2018-2019学年高中物理_第五章 曲线运动 2 平抛运动课件 新人教版必修2

2平抛运动 第五章曲线运动 学习目标 1 知道什么是抛体运动 知道抛体运动是匀变速曲线运动 2 理解平抛运动及其运动规律 会用平抛运动的规律解决有关问题 3 了解斜上抛运动及其运动规律 4 掌握分析抛体运动的方法 运动的合成与分解 内容索引 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习预习新知夯实基础 自主预习 一 抛体运动1 定义 以一定的速度将物体抛出 物体只受作用的运动 2 平抛运动 初速度沿方向的抛体运动 3 平抛运动的特点 1 初速度沿方向 2 只受作用 4 平抛运动的性质 加速度为的运动 重力 水平 水平 重力 匀变速曲线 g 二 平抛运动的速度和位移1 平抛运动的速度 1 水平方向 不受力 为运动 vx 2 竖直方向 只受重力 为运动 vy 3 合速度 大小 v 方向 tan 是v与水平方向的夹角 匀速直线 自由落体 v0 gt 2 平抛运动的位移 1 水平位移 x 2 竖直位移 y 3 轨迹 平抛运动的轨迹是一条线 v0t 抛物 三 一般的抛体运动物体被抛出时的速度v0沿斜上方或斜下方时 物体做斜抛运动 设v0与水平方向夹角为 1 水平方向 物体做运动 初速度vx0 v0cos 2 竖直方向 物体做竖直上抛或竖直下抛运动 初速度vy0 如图1所示 图1 匀速直线 v0sin 即学即用 1 判断下列说法的正误 1 抛体运动一定是曲线运动 2 抛体运动一定是匀变速运动 3 平抛运动的物体初速度越大 下落得越快 4 平抛运动物体的速度方向与水平方向的夹角越来越大 若足够高 速度方向最终可能竖直向下 5 平抛运动的合位移的方向与合速度的方向一致 6 斜上抛运动的物体到达最高点时 速度为零 答案 2 在距地面高80m的低空有一小型飞机以30m s的速度水平飞行 假定从飞机上释放一物体 g取10m s2 不计空气阻力 那么物体落地时间是s 它在下落过程中发生的水平位移是m 落地时的速度大小为m s 4 120 50 答案 解析 水平位移x v0t 代入数据得 x 30 4m 120m 代入数据得v 50m s 重点探究 导学探究 如图2所示 一人正练习水平投掷飞镖 请思考 不计空气阻力 1 飞镖投出后 其加速度的大小和方向是否变化 答案 一 平抛运动的理解 图2 答案加速度为重力加速度g 大小和方向均不变 答案匀变速运动 2 飞镖的运动是匀变速运动 还是变加速运动 知识深化 1 平抛运动的特点 1 速度特点 平抛运动的速度大小和方向都不断变化 故它是变速运动 2 轨迹特点 平抛运动的运动轨迹是曲线 故它是曲线运动 3 加速度特点 平抛运动的加速度为自由落体加速度 2 平抛运动的速度变化如图3所示 由 v g t知 任意两个相等的时间间隔内速度的变化量相同 方向竖直向下 3 平抛运动的轨迹 由x v0t y 得y 为抛物线方程 其运动轨迹为抛物线 图3 例1关于平抛运动 下列说法中正确的是A 平抛运动是一种变加速运动B 做平抛运动的物体加速度随时间逐渐增大C 做平抛运动的物体每秒内速度增量相等D 做平抛运动的物体每秒内位移增量相等 解析 答案 解析平抛运动是匀变速曲线运动 其加速度为重力加速度g 故加速度的大小和方向恒定 在 t时间内速度的改变量为 v g t 因此可知每秒内速度增量大小相等 方向相同 选项A B错误 C正确 由于水平方向的位移x v0t 每秒内水平位移增量相等 而竖直方向的位移h 每秒内竖直位移增量不相等 选项D错误 导学探究 如图4所示为小球水平抛出后 在空中做平抛运动的运动轨迹 自由落体加速度为g 初速度为v0 1 小球做平抛运动 运动轨迹是曲线 为了便于研究 我们应如何建立坐标系 答案 二 平抛运动规律的应用 图4 答案一般以初速度v0的方向为x轴的正方向 竖直向下的方向为y轴的正方向 以小球被抛出的位置为坐标原点建立平面直角坐标系 答案 2 以抛出时刻为计时起点 求t时刻小球的速度大小和方向 答案如图 初速度为v0的平抛运动 经过时间t后 其水平分速度vx v0 竖直分速度vy gt 根据运动的合成规律可知 小球在这个时刻的速度 即合速度 大小v 设这个时刻小球的速度与水平方向的夹角为 则有tan 答案 3 以抛出时刻为计时起点 求t时刻小球的位移大小和方向 答案如图 水平方向 x v0t 合位移 合位移方向 tan 表示合位移方向与水平方向之间的夹角 知识深化 1 平抛运动的研究方法 1 把平抛运动分解为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 2 分别运用两个分运动的运动规律去求分速度 分位移等 再合成得到平抛运动的速度 位移等 2 平抛运动的规律 3 平抛运动的推论 图5 可见位移偏向角与速度偏向角的正切值的比值为1 2 图6 2 如图6所示 从O点抛出的物体经时间t到达P点 速度的反向延长线交OB于A点 例2某卡车在公路上与路旁障碍物相撞 处理事故的警察在泥地中发现了一个小的金属物体 经判断 它是相撞瞬间车顶上一个松脱的零件被抛出而陷在泥里的 为了判断卡车是否超速 需要测量的量是 空气阻力不计 A 车的长度 车的重量B 车的高度 车的重量C 车的长度 零件脱落点与陷落点的水平距离D 车的高度 零件脱落点与陷落点的水平距离 解析 答案 解析根据平抛运动知识可知h x vt 车顶上的零件平抛出去 因此只要知道车顶到地面的高度 即可求出时间 测量零件脱落点与陷落点的水平距离即可求出相撞时的瞬时速度 答案为D 例3用30m s的初速度水平抛出一个物体 经过一段时间后 物体的速度方向与水平方向成30 角 不计空气阻力 g取10m s2 求 1 此时物体相对于抛出点的水平位移大小和竖直位移大小 答案 解析 解析设物体在A点时速度方向与水平方向成30 角 如图所示 所以在此过程中水平方向的位移xA v0tA 竖直方向的位移yA 15m 2 再经过多长时间 物体的速度方向与水平方向的夹角为60 物体的抛出点足够高 答案 解析 解析设物体在B点时速度方向与水平方向成60 角 总运动时间为tB 所以物体从A点运动到B点所经历的时间 t tB tA 例4如图7所示 排球场的长度为18m 其网的高度为2m 运动员站在离网3m远的线上 正对网前竖直跳起把球垂直于网水平击出 设击球点的高度为2 5m 问 球被水平击出时的速度v在什么范围内才能使球既不触网也不出界 不计空气阻力 g取10m s2 三 平抛运动的临界问题 图7 答案 解析 答案见解析 解析如图所示 排球恰不触网时其运动轨迹为 排球恰不出界时其轨迹为 根据平抛运动规律x v0t和y 可得 当排球恰不触网时有x1 3m x1 v1t1 h1 2 5m 2m 0 5m h1 由 可得v1 9 5m s 当排球恰不出界时有 x2 3m 9m 12m x2 v2t2 h2 2 5m h2 由 可得v2 17m s 所以球既不触网也不出界的水平击出速度范围是 9 5m s v 17m s 分析平抛运动中的临界问题时一般运用极端分析的方法 即把要求的物理量设定为极大或极小 让临界问题突显出来 找出产生临界的条件 图8 针对训练 多选 刀削面是很多人喜欢的面食之一 因其风味独特而驰名中外 刀削面全凭刀削 因此得名 如图8所示 将一锅水烧开 拿一块面团放在锅旁边较高处 用一刀片飞快地削下一片片很薄的面片 使面片飞向锅中 若面团到锅上沿水平面的竖直距离为0 8m 到锅最近的水平距离为0 5m 锅的半径为0 5m 要想使削出的面片落入锅中 则面片的水平速度可以是下列选项中的哪些 空气阻力不计 g取10m s2 A 1m sB 2m sC 3m sD 4m s 解析 答案 我们以运动员投掷铅球为例 分析并回答以下问题 1 铅球离开手后 如不考虑空气阻力 其受力情况 速度有何特点 四 斜抛运动 图9 答案 导学探究 体育运动中投掷的链球 铅球 铁饼 标枪 如图9所示 等都可以视为斜抛运动 答案不考虑空气阻力 铅球在水平方向不受力 在竖直方向只受重力 加速度为g 其初速度不为零 初速度方向斜向上方 答案不是 由于铅球在水平方向做匀速直线运动 所以铅球在最高点的速度等于水平方向的分速度 答案铅球在水平方向做匀速直线运动 在竖直方向做匀变速直线运动 答案 2 将铅球的运动进行分解 铅球在水平方向和竖直方向分别做什么运动 3 铅球在最高点的速度是零吗 例5苏格兰的塞尔海峡位于欧洲大陆与塞尔岛之间 这个海峡只有约6m宽 假设有一位运动员 他要以相对于水平面37 的角度进行 越海之跳 可使这位运动员越过这个海峡的最小初速度是多少 忽略空气阻力 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 答案 解析 解析设该运动员的最小初速度为v0 其在水平方向运动的距离恰为6m 则其水平分速度 v0 x v0cos37 水平位移 x v0 xt竖直分速度 v0y v0sin37 斜抛运动的对称性1 时间对称 相对于轨迹最高点 两侧对称的上升时间等于下降时间 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 达标检测 解析做平抛运动的物体只受重力作用 故A正确 平抛运动是曲线运动 速度时刻变化 由v 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 合力 方向的夹角 有tan 因t一直增大 所以tan 变小 变小 故D正确 B错误 1 平抛运动的理解 多选 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 1 2 3 4 答案 解析 5 2 平抛运动的规律 如图10所示 滑板运动员以速度v0从离地高h处的平台末端水平飞出 落在水平地面上 忽略空气阻力 运动员和滑板可视为质点 下列表述正确的是A v0越大 运动员在空中运动时间越长B v0越大 运动员落地瞬间速度越大C 运动员落地瞬间速度与高度h无关D 运动员落地位置与v0大小无关 答案 解析 1 2 3 4 5 图10 解析运动员在竖直方向做自由落体运动 运动员做平抛运动的时间t 只与高度有关 与速度无关 A项错误 运动员落地时在竖直方向上的速度vy 高度越高 落地时竖直方向上的速度越大 合速度越大 C项错误 运动员的落地瞬间速度是由初速度和落地时竖直方向上的速度合成的 v 初速度越大 落地瞬间速度越大 B项正确 运动员在水平方向上做匀速直线运动 落地的水平位移x v0t 故落地的位置与初速度有关 D项错误 1 2 3 4 5 3 平抛运动的规律 网球是一项比较流行的体育运动 两位运动员分别从同一高度 同一方向水平发出甲 乙两只网球 甲球出界了 乙球恰好越过球网落在界内 不计空气阻力 对于两球的初速度v甲和v乙 飞行时间t甲和t乙 下落过程中的加速度a甲和a乙的比较正确的是A v甲a乙C v甲 v乙 t甲v乙 t甲 t乙 解析两球均做平抛运动 则加速度均为g 抛出的高度相同 根据t 可知 飞行的时间相同 因甲出界 乙落在界内 可知甲的水平位移较大 根据v 可知 甲的初速度比乙大 故选D 1 2 3 4 5 答案 解析 4 平抛运动规律的应用 如图11所示是网球发球机 某次室内训练时将发球机放在距地面一定的高度 然后向竖直墙面发射网球 假定网球均水平射出 某两次射出的网球碰到墙面时速度与水平方向夹角分别为30 和60 若不考虑网球在空中受到的阻力 则A 两次发射的初速度大小之比为3 1B 碰到墙面前在空中运动时间之比为1 C 下落高度之比为1 D 碰到墙面时速度大小之比为3 1 图11 答案 解析 1 2 3 4 5 解析设网球碰到墙面时速度与水平方向的夹角为 tan x v0t 1 2 3 4 5 5 平抛运动的临界问题 如图12所示 M N是两块挡板 挡板M高h 10m 其上边缘与挡板N的下边缘在同一水平面 从高h 15m的A点以速度v0水平