高中物理 第1章 怎样研究抛体运动 1.1 飞机投弹与平抛运动课件 沪科版必修2.ppt

1 1飞机投弹与平抛运动 第1章怎样研究抛体运动 学习目标 1 知道什么是平抛运动 知道伽利略对平抛运动规律的假设 2 能够利用实验验证伽利略的假设 3 会利用物理规律分析平抛运动在两个分方向上的运动规律 4 知道曲线运动的速度方向及物体做曲线运动的条件 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 从飞机投弹谈起 平抛运动 将一个物体沿方向抛出 在空气阻力可以的情况下物体所做的运动 水平 忽略 二 伽利略的假设 1 伽利略对平抛运动的认识在水平方向的运动 物体在这个方向上不受力的作用做运动 在竖直方向的运动 物体受到重力作用做运动 2 伽利略的假设 水平 竖直两个方向的运动 既不彼此 也不互相 匀速直线 自由落体 影响干扰 妨碍 三 验证伽利略的假设 1 如图1甲所示 a b两小球同时分别开始做自由落体运动和平抛运动 1 现象 两球落地 2 结论 此实验表明 平抛运动竖直方向的运动是运动 图1 同时 自由落体 2 如图乙所示是a b两小球同时分别开始做自由落体运动和平抛运动的频闪照片 1 现象 b球在相同时间内通过的相同 通过的竖直位移与时间的成正比 2 结论 此实验表明 平抛运动水平分运动是 运动 竖直分运动是 水平位移 二次方 匀 速直线 自由落体运动 即学即用 1 判断下列说法的正误 1 老师将手中的粉笔头随意抛出的运动是平抛运动 2 从水平飞行的飞机上滑落的货物做平抛运动 忽略空气阻力 3 图1甲实验中证明了做平抛运动的小球其水平分运动是匀速直线运动 4 图1乙实验表明了一个小球要么沿水平方向做匀速直线运动 要么沿竖直方向做自由落体运动 两者不可兼得 答案 2 如图2所示为用频闪照相的方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片 图中a b c为三个同时由同一点出发的小球 aa 为a球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹 bb 为b球以速度v被水平抛出后的运动轨迹 cc 为c球自由下落的运动轨迹 通过分析上述三条轨迹可得出结论 做平抛运动的物体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 图2 答案 重点探究 导学探究 1 如图3所示 砂轮上打磨下来的炽热的微粒沿砂轮的切线飞出 其速度方向不断变化 那么如何确定物体在某一点的速度方向 一 曲线运动的速度 图3 答案从题图可以看出 从砂轮上打磨下来的炽热微粒沿脱落点的切线方向飞出 所以物体在某一点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向 答案 2 曲线运动一定是变速运动吗 答案由于曲线运动的速度方向时刻在变化 不论其速度大小是否变化 其速度一定变化 因此曲线运动一定是变速运动 3 曲线运动可能是匀变速运动吗 答案曲线运动是否是匀变速运动取决于物体所受的合外力 合外力为恒力 物体做匀变速曲线运动 合外力为变力 物体做非匀变速曲线运动 4 物体做曲线运动时 加速度可以为零吗 为什么 答案不可以 物体做曲线运动时 速度不断变化 所以加速度一定不为零 答案 知识深化 1 质点做曲线运动时 速度方向是时刻改变的 2 质点在某一点的速度方向是沿曲线上这一点的切线方向 3 曲线运动是变速运动 1 速度是矢量 它既有大小 又有方向 不论速度的大小是否改变 只要速度的方向发生改变 就表示速度发生了变化 也就具有了加速度 2 在曲线运动中 速度的方向是不断变化的 所以曲线运动是变速运动 例1翻滚过山车是大型游乐园里的一种比较刺激的娱乐项目 如图4所示 翻滚过山车 可看成质点 从高处冲下 过m点时速度方向如图所示 在圆形轨道内经过a b c三点 下列说法中正确的是a 过a点时的速度方向沿ab方向b 过b点时的速度方向沿水平向左c 过a c两点时的速度方向相同d 圆形轨道上与m点速度方向相同的点在ab段上 解析 答案 图4 解析翻滚过山车经过a b c三点的速度方向如图所示 由图可判断选项b正确 选项a c错误 用直尺和三角板作m点速度方向的平行线且与圆相切于n点 则过山车过n点时速度方向与m点相同 选项d错误 导学探究 1 图5甲是抛出的石子在空中划出的弧线 图乙是某卫星绕地球运行的部分轨迹 请画出物体在a b c d四点的受力方向和速度方向 图5 二 物体做曲线运动的条件 答案各点受力方向和速度方向如图所示 答案 2 用一块磁铁 如何使小钢球做以下运动 加速直线运动 减速直线运动 曲线运动 答案 把磁铁放置在小钢球运动方向的正前方 把磁铁放置在小钢球运动方向的正后方 把磁铁放置在小钢球运动方向的某一侧 答案 3 物体做曲线运动的条件是什么 答案所受合力方向与速度方向不共线 知识深化 1 物体做曲线运动的条件 当物体受到的合外力的方向与其速度方向不共线时 物体将做曲线运动 与其受到的合外力大小是否变化无关 2 合外力与运动轨迹的关系 物体运动时其轨迹总偏向合外力所指的一侧 或者说合外力总指向运动轨迹的凹侧 例2汽车在水平公路上转弯 沿曲线由m向n行驶 图中分别画出了汽车转弯时所受合力f的四种方向 你认为正确的是 解析 答案 解析a选项中合力的方向与速度方向相同 b选项中合力的方向与速度方向相反 这两种情况下汽车会做直线运动 不符合实际 a b错误 物体做曲线运动时 合力的方向指向运动轨迹的凹侧 故c错误 d正确 物体做曲线运动时 关于受力 加速度 的 一定 与 不一定 1 一定 物体受到的合外力 加速度 一定不为零 物体所受合外力 加速度 的方向与其速度方向一定不在同一条直线上 2 不一定 物体受到的合外力 加速度 不一定变化 即物体受到的合外力可以是恒力 也可以是变力 针对训练1如图6所示为一个做匀变速曲线运动的质点的轨迹示意图 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a 在d点的速率比在c点的速率大b a点的加速度与速度的夹角小于90 c a点的加速度比d点的加速度大d 从a到d加速度与速度的夹角先增大后减小 答案 图6 导学探究 观察图7甲 乙 思考以下问题 不计空气阻力 1 a球 b球的运动轨迹各有什么特点 三 平抛运动的特点与性质 答案a球 直线b球 曲线 答案 图7 2 a b两球的速度 大小 方向 有什么特点 答案a球的速度方向不变 大小变化 b球的速度方向和大小都发生变化 3 a b两球的加速度有什么特点 答案a b两球的加速度均恒定不变 为重力加速度g 知识深化 1 平抛运动的特点与性质 1 特点 2 性质 平抛运动实质上是加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动 2 平抛运动的速度变化如图8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 图8 例3 多选 在如图9所示的装置中 有两个相同的弧形轨道m n 其底端切线方向水平 调节电磁铁c d的高度 使hac hbd 则下列说法正确的是 不计空气阻力 a 只要两个小球同时离开轨道出口 且在出口处的水平速度v0相等 两小球就会相遇b 轨道m越高 小球p落到平板上时竖直方向的速度就越大 但两小球仍然会相遇c 只有把轨道m调整到适当的高度 两小球才会相遇d 两小球在轨道出口处的水平初速度v0即使不相等 两小球也会相遇 解析 图9 答案 解析小球竖直方向上的匀加速直线运动并不影响水平方向上的匀速直线运动 水平方向的分运动和竖直方向的分运动是各自独立进行的 轨道m越高 小球p落到平板上所用的时间就越长 落到平板上时竖直方向的分速度就越大 但小球p在水平方向的分速度没有受影响 两个小球的水平速度仍然相等 所以两小球仍然会相遇 选项a b正确 c错误 如果两小球在轨道出口处的水平初速度v0不相等 速度小的球在水平方向就会落后于速度大的球 两小球就不会相遇了 选项d错误 针对训练2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 gt2 每秒内竖直位移增量不相等 所以选项d错误 达标检测 1 曲线运动的速度方向 在f1赛事中 若在弯道上高速行驶的赛车车轮脱落 则关于脱落的车轮的运动情况 下列说法中正确的是a 仍然沿着汽车的弯道行驶b 沿着与弯道切线垂直的方向飞出c 沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动 离开弯道d 上述情况都有可能 解析赛车沿弯道行驶 任一时刻赛车的速度方向是赛车运动轨迹上的对应点的切线方向 脱落的车轮的速度方向也就是脱落点轨迹的切线方向 车轮脱落后 不再受到车身的约束 只受到与速度方向相反的阻力作用 车轮做直线运动 离开弯道 故c正确 答案 解析 1 2 3 4 2 曲线运动的条件 对做曲线运动的物体 下列说法正确的是a 速度方向与合外力方向不可能在同一条直线上b 加速度方向与合外力方向可能不在同一条直线上c 加速度方向与速度方向有可能在同一条直线上d 合外力的方向一定是变化的 答案 解析 解析由物体做曲线运动的条件可知 速度方向与合外力方向不可能在同一条直线上 所以a正确 根据牛顿第二定律 加速度与合外力一定同向 所以b c不正确 在恒力作用下 物体也可以做曲线运动 只要合外力方向与速度方向不共线就可以 所以d不正确 故选a 1 2 3 4 3 平抛运动的研究 多选 在验证伽利略关于平抛运动的假设时 选用如图10所示的装置 则下列说法正确的是a 研究平抛物体的竖直分运动时应该用眼睛看a b两球是否同时落地b a b距地面的高度变化时 a b仍同时落地c 在高度不变的情况下 a被击出的速度不同 a b仍同时落地d 可以用数码照相机拍摄a b运动的每秒十几帧至几十帧的照片 获得运动的轨迹进行研究 答案 解析 1 2 3 4 图10 解析研究平抛物体的竖直分运动时不应该用眼睛看a b两球是否同时落地 而应该用耳朵听是不是落地声音只有一次 a错误 根据伽利略的假设可知 b c正确 可以用数码照相机拍摄a b运动的每秒十几帧至几十帧的照片