《5.2 平抛运动》创新课件(含同步练习)

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新课标 · 物理(必修二)
第五章 曲线运动 《5.2 平抛运动》创新课件
学习目标
学习重点
考查热度
知道什么是平抛运动及其特点.理解平抛运动是匀变速 ★★★
运动,平抛运动轨迹是抛物线
掌握研究平抛运动的方法:“运动的分解法”
★★★★
会用平抛运动的规律解答有关时间、速度、位移的问题 ★★★★★
基础梳理
一、平抛运动的特点 1.平抛运动: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.平抛是匀变速曲线运动:平抛运动仅受重力,其加速度 为重力加速度,且加速度方向与速度方向不共线,因此为匀变速 曲线运动.
【答案】 (1)( 3-1) s (2)10 m 【解析】 设从抛出到达 A 点经历时间为 t1,则 tan45°=gvt01, 得 t1=1 s,从抛出到达 B 点经历时间设为 t2,则 tan60°=gvt02,得 t2= 3 s,则从 A 到 B 的时间间隔 Δt=t2-t1=( 3-1) s,A、B 间的高度差 h=12gt22-12gt12=12×10×(3-1) m=10 m.
落地点竖直位移为 h 与 v0
v02sin2θ 2g
,由初
速度及

射角决
最大高度 h 无关

水平位移 x 的 v0 2gh,与初速度及高度 v02sign2θ,由初速度及抛射角决
大小
h 都有关系
定,θ=45°时,水平位移 x 最大
百度文库、考点鸟瞰
考点鸟瞰
高考热度
规律一:平抛运动规律的应用 ★★★★
规律二:平抛运动的临界问题 ★★★★ 规律三:平抛运动的相遇问题 ★★★★
如图所示,在倾角为 θ 的斜面顶端 A 处以速度 v0 水平抛出一小球,落在斜面上的某 一点 B 处,设空气阻力不计,求:
(1)小球从 A 运动到 B 所需的时间; (2)从抛出开始计时,经过多长时间小球离斜面的距离达到最 大?
【答案】 (1)t=2v0tganθ (2)t1=v0tagnθ 【解析】 (1)小球做平抛运动,同时受到 斜面体的限制,设小球从 A 运动到 B 处所需的 时间为 t,则:水平、竖直位移分别为 x=v0t,y =12gt2,则 tanθ=yx=2gvt0,t=2v0tganθ. (2)从抛出开始计时,经过 t1 时间小球离斜面的距离达到最 大,当小球的速度与斜面平行时,小球离斜面的距离达到最 大.tanθ=gvt01,所以 t1=v0tagnθ.
如图所示,在 M 点分别以不同的速 度将两小球水平抛出.两小球分别落在水平地面 上的 P 点、Q 点.已知 O 点是 M 点在地面上的 竖直投影,OP∶PQ=1∶3,且不考虑空气阻力 的影响.下列说法中正确的是( )
A.两小球的下落时间之比为 1∶3 B.两小球的下落时间之比为 1∶4 C.两小球的初速度大小之比为 1∶3 D.两小球的初速度大小之比为 1∶4
4.平抛运动的速度偏角与位移偏角的关系,如图所示:
tanα=yx=2gvt02t=2gvt0,tanθ=vvyx=gvt0,结合两式可得: tanθ=2tanα.
5.速度反向延长线的特点:平抛运动的物体速度的反向延
长线通过平抛运动水平位移的中点.证明:tanθ=2tanα 即 x′=x2.
四、一般的抛体运动
①当物体在竖直方向上的分速度为零时,物体上升到最高 点,由此得射高 H=v2yg02=v02s2ing2θ.
②当物体在竖直方向上的位移为零时,物体到达最远点,即 y=v0sinθ·t-12gt2=0,解得 t=2v0sginθ,由此得射程 x= vx0t=v0cosθ·2v0sginθ=v02sign2θ 由上式可知当 θ=45°时,水平射程最大.
(3)两个推论: 上升的最大高度:H=v20g2. 上升的时间:t=vg0. (4)竖直上抛运动的特点: 竖直上抛的上升过程和下落过程具有对称性. 下落过程是上升过程的逆过程,所以物体在通过同一位置 时,上升速度与下落速度等大反向;物体通过同一段高度的过程 中,上升时间与下落时间相等.
2.斜抛运动 物体以一定的初速度沿斜向上或者斜向下的方向抛出,只在 重力作用下所做的运动. 我们可以把斜向的初速度分解为水平方向和竖直方向,水平 方向由于不受力,仍然做匀速直线运动;竖直方向由于只受到重 力作用,做的是加速度为 g 的竖直上抛或竖直下抛运动.
③在竖直方向由 0=vy0-gt 上得上升到最高点的时间 t 上=vgy0 =v0signθ
从最高点到落地,在竖直方向上做自由落体运动,所以时间 t 下=t 上=v0signθ.则飞行时间 T=t 上+t 下=2v0sginθ.
【归纳总结】 斜抛运动的对称性: (1)时间对称:相对轨迹最高点,两侧对称的两段上升时间与 下降时间相等. (2)速度对称:相对于轨迹最高点,两侧对称的两点速度大小 相等. (3)轨迹对称:斜抛运动的轨迹相对于过最高点的竖直线对 称.
二、平抛运动的规律 1.平抛运动的分解:水平方向,匀速直线运动;竖直方向, 自由落体运动. 2.平抛运动的速度 水平分速度:vx=v0 竖直分方向:vy=gt 平抛运动合速度:v= vx2+vy2= v02+g2t2 合速度方向与水平方向夹角为θ,则:tanθ=vvy0=gvt0
3.平抛运动的速度改变量 水平方向分速度保持 vx=v0,竖直方向,加 速度恒为 g,速度 vy=gt,从抛出点起,每隔 Δt 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)任意时刻速度的水平分量均 等于初速度 v0;(2)任意相等时间间隔 Δt 内的速度改变量均竖直 向下,且 Δv=gΔt.由上述分析更容易理解平抛运动属于匀变速运 动了.
我们以斜上抛为例,建立直角坐标系,如 图所示.
(1)斜上抛运动的位置: 因为 vx0=v0cosθ,vy0=v0sinθ 所以 x=v0cosθ·t y=v0sinθ·t-12gt2
(2)斜上抛运动的速度: 在任意时刻,两个方向的速度分别为 vx=v0cosθ,vy=v0sin θ-gt,物体的实际速度(即合速度)为 v= vx2+vy2,方向由两个 分速度共同确定. (3)射高、射程和飞行时间: 物体在斜抛过程中能达到的最大高度叫作射高;从抛出点到 落地点的水平距离叫作射程;在斜抛过程中,物体在空中的运动 时间叫作飞行时间.
【答案】 (1)75 m (2)20 m/s 【解析】 (1)运动员在竖直方向做自由落体运动,有 Lsin37° =12gt2,A 点与 O 点的距离 L=2sing3t27°=75 m. (2)设运动员离开 O 点的速度为 v0,运动员在水平方向做匀 速直线运动,即 Lcos37°=v0t,解得 v0=Lcots37°=20 m/s.
抛体运动的特征及分类
受力特征 在运动过程中只受重力作用
运动特点 加速度始终为重力加速度 g,所以抛体运动为匀变速运动
分类
平抛运动:抛体运动的初速度 v0 沿水平方向 竖直上(下)抛运动:抛体运动的初速度 v0 沿竖直向上(下) 斜抛运动:抛体运动的初速度 v0 沿斜向上或斜向下方向
1.竖直上抛运动 物体以一定的初速度沿竖直向上方向抛出,只在重力作用下 所做的运动. (1)分段考虑: 上升阶段:初速度为 v0,加速度 a=-g 的匀减速直线运动. (2)整体考虑: 初速度为 v0,加速度为 a=-g 的匀变速直线运动. 规律:v1=v0-gt,h=v0t-g2t2,v12-v02=-2gh.
D.在空中任何时刻总在飞机正下方,排成竖直的直线,它 们的落地点是不等间距的
【答案】 C 【解析】 因为不计空气阻力,物品在水平方向将保持和飞机 一致的匀速运动,因而 4 包物品在空中任何时刻总在飞机正下方, 排成竖直的直线;因为飞机高度一致,物品做平抛运动的时间一致, 水平速度一致,间隔时间一致,所以它们的落地点是等间距的.
如图所示,P 是水平面上的圆弧
凹槽.从高台边 B 点以某速度 v0 水平飞出 的小球,恰能从固定在某位置的凹槽的圆弧
轨道的左端 A 点沿圆弧切线方向进入轨道.O 是圆弧的圆心,θ
在抗震救灾中,一架飞机水平匀速飞行.从飞机上每 隔 1 s 释放 1 包物品,先后共释放 4 包,若不计空气阻力,从地 面上观察 4 包物品( )
A.在空中任何时刻总是排成抛物线,它们的落地点是等间 距的
B.在空中任何时刻总是排成抛物线,它们的落地点是不等 间距的
C.在空中任何时刻总在飞机正下方,排成竖直的直线,它 们的落地点是等间距的
【答案】 D 【解析】 平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直 方向上做自由落体运动,根据高度比较运动的时间,结合水平位 移和时间求出初速度之比.A 项,两球做平抛运动,高度相同, 则下落的时间相同,故 A、B 项错误.C 项,由于两球的水平位 移之比为 1∶4,根据 v0=xt知,两小球的初速度大小之比为 1∶4, 故 C 项错误,D 项正确.
4.平抛运动的位移 水平分位移:x=v0t 竖直分位移:y=12gt2 平抛运动合位移:s= x2+y2= (v0t)2+(12gt2)2 合位移方向与水平方向夹角为 α,则:tanα=yx=2gvt0
三、平抛运动的推论 1.平抛运动的物体在空中飞行的时间仅取决于下落的高度, 即 t= 2gh,与物体初速度无关. 2.平抛运动的水平位移与初速度 v0 及下落的高度 h 有关,x =v0 2gh,与其他因素无关. 3.平抛运动落地时的速度 vt= v02+2gh,与初速度 v0 及下 落的高度 h 有关.
如图所示,一小球以 v0=10 m/s 的 速度水平抛出,在落地之前经过空中 A、B 两 点,在 A 点小球速度方向与水平方向的夹角为 45°,在 B 点小球速度方向与水平方向的夹角为 60°(空气阻力忽略不计,g 取 10 m/s2),求:
(1)小球经过 A、B 两点间的时间? (2)A、B 两点间的高度差?
五、两类抛体运动的比较
设斜抛物体抛出点和落地点位于同一水平面上。
项目
平抛运动
斜上抛运动
落地速度 v 的大小
v02+2gh,由水平初速度
v0 及高度 h 决定
v0
位移方向、速度方向
α、θ都随 h(t)的增大而增 θ 随 t 先变小再变大,α
与水平面夹角 α 和 θ
大,tanθ=2tanα
随 t 变小,tanα≠2tanθ
如图所示,若质点以初速度 v0 正对倾角 为 θ=37°的斜面水平抛出,要求质点到达斜面时位
移最小,则质点的飞行时间为( )
A.34vg0
B.38vg0
C.83vg0
D.43vg0
【答案】 C 【解析】 要使质点到达斜面时位移最小, 则质点的位移应垂直斜面,如图所示,有 x=v0t, y=12gt2,且 tanθ=xy=12vg0tt2=2gvt0,所以 t=gt2avn0θ=gta2nv307°=83vg0, 故 C 项正确.
的关系
在任意 Δt 时间内,速度变 在任意 Δt 时间内,速度变
速度变化量 Δv
化量 Δv=gΔt,方向恒为 化量 Δv=gΔt,方向恒为
竖直向下
竖直向下
示意图
空中运动的
2gh,由高度 h 决定, 2v0sginθ,由初速度及抛射角决定
总时间 t
与初速度无关
(θ为 v0 与水平方向之间的夹角)
离抛出点的
规律四:类平抛运动 ★★★★★
规律方法
规律一 平抛运动规律的应用
平抛运动的基本思路:化曲为直,先分后合.时间是合运动 与分运动的桥梁,从而建立两个分运动及合运动与分运动之间的 关系.
平抛运动解题的技巧在于位移矢量三角形及速度矢量三角 形.位移矢量三角形中 tanα=yx=2gvt0;速度矢量三角形中 tanθ =vvyx=gvt0.在分析物体在斜面上的平抛问题,要注意应用斜面的倾 角,将它转化到速度或位移的矢量三角形中.
如图所示,跳台滑雪运动员经过一 段加速滑行后从 O 点水平飞出,经 3.0 s 落到 斜坡上的 A 点.已知 O 点是斜坡的起点,斜坡 与水平面的夹角 θ=37°,运动员的质量 m=50 kg.不计空气阻 力.(取 sin37°=0.60,cos37°=0.80;g 取 10 m/s2)求:
(1)A 点与 O 点的距离 L; (2)运动员离开 O 点时的速度大小.
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