2014高考物理一轮复习讲义第4章第2课时抛体运动

第2课时 抛体运动

考纲解读 1.掌握平抛运动的特点和性质.2.掌握研究平抛运动的方法，并能应用解题．

1．[平抛运动的规律和特点]对平抛运动，下列说法正确的是

( )

A ．平抛运动是加速度大小、方向不变的曲线运动

B ．做平抛运动的物体，在任何相等的时间内位移的增量都是相等的

C ．平抛运动可以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

D ．落地时间和落地时的速度只与抛出点的高度有关 答案 AC

解析 平抛运动的物体只受重力作用，其加速度为重力加速度，故A 项正确；做平抛运动的物体，在任何相等的时间内，其竖直方向位移增量Δy ＝gt 2，水平方向位移不变，故B 项错误．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，且落地时间t ＝

2h g

，落地速度为v ＝v 2x ＋v 2y ＝v 20＋2gh ，所以C 项正确，D 项错误． 2．[对平抛运动性质的理解]关于平抛运动，下列说法不正确的是

( )

A ．平抛运动是一种在恒力作用下的曲线运动

B ．平抛运动的速度方向与恒力方向的夹角保持不变

C ．平抛运动的速度大小是时刻变化的

D ．平抛运动的速度方向与加速度方向的夹角一定越来越小 答案 B

解析 平抛运动物体只受重力作用，故A 正确；平抛运动是曲线运动，速度时刻变化，

由v ＝v 20＋(gt )2

知合速度v 在增大，故C 正确；对平抛物体的速度方向与加速度方向

的夹角，有tan θ＝v 0v y ＝v 0gt ，因t 一直增大，所以tan θ变小，θ变小．故D 正确，B 错误．本

题应选B.

3．[利用分解思想处理平抛运动]质点从同一高度水平抛出，不计空气阻力，下列说法正确的是

( )

A ．质量越大，水平位移越大

B ．初速度越大，落地时竖直方向速度越大

C ．初速度越大，空中运动时间越长

D ．初速度越大，落地速度越大 答案 D

解析 物体做平抛运动时，h ＝1

2gt 2，x ＝v 0t ，

则t ＝

2h

g

，所以x ＝v 0 2h

g

，故A 、C 错误． 由v y ＝gt ＝2gh ，故B 错误．

由v ＝v 20＋v 2y ＝v 2

0＋2gh ，

则v 0越大，落地速度越大，故D 正确．

4．[斜抛运动的特点]做斜抛运动的物体，到达最高点时 ( )

A ．速度为零，加速度向下

B ．速度为零，加速度为零

C ．具有水平方向的速度和竖直向下的加速度

D ．具有水平方向的速度和加速度 答案 C

解析 斜抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直上抛运动．因物体只受重力，且方向竖直向下，所以水平方向的分速度不变，竖直方向上的加速度也不变，所以只有C 选项正确． 考点梳理 一、平抛运动

1．定义：将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动．

2．性质：加速度为重力加速度g 的匀变速曲线运动，运动轨迹是抛物线．

3．基本规律：以抛出点为原点，水平方向(初速度v 0方向)为x 轴，竖直向下方向为y 轴，建立平面直角坐标系，则：

(1)水平方向：做匀速直线运动，速度v x ＝v 0，位移x ＝v 0t . (2)竖直方向：做自由落体运动，速度v y ＝gt ，位移y ＝12

gt 2.

(3)合速度：v ＝v 2x ＋v 2

y

，方向与水平方向的夹角为θ，则tan θ＝v y x ＝gt 0. (4)合位移：s ＝x 2＋y 2，方向与水平方向的夹角为α，tan α＝y x ＝gt

2v 0.

二、斜抛运动 1．斜抛运动的定义

将物体以速度v 0斜向上方或斜向下方抛出，物体只在重力作用下的运动． 2．运动性质

加速度为g 的匀变速曲线运动，轨迹为抛物线． 3．基本规律(以斜向上抛为例说明，如图1所示)

(1)水平方向：v 0x ＝v 0cos_θ，F 合x ＝0. 图1 (2)竖直方向：v 0y ＝v 0sin_θ，F 合y ＝mg .

5．[用分解思想处理平抛运动问题]某同学前后两次从同一位置水平投出飞镖1和飞镖2到靶盘上，飞镖落到靶盘上的位置如图2所示，忽略空气阻力，则两支飞镖在飞行过程中

( )

图2

A ．加速度a 1>a 2

B ．飞行时间t 1

C ．初速度v 1＝v 2

D ．角度θ1>θ2

答案 BD

6．[用分解思想处理类平抛运动问题]在光滑的水平面上，一质量m ＝ 1 kg 的质点以速度v 0＝10 m/s 沿x 轴正方向运动，经过原点后受 一沿y 轴正方向向上的水平恒力F ＝15 N 作用，直线OA 与x 轴

成α＝37°，如图3所示，曲线为质点的轨迹图(g 取10 m/s 2，sin 37° 图3 ＝0.6，cos 37°＝0.8)，求：

(1)如果质点的运动轨迹与直线OA 相交于P 点，那么质点从O 点到P 点所经历的时间以及P 点的坐标；

(2)质点经过P 点的速度大小．

答案 (1)1 s (10 m,7.5 m) (2)513 m/s

解析 (1)质点在x 轴方向无外力作用做匀速直线运动，在y 轴方向受恒力F 作用做匀加速直线运动．

由牛顿第二定律得：a ＝F m ＝15

1

m/s 2＝15 m/s 2.

设质点从O 点到P 点经历的时间为t ，P 点坐标为(x P ，y P )，则x P ＝v 0t ，y P ＝1

2at 2，又tan

α＝y P

x P ，联立解得：t ＝1 s ，x P ＝10 m ，y P ＝7.5 m.

(2)质点经过P 点时沿y 轴方向的速度v y ＝at ＝15 m/s 故P 点的速度大小v P ＝v 20＋v 2y ＝513 m/s.

方法提炼

1．对于类平抛、平抛运动问题，一般采用把曲线运动分解为两个方向上的直线运动的方法处理，即先求分速度、分位移，再求合速度、合位移． 2．分解平抛运动的末速度往往成为解题的关键．

考点一 平抛运动基本规律的理解 1．飞行时间：由t ＝ 2h

g

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 ＝v 0 2h

g

，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：v t ＝v 2x ＋v 2y ＝v 2

0＋2gh ，以θ表示落地速度与x 轴正方向的夹角，有tan

θ＝v y

v x ＝2gh v 0，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Δv ＝g Δt 相同，方向恒为竖直向下，如图4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 图4 定通过此时水平位移的中点，如图5中A 点和B 点所示．

图5

(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.

例1 如图6，从半径为R ＝1 m 的半圆AB 上的A 点水平抛出一个 可视为质点的小球，经t ＝0.4 s 小球落到半圆上，已知当地的重力 加速度g ＝10 m/s 2，则小球的初速度v 0可能为

( )

A ．1 m/s

B ．2 m/s

C ．3 m/s

D ．4 m/s

图6

解析 由于小球经0.4 s 落到半圆上，下落的高度h ＝1

2gt 2＝0.8 m ，位置可能有两处，如

图所示．

第一种可能：小球落在半圆左侧，

v0t＝R－R2－h2＝0.4 m，v0＝1 m/s

第二种可能：小球落在半圆右侧，

v0t＝R＋R2－h2，v0＝4 m/s，选项A、D正确．

答案AD

竖直半圆对平抛运动的制约关系

在竖直半圆内进行平抛时，圆的半径和半圆轨道对平抛运动形成制约．

画出轨迹和落点相对圆心的位置，利用几何关系和平抛运动规律求解．

突破训练1一演员表演飞刀绝技，由O点先后抛出完全相同的三把

飞刀，分别垂直打在竖直木板上M、N、P三点，如图7所示．假

设不考虑飞刀的转动，并可将其看做质点，已知O、M、N、P四点

距水平地面高度分别为h、4h、3h、2h，以下说法正确的是()

A．三把刀在击中木板时动能相同图7

B．三次飞行时间之比为1∶2∶ 3

C．三次初速度的竖直分量之比为3∶2∶1

D．设三次抛出飞刀的初速度与水平方向夹角分别为θ1、θ2、θ3，则有θ1>θ2>θ3

答案 D

解析初速度为零的匀变速直线运动推论：(1)静止起通过连续相等位移所用时间之比t1∶t2∶t3∶……＝1∶(2－1)∶(3－2)∶…….(2)前h、前2h、前3h……所用的时间之比为1∶2∶3∶……，对末速度为零的匀变速直线运动，也可以运用这些规律倒推．三把刀在击中木板时速度不等，动能不相同，选项A错误；飞刀击中M点所用时间长一些，选项B错误；三次初速度的竖直分量之比等于3∶2∶1，选项C错误．只有选项D正确．

考点二平抛运动规律的应用

例2如图8所示，一名跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从

O点水平飞出，经过3 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(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8；g取10 m/s2)．求：

(1)A点与O点的距离L；图8

(2)运动员离开O点时的速度大小；

(3)运动员从O 点飞出开始到离斜坡距离最远所用的时间． 解析 (1)运动员在竖直方向做自由落体运动，有 L sin 37°＝12gt 2，L ＝gt 2

2sin 37°

＝75 m.

(2)设运动员离开O 点时的速度为v 0，运动员在水平方向的分运动为匀速直线运动，有L cos 37°＝v 0t ， 即v 0＝L cos 37°

t

＝20 m/s.

(3)解法一 运动员的平抛运动可分解为沿斜面方向的匀加速运动(初速度为v 0cos 37°、加速度为g sin 37°)和垂直斜面方向的类竖直上抛运动(初速度为v 0sin 37°、加速度为 g cos 37°)．

当垂直斜面方向的速度减为零时，运动员离斜坡距离最远，有 v 0sin 37°＝g cos 37°·t ，解得t ＝1.5 s

解法二 当运动员的速度方向平行于斜坡或与水平方向成37°角时，运动员与斜坡距离最远，有gt

v 0＝tan 37°，t ＝1.5 s.

答案 (1)75 m (2)20 m/s (3)1.5 s

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h ＝1

2

gt 2知t ＝

2h

g

，即t 由高度h 决定． 2．在半圆内的平抛运动(如图9)，由半径和几何关系制约时间t ： 图9 h ＝12

gt 2 R ＋R 2－h 2＝v 0t 联立两方程可求t .

3．斜面上的平抛问题(如图10)： (1)顺着斜面平抛 方法：分解位移

x ＝v 0t 图10 y ＝12gt 2 tan θ＝y x

可求得t ＝2v 0tan θ

g

(2)对着斜面平抛(如图11) 方法：分解速度 v x ＝v 0

v y ＝gt 图11

tan θ＝v y v 0＝gt v 0

可求得t ＝v 0tan θ

g

4．对着竖直墙壁平抛(如图12)

水平初速度v 0不同时，虽然落点不同，但水平位移相同． t ＝d v 0

图12

突破训练2 如图13所示是倾角为45°的斜坡，在斜坡底端P 点正 上方某一位置Q 处以速度v 0水平向左抛出一个小球A ，小球恰好 能垂直落在斜坡上，运动时间为t 1，小球B 从同一点Q 处自由下 落，下落至P 点的时间为t 2，不计空气阻力，则t 1∶t 2＝ ( ) A ．1∶2 B ．1∶2 图13 C ．1∶3

D ．1∶ 3

答案 D

考点三 平抛运动中临界问题的分析

例3 如图14所示，水平屋顶高H ＝5 m ，围墙高h ＝3.2 m ，围墙到房子 的水平距离L ＝3 m ，围墙外马路宽x ＝10 m ，为使小球从屋顶水平飞出 落在围墙外的马路上，求小球离开屋顶时的速度v 的大小范围．(g 取 10 m/s 2)

图14

解析 若v 太大，小球落在马路外边，因此，要使球落在马路上，v 的最大值v max 为球落在马路最右侧A 点时的平抛初速度，如图所示，小球做平抛运动，设运动时间为t 1.

则小球的水平位移：L ＋x ＝v max t 1，小球的竖直位移：H ＝12gt 2

1

解以上两式得 v max ＝(L ＋x )

g

2H

＝13 m/s. 若v 太小，小球被墙挡住，因此，球不能落在马路上，v 的最小值v min 为球恰好越过围墙的最高点P 落在马路上B 点时的平抛初速度，设小球运动到P 点所需时间为t 2，则此过程中小球的水平位移：L ＝v min t 2 小球的竖直方向位移：H －h ＝12gt 2

2

解以上两式得v min ＝L

g

2(H －h )

＝5 m/s

因此v 0的范围是v min ≤v ≤v max ，即5 m/s ≤v ≤13 m/s. 答案 5 m/s ≤v ≤13 m/s

1.本题使用的是极限分析法，v 0不能太大，否则小球将落在马路

外边；v 0又不能太小，否则被围墙挡住而不能落在马路上．因而只要分析 落在马路上的两个临界状态，即可解得所求的范围．

2．从解答中可以看到，解题过程中画出示意图的重要性，它既可以使抽象的物理 情境变得直观，也可以使隐藏于问题深处的条件显露无遗．小球落在墙外的马路上， 其速度最大值所对应的落点位于马路的外侧边缘，而其速度最小值所对应的落点却 不是马路的内侧边缘，而是围墙的最高点P ，这一隐含的条件只有在示意图中才能 清楚地显露出来．

突破训练3 2011年6月4日，李娜获得法网单打冠军，实现了大满贯这一梦想，如图15所示为李娜将球在边界A 处正上方B 点水平向右击出，球恰好过网C 落在D 处(不计空气阻力)的示意图，已知AB ＝h 1，AC ＝x ，CD ＝x

2

，网高为h 2，下列说法中正确的是( )

图15

A ．击球点高度h 1与球网的高度h 2之间的关系为h 1＝1.8h 2

B ．若保持击球高度不变，球的初速度v 0只要不大于x 2gh 1

h 1

，一定落在对方界内

C ．任意降低击球高度(仍高于h 2)，只要击球初速度合适(球仍水平击出)，球一定能落在对方界内

D ．任意增加击球高度，只要击球初速度合适(球仍水平击出)，球一定能落在对方界内 答案 AD

解析 由平抛运动规律可知h 1＝12gt 21，1.5x ＝v 0t 1，h 1－h 2＝12gt 2

2，x ＝v 0t 2，得h 1＝1.8h 2，A 正确；若保持击球高度不变，球的初速度v 0较小时，球可能会触网，B 错误；任意降低击球高度，只要初速度合适，球可能不会触网，但球会出界，C 错误；任意增加击球高度，只要击球初速度合适，使球的水平位移小于2x ，一定能落在对方界内，D 正确．

18．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． 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 ＝F 合

m .

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．

例4 质量为m 的飞机以水平初速度v 0飞离跑道后逐渐上升，若飞机 在此过程中水平速度保持不变，同时受到重力和竖直向上的恒定升 力(该升力由其他力的合力提供，不含重力)．今测得当飞机在水平

方向的位移为l 时，它的上升高度为h ，如图16所示，求： 图16 (1)飞机受到的升力大小； (2)上升至h 高度时飞机的速度．

解析 (1)飞机水平方向速度不变，则有l ＝v 0t 竖直方向上飞机加速度恒定，则有h ＝1

2at 2

解以上两式得

a ＝2h l 2v 20，故根据牛顿第二定律得飞机受到的升力F 为

F ＝mg ＋ma ＝mg (1＋2h gl 2v 2

)

(2)由题意将此运动分解为水平方向速度为v 0的匀速直线运动，l ＝v 0t ；竖直方向初速度为0、加速度a ＝2h

l 2v 2

0的匀加速直线运动．

上升到h 高度其竖直速度 v y ＝2ah ＝

2·2h v 20l 2·h ＝2h v 0l

所以上升至h 高度时其速度v ＝v 20＋v 2y ＝v 0l l 2

＋4h 2

如图所示，tan θ＝v y v 0＝2h l ，方向与v 0成θ角，θ＝arctan 2h

l

.

答案 (1)mg (1＋2h gl 2v 20) (2)v 0l l 2＋4h 2，方向与v 0成θ角，θ＝arctan 2h

l

突破训练4 如图17所示，两个倾角分别为30°、45°的光滑斜面放 在同一水平面上，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 图17 在斜面顶端，两斜面间距大于小球直径．若同时由静止释放，a 、b 、c 小球到达水平面的时间分别为t 1、t 2、t 3.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t 1′、t 2′、t 3′.下列关于时间的关系不正确的是

( )

A ．t 1>t 3>t 2

B ．t 1＝t 1′、t 2＝t 2′、t 3＝t 3′

C ．t 1′>t 3′>t 2′

D ．t 1

高考题组

1．(2012·课标全国·15)如图18，x 轴在水平地面内，y 轴沿竖直方向． 图中画出了从y 轴上沿x 轴正向抛出的三个小球a 、b 和c 的运动 轨迹，其中b 和c 是从同一点抛出的．不计空气阻力，则( ) A ．a 的飞行时间比b 的长 B ．b 和c 的飞行时间相同

图18

C ．a 的水平初速度比b 的小

D ．b 的水平初速度比c 的大 答案 BD

解析 根据平抛运动的规律h ＝1

2

gt 2，得t ＝

2h

g

，因此平抛运动的时间只由高度决定，因为h b ＝h c >h a ，所以b 与c 的飞行时间相同，大于a 的飞行时间，因此选项A 错误，选项B 正确；又因为x a >x b ，而t a v c ，即b 的水平初速度比c 的大，选项D 正确．

2．(2012·江苏·6)如图19所示，相距l 的两小球A 、B 位于同一高度 h (l 、h 均为定值)．将A 向B 水平抛出的同时，B 自由下落． A 、B 与地面碰撞前后，水平分速度不变，竖直分速度大小不变、 方向相反．不计空气阻力及小球与地面碰撞的时间，则( )

图19

A ．A 、

B 在第一次落地前能否相碰，取决于A 的初速度 B ．A 、B 在第一次落地前若不碰，此后就不会相碰

C ．A 、B 不可能运动到最高处相碰

D ．A 、B 一定能相碰 答案 AD

解析 由题意知A 做平抛运动，即水平方向做匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动；B 为自由落体运动，A 、B 竖直方向的运动相同，二者与地面碰撞前运动时间t 1相同，且t 1＝

2h g ，若第一次落地前相碰，只要满足A 运动时间t ＝l v l

t 1

，所以选项A 正确；因为A 、B 在竖直方向的运动同步，始终处于同一高度，且A 与地面相碰后水平速度不变，所以A 一定会经过B 所在的竖直线与B 相碰．碰撞位置由A 的初速度决定，故选项B 、C 错误，选项D 正确．

3．(2011·广东·17)如图20所示，在网球的网前截击练习中，若练习者在 球网正上方距地面H 处，将球以速度v 沿垂直球网的方向击出，球 刚好落在底线上．已知底线到网的距离为L ，重力加速度为g ，将 球的运动视作平抛运动，下列叙述正确的是

( ) 图20

A ．球被击出时的速度v 等于L g

2H B ．球从击出至落地所用时间为

2H g

C ．球从击球点至落地点的位移等于L

D ．球从击球点至落地点的位移与球的质量有关 答案 AB

解析 由平抛运动规律知，H ＝1

2gt 2得，t ＝

2H

g

，B 正确．球在水平方向做匀速直线运动，由s ＝v t 得，v ＝s

t

＝

L

2H g

＝L g

2H

，A 正确．击球点到落地点的位移大于L ，且与球的质量无关，C 、D 错误． 模拟题组

4．将一小球从高处水平抛出，最初2 s 内小球动能E k 随时间t 变化的图象如图21所示，不计空气阻力，取g ＝10 m/s 2.根据图象信息，不能确定的物理量是

( )

图21

A ．小球的质量

B ．小球的初速度

C ．最初2 s 内重力对小球做功的平均功率

D ．小球抛出时的高度 答案 D

解析 小球水平抛出，最初2 s 内下落的高度为h ＝1

2gt 2＝20 m ．由题图知在0时刻(开始

抛时)的动能为5 J ，即1

2m v 20＝5 J ．2 s 内由动能定理得：mgh ＝E k2－E k0＝(30－5) J ＝25 J ，

求得m ＝18 kg ，进而求出v 0.因为P ＝W t ＝mgh

t ，可求出P ；只有D 项不能求解，故选D.

5．如图22所示，斜面上a 、b 、c 、d 四个点，ab ＝bc ＝cd ，从a 点以 初动能E 0水平抛出一个小球，它落在斜面上的b 点，若小球从a 点 以初动能2E 0水平抛出，不计空气阻力，则下列判断正确的是( ) A ．小球可能落在d 点与c 点之间

图22

B ．小球一定落在c 点

C ．小球落在斜面的速度方向与斜面的夹角一定增大

D ．小球落在斜面的速度方向与斜面的夹角一定相同 答案 BD

解析 设第一次平抛的初速度为v 0， v 0与斜面的夹角为θ 则有ab sin θ＝12gt 2

1

v 0t 1＝ab cos θ.

当初速度变为2E 0时，速度变为2v 0.

设此时小球在斜面上的落点到a 点的距离为x ，则有x cos θ＝2v 0t 2，x sin θ＝12gt 2

2，解

得x ＝2ab ，即小球一定落在c 点，A 项错误，B 项正确．由tan α＝2tan θ知，斜面倾角一定时，α也一定，C 项错误，D 项正确．

(限时：30分钟)

题组1对平抛运动特点和性质的理解

1．某人用细线系一个小球在竖直面内做圆周运动，不计空气阻力，若在小球运动到最高点时刻，细线突然断了，则小球随后将做() A．自由落体运动B．竖直下抛运动

C．竖直上抛运动D．平抛运动

答案 D

2．如图1所示，一战斗机由东向西沿水平方向匀速飞行，发现地面

目标P后开始瞄准并投掷炸弹，若炸弹恰好击中目标P，则(假设

投弹后，飞机仍以原速度水平匀速飞行且不计空气阻力) () 图1

A．此时飞机正在P点正上方

B．此时飞机是否处在P点正上方取决于飞机飞行速度的大小

C．飞行员听到爆炸声时，飞机正处在P点正上方

D．飞行员听到爆炸声时，飞机正处在P点偏西一些的位置

答案AD

3．关于做平抛运动的物体，说法正确的是() A．速度始终不变

B．加速度始终不变

C．受力始终与运动方向垂直

D．受力始终与运动方向平行

答案 B

解析物体做平抛运动的条件是物体只受重力作用，且初速度沿水平方向，故物体的加速度始终不变，大小为g，B正确；物体的平抛运动可以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，其合运动是曲线运动，速度的大小和方向时刻变化，A 错误；运动过程中，物体所受的力与运动方向既不垂直也不平行，C、D错误．

题组2平抛运动规律的应用

4．为了探究影响平抛运动水平射程的因素，某同学通过改变抛出点的高度及初速度的方法做了6次实验，实验数据记录如下表所示．以下探究方案符合控制变量法的是()

A.若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据 B ．若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据 C ．若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据 D ．若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据 答案 B

解析 本题采用控制变量法分析，选B.

5．如图2所示，P 是水平地面上的一点，A 、B 、C 、D 在一条竖直线上，

且AB ＝BC ＝CD .从A 、B 、C 三点分别水平抛出一个物体，这三个物 体都落在水平地面上的P 点．则三个物体抛出时速度大小之比v A ∶v B ∶v C 为

( ) 图2

A.2∶3∶ 6 B ．1∶2∶ 3 C ．1∶2∶3

D ．1∶1∶1

答案 A

解析 由题意及题图可知DP ＝v A t A ＝v B t B ＝v C t C ，所以v ∝1t ；又由h ＝1

2gt 2，得t ∝h ，

因此有v ∝

1

h

，由此得v A ∶v B ∶v C ＝2∶3∶ 6.

6．如图3所示，水平抛出的物体，抵达斜面上端P 处时其速度方向恰好 沿斜面方向，然后沿斜面无摩擦滑下，下列选项中的图象描述的是物 体沿x 方向和y 方向运动的速度—时间图象，其中正确的是 ( )

图3

答案 C

解析 O ～t P 段，水平方向：v x ＝v 0恒定不变；竖直方向：v y ＝gt ；t P ～t Q 段，水平方向：

v x ＝v 0＋a 水平t ，竖直方向：v y ＝v Py ＋a 竖直t (a 竖直

速度v 1、v 2抛出两个小球(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，则两小球初速度之比v 1v 2为

( )

图4

A ．tan α

B ．cos α

C ．tan αtan α

D ．cos αcos α

答案 C

解析 两小球被抛出后都做平抛运动，设容器半径为R ，两小球运动时间分别为t 1、t 2，对A 球：R sin α＝v 1t 1，R cos α＝12gt 21；对B 球：R cos α＝v 2t 2，R sin α＝12gt 2

2，解四式可得：v 1

v 2

＝tan αtan α，C 项正确． 8．某同学在篮球训练中，以某一初速度投篮，篮球总是水平击中蓝板同一位置，设他每次出手高度都相同，则他离篮板越近

( )

A ．投掷的初速度越小

B ．击中篮板时篮球的速度越大

C ．篮球在空中飞行时间越短

D ．投掷的初速度与水平方向的夹角越小 答案 A

9．将一只苹果(可看成质点)水平抛出，苹果在空中依次飞过三个完全相同的窗户1、2、3，图5中曲线为苹果在空中运行的轨迹．若不计空气阻力的影响，则

( )

图5

A ．苹果通过第1个窗户的竖直方向上的平均速度最大

B ．苹果通过第1个窗户克服重力做功的平均功率最小

C ．苹果通过第3个窗户所用的时间最短

D ．苹果通过第3个窗户重力所做的功最多 答案 BC

解析 苹果在空中做平抛运动，在竖直方向经过相同的位移，用时越来越少，重力做功

相同，由v＝h

t及P＝

mgh

t知A、D错，B、C对．

10．在水平路面上做匀速直线运动的小车上有一固定的竖直杆，其上的三个水平支架上有三个完全相同的小球A、B、C，它们离地面的高度分别为3h、2h和h，当小车遇到障碍物P时，立即停下来，三个小球同时从支架上水平抛出，先后落到水平路面上，如图6所示．则下列说法正确的是()

图6

A．三个小球落地时间差与车速有关

B．三个小球落地点的间隔距离L1＝L2

C．三个小球落地点的间隔距离L1

D．三个小球落地点的间隔距离L1>L2

答案 C

解析车停下后，A、B、C均以初速度v0做平抛运动，且运动时间t1＝2h

g，t2＝

2×2h

g＝2t1，t3＝2×3h

g＝3t1

水平方向上有：L1＝v0t3－v0t2＝(3－2)v0t1

L2＝v0t2－v0t1＝(2－1)v0t1

可知L1

题组3平抛运动中的临界问题

11．如图7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，则运动员跨越壕沟的初速度至少为(取g＝10 m/s2) ()

A．0.5 m/s B．2 m/s

C．10 m/s D．20 m/s

答案 D

解析运动员做平抛运动的时间t＝2Δh

g＝0.4 s，v＝

x

t＝

8

0.4m/s＝20 m/s.

12．乒乓球在我国有广泛的群众基础，并有“国球”的美誉，现

讨论乒乓球发球问题，已知球台长L ，网高h ，若球在球台 边缘O 点正上方某高度处，以一定的垂直球网的水平速度

图8

发出，如图8所示，球恰好在最高点时刚好越过球网．假设乒乓球反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力，则根据以上信息可以求出(设重力加速度为g )

( )

A ．球的初速度大小

B ．发球时的高度

C ．球从发出到第一次落在球台上的时间

D ．球从发出到被对方运动员接住的时间 答案 ABC

解析 根据题意分析可知，乒乓球在球台上的运动轨迹具有重复和对称性，故发球时的高度等于h ；从发球到运动到P 1点的水平位移等于1

4L ，所以可以求出球的初速度大小，

也可以求出球从发出到第一次落在球台上的时间．由于对方运动员接球的位置未知，所以无法求出球从发出到被对方运动员接住的时间，故本题选A 、B 、C.

13．《愤怒的小鸟》是一款时下非常流行的游戏，游戏中的故事也相当有趣，如图9甲所示，

为了报复偷走鸟蛋的肥猪们，鸟儿以自己的身体为武器，如炮弹般弹射出去攻击肥猪们的堡垒．某班的同学们根据自己所学的物理知识进行假设：小鸟被弹弓沿水平方向弹出，如图乙所示，若h 1＝0.8 m ，l 1＝2 m ，h 2＝2.4 m ，l 2＝1 m ，小鸟飞出后能否直接打中肥猪的堡垒？请用计算结果进行说明．(取重力加速度g ＝10 m/s 2)

图9

答案 不能

解析 (1)设小鸟以v 0弹出后能直接击中堡垒，则 ?????

h 1＋h 2＝12gt 2l 1＋l 2＝v 0t t ＝

2(h 1＋h 2)

g

＝ 2×(0.8＋2.4)

10

s ＝0.8 s

所以v 0＝l 1＋l 2t ＝2＋1

0.8 m/s ＝3.75 m/s

设在台面的草地上的水平射程为x ，则 ????

?

x ＝v 0t 1h 1＝12gt 21 所以x ＝v 0

2h 1

g

＝1.5 m

14．如图10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 ；

图10

(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 . 答案 (1) 2l

g sin θ

(2)b g sin θ

2l

(3)

(b 2＋4l 2)g sin θ

2l

解析 (1)沿水平方向有b ＝v 0t 沿斜面向下的方向有 mg sin θ＝ma l ＝12at 2 联立解得t ＝ 2l

g sin θ. (2)v 0＝b t

＝b

g sin θ

2l

. (3)物块离开Q 点时的速度大小 v ＝v 2

0＋(at )2

＝ (b 2＋4l 2)g sin θ

2l

.