（浙江专用）2018-2019学年高中物理 第五章 曲线运动 2 平抛运动学案 新人教版必修2.doc

2平抛运动学习目标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.知道分析一般抛体运动的方法运动的合成与分解.考试要求学考选考dd一、抛体运动1.定义：以一定的速度将物体抛出，物体只受重力作用的运动.2.平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动.3.平抛运动的特点：(1)初速度沿水平方向.(2)只受重力作用.4.平抛运动的性质：加速度为g的匀变速曲线运动.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，为匀速直线运动，vxv0.(2)竖直方向：只受重力，为自由落体运动，vygt.(3)合速度：大小：v；方向：tan (是v与水平方向的夹角).2.平抛运动的位移(1)水平位移：xv0t.(2)竖直位移：ygt2.(3)轨迹：平抛运动的轨迹是一条抛物线.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.()2.在80 m的低空有一小型飞机以30 m/s的速度水平飞行，假定从飞机上相对静止释放一物体，g取10 m/s2，不计空气阻力，那么物体从释放到落地所用时间是_ 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.答案412050解析由hgt2，得：t，代入数据得：t4 s水平位移xv0t，代入数据得：x304 m120 mv030 m/s，vy40 m/s故v代入数据得v50 m/s.【考点】对平抛运动的理解【题点】平抛运动的基本特点一、对平抛运动的理解如图所示，一人正练习投掷飞镖，飞镖做平抛运动，请思考：(1)飞镖投出后，其加速度的大小和方向是否变化？(2)飞镖的运动是匀变速运动，还是变加速运动？答案(1)加速度为重力加速度g，大小和方向均不变.(2)匀变速运动.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由vgt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.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答案c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vgt，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xv0t，每秒内水平位移增量相等，而竖直方向的位移hgt2，每秒内竖直位移增量不相等，所以选项d错误.【考点】对平抛(和一般抛体)运动的理解【题点】平抛运动的性质二、平抛运动规律的应用如图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，不计空气阻力)(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？(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.(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(1)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.(2)如图，初速度为v0的平抛运动，经过时间t后，其水平分速度vxv0，竖直分速度vygt.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 .(3)如图，水平方向：xv0t竖直方向：ygt2合位移：l 合位移方向：tan (表示合位移方向与水平方向之间的夹角).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(1)平抛运动的时间：t，只由高度决定，与初速度无关.(2)水平位移(射程)：xv0tv0，由初速度和高度共同决定.(3)落地速度：v，与水平方向的夹角为，tan ，落地速度由初速度和高度共同决定.3.平抛运动的推论(1)如图1所示，平抛运动的速度偏向角为，则tan .平抛运动的位移偏向角为，则tan tan .可见位移偏向角与速度偏向角的正切值的比值为12.图1(2)如图2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.图2则obv0t，abgt2 gt2 v0t.可见abob，所以a为ob的中点.例2(2016浙江4月选考科目考试)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()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答案d解析根据平抛运动知识可知，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出事时的瞬时速度，答案为d.【考点】平抛运动的速度和位移【题点】平抛运动的速度和位移例3用30 m/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10 m/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；(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(1)30 m15 m(2)2 s解析(1)设物体在a点时速度方向与水平方向成30角，如图所示，tan 30，ta s所以在此过程中水平方向的位移xav0ta30 m竖直方向的位移yagta 215 m.(2)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，则tb3 s所以物体从a点运动到b点所经历的时间ttbta2 s.【考点】平抛运动的时间、速度和位移【题点】平抛运动的速度和位移的分解三、平抛运动的临界问题例4如图3所示，排球场的长度为18 m，其网的高度为2 m.运动员站在离网3 m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2.5 m，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10 m/s2)图3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xv0t和ygt 2可得，当排球恰不触网时有x13 m，x1v1t1h12.5 m2 m0.5 m，h1gt12由可得v19.5 m/s.当排球恰不出界时有：x23 m9 m12 m，x2v2t2h22.5 m，h2gt2 2由可得v217 m/s.所以球既不触网也不出界的水平击出速度范围是：9.5 m/sv17 m/s.【考点】平抛运动中的临界问题【题点】平抛运动双边界临界位移问题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.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4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0.8 m，到锅最近的水平距离为0.5 m，锅的半径为0.5 m.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10 m/s2)()图4a.1 m/s b.2 m/sc.3 m/s d.4 m/s答案bc解析由hgt2知，面片在空中的运动时间t0.4 s，而水平位移xv0 t，故面片的初速度v0，将x10.5 m，x21.5 m代入得面片的最小初速度v011.25 m/s，最大初速度v023.75 m/s，即1.25 m/sv03.75 m/s，选项b、c正确.【考点】平抛运动中的临界问题【题点】平抛运动双边界临界位移问题1.(平抛运动)(2018浙江省名校协作体高三上学期考试)如图5所示，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，下列比较正确的是()图5a.v甲 v乙，a甲a乙b.t甲 t乙，a甲a乙c.v甲v乙，t甲t乙d.v甲v乙，t甲t乙答案d解析抛出的高度相同，根据t可知，飞行的时间相同；因甲出界，乙恰好越过球网落在界内，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.【考点】平抛运动的基本特点【题点】平抛运动的基本特点2.(平抛运动规律的应用)(2016浙江10月选考科目考试)一水平固定的水管，水从管口以不变的速度源源不断地喷出.水管距地面高h1.8 m，水落地的位置到管口的水平距离x1.2 m.不计空气及摩擦阻力，水从管口喷出的初速度大小是()a.1.2 m/s b.2.0 m/s c.3.0 m/s d.4.0 m/s答案b解析水平喷出的水，运动规律为平抛运动，根据平抛运动规律hgt2可知，水在空中的时间为0.6 s，根据xv0t 可知水平速度为v02.0 m/s.因此选项b正确.【考点】平抛运动的基本特点【题点】平抛运动的基本特点3.(平抛运动规律的应用)(2018浙江省名校协作体第二学期考试)如图6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.假定网球水平射出，某两次射出的网球碰到墙面时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()图6a.两次发射的初速度之比为31b.碰到墙面前空中运动时间之比为1c.下降高度之比为1d.碰到墙面时速度之比为31答案b解析tan xv0t由得：tan ，故，b正确.，a错误.，c错误.v，故，d错误.【考点】平抛运动的时间、速度和位移【题点】平抛运动的时间、速度和位移4.(平抛运动的临界问题)如图7所示，m、n是两块挡板，挡板m高h10 m，其上边缘与挡板n的下边缘在同一水平面.从高h15 m的a点以速度v0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d110 m，d220 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v0的大小是下列给出数据中的哪个(g取10 m/s2，空气阻力不计)()图7a.v08 m/s b. v04 m/sc.v015 m/s d. v021 m/s答案c解析要让小球落到挡板m的右边区域，下落的高度为两高度之差，由t 得t1 s，由d1v01t，d2v02t，得v0的范围为10 m/sv 020 m/s，故选c.【考点】平抛运动中的临界问题【题点】平抛运动双边界临界位移问题一、选择题考点一对平抛运动的理解1.在平坦的垒球运动场上，击球手挥动球棒将垒球水平击出，垒球飞行一段时间后落地.若不计空气阻力，则()a.垒球落地时瞬时速度的大小仅由初速度决定b.垒球落地时瞬时速度的方向仅由击球点离地面的高度决定c.垒球在空中运动的水平位移仅由初速度决定d.垒球在空中运动的时间仅由击球点离地面的高度决定答案d解析垒球击出后做平抛运动，设垒球在空中运动时间为t，由hgt2得t，故t仅由高度h决定，选项d正确；水平位移xv0tv0，故水平位移x由初速度v0和高度h共同决定，选项c错误；落地速度v，故落地速度v由初速度v0和高度h共同决定，选项a错误；设落地速度v与水平方向的夹角为，则tan ，故选项b错误.【考点】平抛运动的时间、速度和位移【题点】平抛运动的时间、速度和位移2.从离地面h高处投出a、b、c三个小球，a球自由下落，b球以速度v水平抛出，c球以速度2v水平抛出，则它们落地时间ta、tb、tc的关系是(不计空气阻力)()a.tatbtc b.tatbtcc.tatbtc d.tatbtc答案d解析平抛运动物体的飞行时间仅与高度有关，与水平方向的初速度大小无关，故tbtc，而平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，所以tatbtc，d正确.【考点】平抛运动的时间、速度和位移【题点】平抛运动的时间考点二平抛运动规律的应用3.(2017台州市9月一模)乒乓球发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响).速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网，其原因是()a.速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较大b.速度较大的球下降相同距离所用的时间较少c.速度较小的球在相同时间间隔内下降的距离较大d.速度较小的球在下降相同距离时通过的水平位移较少答案d【考点】平抛运动的时间、速度和位移【题点】平抛运动的时间、速度和位移4.(2018绍兴市新昌中学适应性考试)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，已知飞镖投出的初速度vavb，不计空气阻力，则两支飞镖插在竖直靶上的状态(侧视图)可能是()答案a解析由平抛运动的规律xv0t，hgt2，速度大的运动时间少，h较小，又tan ，x相同，运动时间少的小，即插在竖直靶上飞镖与水平方向夹角小，a正确.【考点】平抛运动的时间、速度和位移【题点】平抛运动的时间、速度和位移5.如图1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()图1a.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b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xv0tv0，故落地的位置与初速度有关，d项错误.【考点】平抛运动的时间、速度和位移【题点】平抛运动的时间、速度和位移6. (多选)如图2所示，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()图2a.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的大答案bd解析平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动，由hgt2可知，飞行时间由高度决定，hbha，故a的飞行时间比b的短，选项a错误；同理，b和c的飞行时间相同，选项b正确；根据水平位移xv0t，a、b的水平位移满足xaxb，且飞行时间tbta，可知v0av0b，选项c错误；同理可得v0bv0c，选项d正确.【考点】平抛运动的时间、速度和位移【题点】平抛运动的时间7.(2018东阳中学期中考试)如图3所示，在同一平台上的o点水平抛出三个物体，分别落到a、b、c三点，则三个物体运动的初速度va、vb、vc的关系和运动的时间ta、tb、tc的关系是(不计空气阻力)()图3a.vavbvc，tatbtcb.vavbvc，tatbtcc.vavbvc，tatbtcd.vavbvc，tatbtc答案c【考点】平抛运动的时间、速度和位移【题点】平抛运动的时间、速度和位移8.(2018东阳中学期中考试)将一小球从距地面h高处，以初速度v0水平抛出，不计空气阻力，小球落地时速度为v，它的竖直分量为vy，重力加速度为g，则下列各式中不能表示小球在空中飞行时间的是()a. b.c. d.答案b【考点】平抛运动的时间、速度和位移【题点】平抛运动的时间、速度和位移9.(2017浙江4月选考科目考试)图4中给出了某一通关游戏的示意图，安装在轨道ab上可上下移动的弹射器，能水平射出速度大小可调节的弹丸，弹丸射出口在b点的正上方.竖直面内的半圆弧bcd的半径r2.0 m，直径bd水平且与轨道ab处在同一竖直面内，小孔p和圆心o连线与水平方向夹角为37.游戏要求弹丸垂直于p点圆弧切线方向射入小孔p就能进入下一关，为了能通关，弹射器离b点的高度和弹丸射出的初速度分别是(不计空气阻力，sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2)()图4a.0.15 m,4 m/s b.1.50 m,4 m/sc.0.15 m,2 m/s d.1.50 m,2 m/s答案a解析弹丸从抛出到p点，其水平位移xrrcos 37v0t竖直位移yhrsin 37gt2弹丸到达p点时速度方向垂直于p点圆弧切线方向，即v的方向与水平方向的夹角为37则有：tan 37由以上三式解得v04m/s，h0.15 m.考点三平抛运动的临界问题10.(多选)如图5所示，一个电影替身演员准备跑过一个屋顶，然后水平地跳跃并离开屋顶，在下一栋建筑物的屋顶上着地.如果他在屋顶跑动的最大速度是4.5 m/s，那么下列关于他能否安全跳过去的说法正确的是(g取 10 m/s2，不计空气阻力)()图5a.他安全跳过去是可能的b.他安全跳过去是不可能的c.如果要安全跳过去，他在屋顶水平跳跃速度应不小于6.2 m/sd.如果要安全跳过去，他在屋顶水平跳跃速度应小于4.5 m/s答案bc解析由hgt2，xv0t将h5 m，x6.2 m代入解得：安全跳过去的最小水平速度v06.2 m/s，选项b、c正确.【考点】平抛运动的临界问题【题点】平抛运动的临界问题11.一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图6所示.水平台面的长和宽分别为l1和l2，中间球网高度为h.发射机安装于台面左侧边缘的中点，能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球，发射点距台面高度为3h.不计空气的作用，重力加