高考物理大一轮复习 专题四 曲线运动 万有引力定律 第2讲 抛体运动课件.ppt

第2讲 抛体运动 一 平抛运动1 概念 将物体以一定的初速度沿水平方向抛出 物体只 在 作用下所做的运动 叫平抛运动 重力 2 性质 平抛运动是加速度为 的匀变速 曲线运动 轨迹是抛物线 重力加速度g 3 平抛运动的条件 1 v0 0 2 只受 作用 沿水平方向 重力 匀速直线 4 研究方法 平抛运动可以分解为水平方向的 运动和竖直方向的 运动 自由落体 5 基本规律 如图4 2 1所示 图4 2 1 位移关系 速度关系 二 斜抛运动及其研究方法 说明 斜抛运动只作定性1 概念 将物体以速度v斜向上方或斜向下方抛出 物体 只在 作用下的运动 重力 2 性质 加速度为 的匀变速曲线运动 轨迹 是 重力加速度g 抛物线 3 处理方法 斜抛运动可以看做是水平方向的 运动和 运动的合运动 匀速直线 竖直上抛或竖直下抛 要求 基础检测 1 多选 某人向放在水平地面上正前方的小桶中水平抛球 结果球划着一条弧线飞到小桶的前方 如图4 2 2所示 不计空气阻力 为了能把小球抛进小桶中 则下次再水平抛球时 可能做出的调整为 a 减小初速度 抛出点高度不变b 增大初速度 抛出点高度不变c 初速度大小不变 降低抛出点高度 图4 2 2 d 初速度大小不变 增大抛出点高度 答案 ac 2 做平抛运动的物体 落地过程在水平方向通过的距离取 决于 a 物体的初始高度和所受重力b 物体的初始高度和初速度c 物体所受的重力和初速度d 物体所受的重力 初始高度和初速度 答案 b 考点1 对平抛运动规律的理解 重点归纳 1 飞行时间 由t 知 时间取决于下落高度h 与 初速度v0无关 2 水平射程 x v0t v0 即水平射程由初速度v0 和下落高度h共同决定 与其他因素无关 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4 2 4中a点和b点所示 2 做平抛 或类平抛 运动的物体在任意时刻任一位置处 设其速度方向与水平方向的夹角为 位移方向与水平方向的夹角为 则tan 2tan 图4 2 4 方法点拨 分解思想在平抛运动中的应用 1 解答平抛运动问题时 一般的方法是将平抛运动沿水平和竖直两个方向分解 这样分解的优点是不用分解初速度也不用分解加速度 2 画出速度 或位移 分解图 通过几何知识建立合速度 或合位移 分速度 或分位移 及其方向间的关系 通过速度 或位移 的矢量三角形求解未知量 考题题组 1 2016年广东湛江一模 如图4 2 5所示 某同学将一枚飞镖从高于靶心的位置水平投向竖直悬挂的靶盘 结果飞镖打在靶心的正下方 忽略飞镖运动过程中所受的空气阻力 在其他条件不变的情况下 为使飞镖命中靶心 他在下次投掷时 可以 a 换用质量稍大些的飞镖b 适当增大投飞镖的高度c 到稍远些的地方投飞镖 图4 2 5 d 适当减小投飞镖的初速度 答案 b 2 2017年浙江台州质检 从某高度水平抛出一小球 经过t时间到达地面时 速度方向与水平方向的夹角为 不计空气 阻力 重力加速度为g 下列结论中正确的是 a 小球初速度为gttan b 若小球初速度增大 则平抛运动的时间变长 c 小球着地速度大小为 gtsin d 小球在t时间内的位移方向与水平方向的夹角为 图d24 答案 c 考点2 多体平抛问题 重点归纳 1 多体平抛运动问题是指多个物体在同一竖直平面内平抛时所涉及的问题 2 三类常见的多体平抛运动 1 若两物体同时从同一高度 或同一点 抛出 则两物体始终在同一高度 二者间距只取决于两物体的水平分运动 2 若两物体同时从不同高度抛出 则两物体高度差始终与抛出点高度差相同 二者间距由两物体的水平分运动和竖直高度差决定 3 若两物体从同一点先后抛出 两物体竖直高度差随时间均匀增大 二者间距取决于两物体的水平分运动和竖直分运动 方法点拨 1 物体做平抛运动的时间由物体被抛出点的高度决定 而物体的水平位移由物体被抛出点的高度和物体的初速度共同决定 2 两条平抛运动轨迹的相交处是两物体的可能相遇处 两 物体要在此处相遇 必须同时到达此处 考题题组 3 多选 2016年浙江台州模拟 如图4 2 6所示 a b两个小球从不同高度同时沿相反方向水平抛出 其平抛运动轨 迹的交点为p 则以下说法正确的是 a a b两球同时落地b b球先落地c a b两球在p点相遇 图4 2 6 d 无论两球初速度大小多大 两球总不能相遇 答案 bd 考点3 斜抛运动 重点归纳1 斜抛运动的本质 最高点 竖直速度为0 左右两侧两个平抛运动 2 斜抛运动的特性 1 斜抛运动的轨迹是抛物线 具有对称性 2 斜抛运动的加速度是重力加速度 是匀变速运动 3 只有重力做功 机械能守恒 3 处理方法 通过运动的合成与分解研究斜抛运动 这是研究斜抛运动的基本方法 通过这样定量的分析可以有效提高对斜抛运动的认识 所以必须了解斜抛运动的基本规律 以斜上抛为例 1 水平方向 v0 x v0cos ax 0 2 竖直方向 v0y v0sin ay g 图4 2 7 考题题组 4 2016年江苏卷 有a b两小球 b的质量为a的两倍 现将它们以相同速率沿同一方向抛出 不计空气阻力 图4 2 8 中 为a的运动轨迹 则b的运动轨迹是 图4 2 8 a b c d 答案 a 5 如图4 2 9所示 从水平地面上不同位置斜抛出的三个小球沿三条不同的路径运动最终落在同一点 三条路径的最高 点是等高的 若忽略空气阻力的影响 下列说法正确的是 图4 2 9a 沿路径1抛出的小球落地的速率最小b 沿路径3抛出的小球在空中运动时间最长c 三个小球抛出的初速度的竖直分量相等d 三个小球抛出的初速度的水平分量相等 可求得t 模型1 几种常见平抛运动模型的时间计算方法 一 对着斜面的平抛运动 如图4 2 10所示 方法 分解速度vx v0vy gt v0g 图4 2 10 可求得t 二 顺着斜面的平抛运动 如图4 2 11所示 方法 分解位移x v0ty gt2 图4 2 11 但水平位移相同 运动时间为t 三 对着竖直墙壁的平抛运动 如图4 2 12所示 水平初速度v0不同时 虽然落点不同 d v0 图4 2 12 四 半圆内的平抛运动 如图4 2 13所示 由半径和几何关系制约时间t 有 r v0t 联立两方程可求t 图4 2 13 h gt2 例1 2016年重庆江北中学水平测试 如图4 2 14所示 倾角为37 的斜面长l 1 9m 在斜面底端正上方的o点将一小球以v0 3m s的速度水平抛出 与此同时静止释放顶端的滑 块 经过一段时间后小球恰好能够以垂直斜面的方向击中滑块 小球和滑块均可视为质点 重力加速度g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 图4 2 14 1 抛出点o离斜面底端的高度 2 滑块与斜面间的动摩擦因数 思维点拨 2 在时间t内 滑块的位移为x 由几何关系得 x l xcos37 设滑块的加速度为a 由运动学公式得x at2对滑块由牛顿第二定律得mgsin37 mgcos37 ma由以上各式解得 0 125 触类旁通 1 2017年温州质检 如图4 2 15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 图4 2 15 模型2 类平抛运动 1 类平抛运动的受力特点物体所受合力为恒力 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v0方向做匀速直线运动 在合外力方向做初速度 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 将加速度分解为ax ay 初速度v0分解为vx vy 然后分别在x y方向列方程求解 4 类平抛运动问题的求解思路 1 根据物体受力特点和运动特点判断该问题属于类平抛 运动问题 2 求出物体运动的加速度 3 根据具体问题选择用常规分解法还是特殊分解法求解 例2 2016年河北正定中学月考 风洞实验室能产生大小和方向均可改变的风力 如图4 2 16所示 在风洞实验室中有足够大的光滑水平面 在水平面上建立xoy直角坐系 质量为m 0 5kg的小球以初速度v0 0 40m s从o点沿x轴正方向运动 在0 2 0s内受到一个沿y轴正方向 大小f1 0 20n的风力作用 小球运动2 0s后风力方向变为沿y轴负方向 大小变为f2 0 10n 图中未画出 试求 图4 2 16 1 2 0s末小球在y方向的速度大小和2 0s内运动的位移大 小 2 风力f2作用多长时间 小球的速度变为与初速度相同 2 设2 0s后小球运动的加速度大小为a2 f2的作用时间 为t2时小球的速度变为与初速度相同 则 f2 ma2 0 v1 a2t2 代入数据解得t2 4 0s 触类旁通 2 如图4 2 17所示 有一倾角为30 的光滑斜面 斜面长l为10m 一小球从斜面顶端以10m s的速度在斜面上沿水平方向抛出 取g 10m s2 求 1 小球沿斜面滑到底端时的水平位移x 2 小球到达斜面底端时的速度大小 图4 2 17 模型3 平抛运动中的临界问题 1 在体育运动中 像乒乓球 排球 网球等都有中间网及边界问题 要求球既能过网 又不出边界 某物理量 尤其是球速 往往要有一定的范围限制 在这类问题中 确定临界状态 画好临界轨迹是解决问题的关键点 2 分析平抛运动中的临界问题时一般运用极限分析的方法 即把要求的物理量设定为极大或极小 让临界问题突现出来 找到产生临界的条件 例3 如图4 2 18所示 水平屋顶高h 5m 墙高h 3 2m 墙到房子的距离l 3m 墙外马路宽x 10m 小球从房顶水平飞出 落在墙外的马路上 g 10m s2 求 图4 2 18 1 小球离开屋顶时的速度v0的大小范围 2 小球落在马路上的最小速度 13m s 解 1 设小球恰好落到马路的右侧边缘时 水平初速度为v01 则l x v01t1竖直位移h 联立解得v01 l x 设小球恰好越过围墙的边缘时 水平初速度为v02 则水平位移l v02t2竖直位移h h 联立解得v02 5m s所以小球抛出时的速度大小范围为5m s v0 13m s 易错点 将直线运动规律误用到曲线运动中 例4 多选 有一个物体在h高处 以水平初速度v0抛出 落地时的速度为vt 竖直分速度为vy