所示,足够长斜面OA 的倾角为θ,固定在水平地面上,现从顶点O 以速度v 0平抛一小球,不计空气阻力,重力加速度为g ,求小球在飞行过程中经过多长时间离斜面最远?最远距离是多少?解法一:常规分解方法(不分解加速度)当小球的速度方向与斜面平行时,小球与斜面间的距离最大. tan α=vy vx = gt v0此过程中小球的水平位移x =v 0t 小球的竖直位移 y = 12gt 2最大距离s =(x -y cot α)sin α=v20sin2θ2gcosθ.解法二:将速度和加速度分别沿垂直于斜面和平行于斜面方向进行分解,如右图所示. 速度v 0沿垂直斜面方向上的分量为v 1=v 0sin θ,加速度g 在垂直于斜面方向上的分量为g 1=g cos θ根据分运动的独立性原理,小球离斜面的最大距离仅由v 1和g 1决定,当垂直于斜面的分速度减小为零时,小球离斜面和距离最远.由v 1=g 1t ,解得t =v0g tan θ由s =v212g1,解得s =v20sin2θ2gcosθ.注意:速度与斜面平行的时刻有如下特征: (1)竖直速度与水平速度之比等于斜面倾角的正切; (2)该时刻是全运动过程的中间时刻;(3)该时刻之前与该时刻之后竖直方向上的位移之比为1∶3; (4)该时刻之前与该时刻之后斜面方向上的位移之比不是1∶3.还有一类问题是平抛后垂直撞击斜面,在撞击斜面的时刻,速度方向与水平方向的夹角与斜面的倾角互余;另一情况是平抛过程的位移与斜面垂直.【典例精析9】:如图甲所示,以9.8m/s 的初速度水平抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角θ为30°的斜面上.可知物体完成这段飞行的时间是A.s 33B.332sC.s 3D.s 2[解析]:先将物体的末速度tv 分解为水平分速度xv 和竖直分速度yv (如图乙所示).根据平抛运动的分解可知物体水平方向的初速度是始终不变的,所以0v v x =;又因为tv 与斜面垂直、yv 与水平面垂直,所以tv 与yv 间的夹角等于斜面的倾角θ.再根据平抛运动的分解可知物体在竖直方向做自由落体运动,那么我们根据y v gt=就可以求出时间t 了.则由图得yx v v =θtan 所以sm s m v v v x y /38.9/318.930tan tan 0==︒==θgtv y =所以s gv t y 38.938.9===答案为C.【典例精析10】:若质点以v 0正对倾角为θ的斜面水平抛出,如果要求质点到达斜面的位移最小,求飞行时间为多少?[解析]: (1)连接抛出点O 到斜面上的某点O 1 ,其间距OO 1为位移大小.当OO 1垂直于斜面时位移最小.(2)分解位移:利用位移的几何关系可得θθtg 2,21020g v t gt t v y xtg ===【小结】:研究平抛运动的基本思路是:(1)突出落点问题一般要建立水平位移和竖直位移之间的关系.(2)突出末速度的大小和方向问题的,一般要建立水平速度和竖直速度之间的关系. (3)要注意挖掘和利用好合运动、分运动及题设情景之间的几何关系.【典例精析11】:如右图所示,斜面与水平面之间的夹角为45°,在斜面底端A 点正上方高度为6 m处的O 点(与B 点等高),以1 m/s 的速度水平抛出一个小球,小球飞行一段时间后撞在斜面上,这段时间为(g =10 m/s 2)( )A .0.1 sB .1 sC .1.2 sD .2 s[解析]水平位移x =v 0t ,竖直位移h =gt 2/2,由图形几何关系可知x =H -h ,由以上三式可得B 正确. (二)平抛运动的临界问题解决这类问题的关健有三点:其一是确定运动性质——平抛运动;其二是确定临界状态;其三是确定临界轨迹——轨迹示意图.【典例精析12】:如右图所示,水平屋顶高H =5 m ,墙高h =3.2 m ,墙到房子的距离L =3 m ,墙外马路宽x =10 m ,小球从房顶水平飞出,落在墙外的马路上,求小球离开房顶时的速度v 0的取值范围.(取g =10 m/s 2)[解析] 设小球恰好越过墙的边缘时的水平初速度为v 1,由平抛运动规律可知:⎩⎪⎨⎪⎧H -h =12gt21 ①L =v1t1 ②由①②得:v 1=L2H -hg=32×5-3.210m/s =5 m/s又设小球恰落到路沿时的初速度为v 2, 由平抛运动的规律得:⎩⎪⎨⎪⎧H =12gt22 ③L +x =v2t2 ④由③④得:v 2=L +x 2H g =3+102×510m/s =13 m/s 所以小球抛出时的速度大小为5 m/s≤v 0≤13 m/s . (三)多体平抛问题分析时要注意以下几点:(1)若两物体同时从同一高度(或同一点)抛出,则两物体始终在同一高度,二者间距只决定于两物体水平分运动;(2)若两物体同时从不同高度抛出,则两物体高度差始终与抛出点高度差相同,二者间距由两物体水平分运动和竖直高度差决定;(3)若两物体从同一点(或高度)先后抛出,两物体竖直高度差随时间均匀增大,二者间距决定于两物体水平分运动和竖直分运动.【典例精析13】:如右图所示,在距地面80 m 高的水平面上做匀加速直线运动的飞机上每隔1 s 依次放下a 、b 、c 三物体,抛出点a 、b 与b 、c 间距分别为45 m 和55 m ,分别落在水平地面上的A 、B 、C 处.求:(1)飞机飞行的加速度;(2)刚放下b 物体时飞机的速度大小; (3)b 、c 两物体落地点BC 间距离.[解析] (1)飞机水平方向上,由a 经b 到c 做匀加速直线运动,由Δx =aT 2得,a =Δx T2=bc -abT2=10m/s 2.(2)因位置b 对应a 到c 过程的中间时刻,故有v b =ab +bc2T =50 m/s.(3)设物体落地时间为t ,由h =12gt 2得:t =2hg =4 s ,BC 间距离为:BC =bc +v c t -v b t ,又v c -v b =aT ,得:BC =bc +aTt =95 m.(四) 类平抛运动1、类平抛运动的受力特点物体所受合力为恒力,且其方向与初速度的方向垂直. 2、类平抛运动的运动特点在初速度v 0方向做匀速直线运动,在合力方向做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a =F 合m (并非重力加速度!).3、求解方法:将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合力方向)的匀加速直线运动,两分运动彼此独立,互不影响,且与合运动具有等时性.【典例精析14】:如图所示,两个倾角分别为30°、45°的光滑斜面放在同一水平面上,两斜面间距大于小球直径,斜面高度相等.有三个完全相同的小球a 、b 、c ,开始均静止于同一高度处,其中b 小球在两斜面之间,a 、c 两小球在斜面顶端.若同时释放a 、b 、c ,小球到达该水平面的时间分别为t1、t2、t3.若同时沿水平方向抛出,初速度方向如图所示,到达水平面的时间分别为t1′、t2′、t3′.下列关于时间的关系不正确的是( )A.t1>t3>t2B.t1=t1′,t2=t2′,t3=t3′C.t1′>t3′>t2′D.t1<t1′,t2<t2′,t3<t3′[解析] 由静止释放三小球时对a :h sin30°=12g sin30°·t 21,则t 21=8h g对b :h =12gt 2,则t 2=2h g.对c :h sin45˚=12g sin45°·t 23,则t 23=4hg所以t 1>t 3>t 2.当平抛三小球时:小球b 做平抛运动,竖直方向运动情况同第一种情况,小球a 、c 在斜面内做类平抛运动,沿斜面向下方向的运动同第一种情况,所以t 1=t 1′,t 2=t 2′,t 3=t 3′.故选D.【典例精析15】:如右图所示,一个质量为1 kg 的物体静止在粗糙的水平面上,物体与地面之间的动摩擦因数μ=0.4..现对物体施加一水平向右的恒力F =12 N ,经过t 1=1 s 后,迅速将该力的方向改为竖直向上,大小不变,则再经t 2=2 s ,物体相对于地面的高度及物体的速度的大小和方向各为多少?[解析] 在改变恒力F 方向之前,物体做匀加速直线运动,设加速度为a 1,经t 1=1 s 后的速度为v 1,分析物体受力的如图甲所示,由牛顿第二定律得F -F f =ma 1,且F f =μmg 解得a 1=8 m/s 2则v 1=a 1t 1=8 m/s将F 改为竖直向上后,受力如图乙所示,此时由于F >G ,物体将飞离地面做类平抛运动,设此时的加速度为a 2,由牛顿第二定律得F -G =ma 2解得a 2=2 m/s 2物体在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动,则上升的高度h =12a 2t 2=4 m 此时竖直方向上的分速度v 2=a 2t 2=4 m/s故此时物体的速度v =v21+v22=4 5 m/s设速度和水平方向夹角为θ,如图丙所示则tan θ=v2v1=48=12 故θ=arctan 12[答案] 4 m 4 5 m/s ,与水平方向夹角为arctan 12【小结】:类平抛运动问题的求解思路根据物体受力特点和运动特点判断该问题属于类平抛运动问题→求出物体运动的加速度→根据具体问题选择所需要的规律。
平抛运动中的解题技巧
平抛运动中的解题技巧平抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动和自由落体运动的合运动。
由于竖直分运动为自由落体运动,那么匀变速直线运动的解题方法和技巧都可以用到平抛运动中来。
一、巧选参考系例1. 如图1所示,飞机离地面的高度为H m =500,水平飞行速度为v m s 1100=/,追击一辆速度为v m s 220=/同向行驶的汽车,欲投弹击中汽车,飞机应在距离汽车多远处投弹〔g m s =102/〕。
图1解析:炸弹做平抛运动,飞行时间t h gs ==210,由于炸弹水平分运动和汽车的运动均为匀速直线运动,以汽车为参考系。
水平方向s v t 相对相对=,所以飞机应距离汽车投弹的水平距离()()s v v t m m =-=-⨯=121002010800二、巧用△s=aT 2例 2. 在研究平抛运动的实验中,用一X 印有小方格的纸记录轨迹。
小方格的边长为L cm =125.,假设小球在平抛运动中先后经过的几个位置〔如图2所示中的a 、b 、c 、d 〕,那么小球做平抛运动的初速度的计算式v 0=___________,〔用L ,g 表示〕其值为________。
图2解析:从图中可以看出a 、b 、c 、d 四点沿水平方向相邻两点间的距离均为2L ;根据平抛运动的规律,物体由a 到b ,由b 到c ,由c 到d ,所用时间相等,设为t ;那么v L t =2,a 、b 、c 、d 四点沿竖直方向依次相距为L 、2L 、3L ,由于平抛物体竖直方向做自由落体运动,且任意两个连续相等的时间里的位移之差相等;∆s gt L ==2,由此可得t L g =,由上式可得初速度的计算式v L tLg 022==,代入数值得v m s 0070=./。
三、巧用初速v 0=0的匀加速直线运动在连续相等的时间内通过的位移之比为1:3:5:7…例3. 在研究物体平抛运动的实验中,某同学记录了A 、B 、C 三点。
各点的坐标如图3,那么开始平抛的初始位置坐标为________________。
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平抛运动专题复习与解题技巧
二、平抛运动解题的常见技巧
1.巧用分运动方法求水平速度
求解一个平抛运动的水平速度的时候,我们首先想到的方法,就应该是从竖直方向上的自由落体运动中求出时间,然后,根据水平方向做匀速直线运动,求出速度。
例1.如图所示,某人骑摩托车在水平道路上行驶,要在A处越过的壕沟,沟面对面比A
处低,摩托车的速度至少要有多大?
解析:在竖直方向上,摩托车越过壕沟经历的时间:,在水平方向上,摩托车能越过壕沟的速度至少为:。
2.巧用分解合速度方法求时间
对于一个做平抛运动的物体来说,如果知道了某一时刻的速度方向,则我们常常是“从分解速度”的角度来研究问题。
例2.如图甲所示,以9.8m/s的初速度水平抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角为
的斜面上。
可知物体完成这段飞行的时间是()
A. B. C. D.
解析:先将物体的末速度分解为水平分速度和竖直分速度(如图2乙所示)。
根据平抛运动的分解可知物体水平方向的初速度是始终不变的,所以;又因为与斜面垂直、与水平面垂直,所以与间的夹角等于斜面的倾角。
再根据平抛运动的分解可知物体在竖直方向做自由落体运动,那么我们根据就可以求出时间了。
则:,所以
,根据平抛运动竖直方向是自由落体运动可以写出:,所以,所以答案为C。
3.巧用分解位移方法求时间比
对于一个做平抛运动的物体来说,如果知道了某一时刻的位移方向(如物体从已知倾角的斜面上水平抛出,这个倾角也等于位移与水平方向之间的夹角),则我们可以把位移分解成水平方向和竖直方向,然后运用平抛运动的运动规律来进行研究问题(这种方法,暂且叫做“分解位移法”)
例3.如图所示,在坡度一定的斜面顶点以大小相同的速度同时水平向左与水平向右抛出两个小球A和B,两侧斜坡的倾角分别为和,小球均落在坡面上,若不计空气阻力,则A和B两小球的运动时间之比为多少?
解析:和都是物体落在斜面上后,位移与水平方向的夹角,则运用分解位移的方法可以得到:,所以有,同理,则。
4.巧用竖直方向运动性质方法求解
在研究平抛运动的实验中,由于实验的不规范,有许多同学作出的平抛运动的轨迹,常常不能直接找到运动的起点(这种轨迹,我们暂且叫做“残缺轨迹”),这给求平抛运动的初速度带来了很大的困难。
为此,我们可以运用竖直方向是自由落体的规律来进行分析。
例4.某一平抛的部分轨迹如图所示,已知,,,求。
解析:A与B、B与C的水平距离相等,且平抛运动的水平方向是匀速直线运动,可设A到B、B 到C的时间为T,则:,又竖直方向是自由落体运动,则:,代入
已知量,联立可得:,。
5.巧用平抛运动最值方法求距离
例5.如图所示,在倾角为的斜面上以速度水平抛出一小球,该斜面足够长,则从抛出开始计时,经过多长时间小球离开斜面的距离的达到最大,最大距离为多少?
解析:将平抛运动分解为沿斜面向下和垂直斜面向上的分运动,虽然分运动比较复杂一些,但易将物体离斜面距离达到最大的物理本质凸显出来。
取沿斜面向下为轴的正方向,垂直斜面向上为
轴的正方向,如图所示,在轴上,小球做初速度为、加速度为的匀变速直线运动,所以有:
①
②
当时,小球在轴上运动到最高点,即小球离开斜面的距离达到最大。
由①式可得小球离开斜面的最大距离:。
当时,小球在轴上运动到最高点,它所用的时间就是小球从抛出运动到离开斜面最大距离的时间。
由②式可得小球运动的时间为。
6.巧用正切角两倍关系
平抛运动的物体经时间后,其速度与水平方向的夹角为,位移与水平方向的夹角为,则有。
例6.(08年全国I卷)如图所示,一物体自倾角为θ的固定斜面顶端沿水平方向抛出后落在斜面上.物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角φ满足()
A.tanφ=sinθ B.tanφ=cosθ C.tanφ=tanθ D.tanφ=2tanθ
解析:竖直速度与水平速度之比,竖直位移与水平位移之比为,故,D正确。
点评:若应用解决本题,直接可以选出答案。
结语:平抛运动是较为复杂的匀变速曲线运动,在高考中经常考,有关平抛运动的命题也层出不穷。
若能切实掌握其基本处理方法和这些有用的推论,就不难解决平抛问题。
因此在复习时应注意对平抛运动规律的总结,从而提高自己解题的能力。