高考物理一轮复习 4.2平抛运动课件.ppt

第二讲平抛运动 回扣教材夯实基础落实考点 基础自主温故 一 平抛运动 考点自清 1 定义 将物体以一定的初速度沿抛出 物体只在作用下所做的运动 2 性质 加速度为重力加速度的运动 运动轨迹是 3 研究方法 可以分解为水平方向的运动和竖直方向的运动 水平方向 重力 匀变速曲线 抛物线 匀速直线 自由落体 4 规律 v0 gt 基础自测 1 关于平抛运动 下列说法正确的是 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解析 平抛运动过程中物体仅受重力作用 且初速度是水平的 所以平抛运动是在恒力作用下的曲线运动 选项a正确 平抛运动的速度方向不断发生变化 故选项b错误 平抛运动是匀变速曲线运动 其速度大小时刻变化 选项c正确 平抛运动的速度为水平速度与竖直速度的合速度 由于竖直分速度逐渐增大 其合速度与竖直方向的夹角越来越小 选项d正确 答案 acd 二 斜抛运动 考点自清 1 定义 将物体以速度v或抛出 物体只在作用下的运动 2 性质 加速度为重力加速度g的运动 运动轨迹是 斜向上方 斜向下方 重力 匀变速曲线 抛物线 基础自测 2 关于斜抛运动 下列说法正确的是 a 任何斜抛运动都不可以看成是两个方向上的直线运动的合运动b 斜抛运动可以看成是水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的匀变速直线运动的合运动c 斜抛运动属于变加速运动d 斜抛运动属于匀变速运动 解析 任何斜抛运动都可以分解成任何两个方向上的分运动 包括互相垂直的两个方向 所以a错 根据斜抛运动的规律 b对 由于做斜抛运动的物体只受重力作用 一定是匀变速运动 所以c错 d对 故正确答案为b d 答案 bd 考点深析拓展延伸详讲精练 考点探究讲练 3 速度的变化规律 1 任意时刻的速度水平分量均等于初速度v0 2 任意相等时间间隔 t内的速度变化量均竖直向下 且 v vy g t 3 任意两时刻的速度与速度变化量 v构成三角形 v沿竖直方向 如下图所示 4 位移变化规律 1 任意相等时间间隔内 水平位移不变 即 x v0 t 2 连续相等的时间间隔 t内 竖直方向上的位移差不变 即 y g t2 3 从抛出点开始计时连续相等时间内的竖直位移之比为 1 3 5 2n 1 n 1 2 3 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 运动的物体在任一时刻任一位置处 设其速度方向与水平方向的夹角为 位移与水平方向的夹角为 则tan 2tan 2014年全国卷 取水平地面为重力势能零点 一物块从某一高度水平抛出 在抛出点其动能与重力势能恰好相等 不计空气阻力 该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为 例1 思路指导 本题考查平抛运动规律的应用 平抛运动可分解水平匀速和竖直方向自由落体两个分运动 物块落地时的速度是水平分速度和竖直分速度的合速度 从而确定落地时速度的方向 答案 b 如图 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c a的水平速度比b的小d b的初速度比c的大 变式训练1 答案 bd 抛体运动在各类体育运动项目中很常见 如乒乓球运动 现讨论乒乓球发球问题 如图所示 设球台长2l 网高h 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 设重力加速度为g 例2 1 若球在球台边缘o点正上方高度为h1处以速度v1水平发出 落在球台的p1点 如图实线所示 求p1点距o点的距离x1 2 若球在o点正上方以速度v2水平发出 恰好在最高点时越过球网落在球台的p2点 如图虚线所示 求v2的大小 3 若球在o点正上方水平发出后 球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘p3 求发球点距o点的高度h3 思路指导 1 利用平抛运动的规律求得p1点到o点的距离 即乒乓球的水平位移 2 由题意可知乒乓球与球台碰后竖直分速度大小不变 方向相反 所以乒乓球刚好能越过球网的情况下 乒乓球在o点正上方平抛时的高度与网高相同 这题题目中的隐含条件 必须经过分析得出这是解决问题的关键 另外通过分析应该清楚乒乓球刚好到达最高点时到达球网的上方 从而确定水平位移 进而求得v2 解析 1 如图a所示 设球的飞行时间t1 根据平抛运动的规律 2 如图b所示 设发球高度h2 飞行时间t2 由平抛运动规律 3 如图c所示 设发球高度h3 飞行时间t3 根据平抛运动规律 中国女排享誉世界排坛 曾经取得辉煌的成就 在某次比赛中 运动员将排球从底线a点的正上方以某一速度水平发出 排球正好擦着球网落在对方底线的b点上 且ab平行于边界cd 已知网高为h 球场的长度为x 不计空气阻力且排球可看成质点 则排球被发出时 击球点的高度h和水平初速度v分别为 变式训练2 答案 ad 以斜上抛运动为例 如图所示 1 水平方向 v0 x v0cos f合x 0 2 竖直方向 v0y v0sin f合y mg因此斜上抛运动可以看成水平方向的匀速直线运动 和竖直方向的竖直上抛运动的合运动 某学生在体育场上抛出铅球 其运动轨迹如图所示 已知在b点时的速度与加速度相互垂直 则下列说法中正确的是 例3 a d点的速率比c点的速率大b d点的加速度比c点的加速度大c 从b到d加速度与速度始终垂直d 从b到d加速度与速度的夹角先增大后减小 思路指导 物体以倾斜的速度抛出 在上升过程中竖直方向做匀减速直线运动 在下降过程做匀加速直线运动 物体运动的速度是水平分速度和竖直方向分速度的合速度 物体运动过程中物体仅受重力作用 解析 物体从c点到d点的运动过程其竖直分速度逐渐增大 水平分速度保持不变 故其运动的合速度不断增大 选项a正确 运动过程中物体仅受重力作用 其加速度恒为重力加速度 故选项b错误 物体的加速度始终竖直向下 其速度方向不断变化 从b到d过程加速度与物体速度之间的夹角不断减小 故选项c d错误 答案 a 2013年江苏卷 如图所示 从地面上同一位置抛出两小球a b 分别落在地面上的m n点 两球运动的最大高度相同 空气阻力不计 则 a b的加速度比a的大b b的飞行时间比a的长c b在最高点的速度比a在最高点的大d b在落地时的速度比a在落地时的大 变式训练3 答案 cd 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 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 将加速度分解为ax ay 初速度分解为vx vy 然后在x y方向上应用匀变速直线运动的相关公式列方程求解 如图所示的光滑斜面长为l 宽为b 倾角为 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 例4 1 物块由p运动到q所用的时间t 2 物块由p点水平入射时的初速度v0 3 物块离开q点时速度的大小v 思路指导 对物体进行受力分析 质点受到重力和斜面的支持力 质点沿斜面运动 垂直斜面方向的合力为零 则质点受到的合力沿斜面向下 大小为f合 mgsin 与质点的初速度垂直 质点做类平抛运动 其等效重力加速度a gsin 质点从p到q的时间由沿斜面向下的分位移决定 即l g sin t2 由水平方向的匀速运动 可求得初速度v0 物块离开q点时速度的大小v为类平抛运动到达q点时的合速度 解析 1 物块沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动 物块沿水平方向做匀速直线运动 由牛顿第二定律有 mgsin ma 光滑水平面上有一直角坐标系 质量m 4kg的质点静止在坐标原点o处 先用沿x轴正方向的力f1 8n作用了2s 然后撤去f1 并立即用沿y轴正方向的力f2 24n的作用1s 则质点在这3s内的轨迹为图中的 变式训练4 答案 d 斜面上的平抛问题是一种常见的题型 在解答这类问题时 除要运用平抛运动的位移和速度规律 还要充分利用斜面倾角 找出斜面倾角同位移和速度与水平方向夹角的关系 从而使问题得到顺利解决 常见模型如下 2015届湖南师大高三月考 a d分别是斜面的顶端 底端 b c是斜面上的两个点 ab bc cd e点在d点的正上方 与a等高 从e点以一定的水平速度抛出质量相等的两个小球 球1落在b点 球2落在c点 关于球1和球2从抛出到落在斜面上的运动过程 例5 思路指导 平抛运动的物体在空中运动时间的长短决定于下落的高度 平抛运动的初速度可以由水平位移和运动时间求得 本题关键是要结合斜面 应用几何知识求解 答案 bc 如图所示 小球以v0正对倾角为 的斜面水平抛出 若小球到达斜面的位移最小 则飞行时间t为 重力加速度为g 变式训练5 答案 d 思想方法技巧运用提升素养 学科素养提升 与平抛运动实验相关的问题在近年的高考命题中 经常出现与平抛运动实验相关的问题 解决此类问题要依据运动的合成与分解 灵活运用相关知识 不能盲目套用公式 2014年安徽卷 图1是 研究平抛物体运动 的实验装置图 通过描点画出平抛小球的运动轨迹 例6 图1 1 以下是实验过程中的一些做法 其中合理的有 a 安装斜槽轨道 使其末端保持水平b 每次小球释放的初始位置可以任意选择c 每次小球应从同一高度由静止释放d 为描出小球的运动轨迹 描绘的点可以用折线连接 2 实验得到平抛小球的运动轨迹 在轨迹上取一些点 以平抛起点o为坐标原点 测量它们的水平坐标x和竖直坐标y 图2中y x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是 图2 3 图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹 o为平抛的起点 在轨迹上任取三点a b c 测得a b两点竖直坐标y1为5 0cm y2为45 0cm a b两点水平间距 x为40 0cm 则平抛小球的初速度v0为 m s 若c点的竖直坐标y3为60 0cm 则小球在c点的速度vc为 m s 结果保留两位有效数字 g取10m s2 图3 思路指导 为确保小球做平抛运动 实验中必须保证斜槽末端水平 为保证每次小球做平抛运动的初速度相同 每次都应该让小球从同一高度由静止释放小球 且轨迹应为平滑曲线 把平抛运动分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 并运用数学知识 写出平抛运动的轨迹方程 从而确定选项 解析 1 为确保小球做平抛运动 实验过程中必须保