高中物理 5.2 平抛运动课件 新人教版必修2.ppt

第五章曲线运动 第二节 平抛运动 一 平抛运动 条件 1 初速度方向为水平 2 只受重力作用 定义 将物体用一定的初速度沿水平方向抛出 且只在重力作用下所做的运动 平抛运动是匀变速曲线运动 如何处理平抛运动 将其分解为两个方向的运动 化曲为直 轨迹是曲线 二 平抛运动竖直方向的运动规律 2 实验验证 自由落体 猜想 1 理论探究 0 g 自由落体运动 平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动 3 结论 三 平抛运动在水平方向的运动规律 1 理论探究 v0 不受力 匀速直线运动 2 实验探究 平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动 4 结论 把平抛运动分解成竖直方向的分运动和水平方向的分运动 竖直方向分运动是自由落体运动水平方向分运动是匀速直线运动 处理平抛运动总结 平抛物体的轨迹 以抛出点为坐标原点 水平抛出的方向为x轴的正方向 竖直向下的方向为y轴正方向 物体的位置p点的坐标 x v0t 平抛运动的轨迹一条抛物线 平抛物体的位移 位移的大小 位移的方向 能否用v2 v02 2gl求p点的位移 平抛物体的速度 速度的大小 速度的方向 能否用v v0 gt求p点的速度 思考 1 位移偏向角 与速度偏向角 有什么关系 2 速度方向的反向延长线与x轴的交点o 有什么特点 位移偏向角 速度偏向角 速度方向的反向延长线与x轴的交点为水平位移的中点 o 3 小球从h高处以v0的初速度做平抛运动 求小球在空中的飞行时间t和水平射程x 小球在竖直方向做自由落体运动 由得 小球在水平方向做匀速直线运动 水平射程 平抛运动在空中的飞行时间仅与下落的高度h有关 与初速度v0无关 平抛物体的水平射程 落地时的水平位移 与初速度v0和下落的高度h有关 1 物体做平抛运动的条件 1 物体的初速度v0水平 2 只受重力作用 2 平抛运动的性质 加速度为g的匀变速曲线运动 3 平抛运动的特点 1 理想化特点 物理上提出的平抛运动是一种理想化的模型 即把物体看成质点 抛出后只考虑重力作用 忽略空气阻力 2 匀变速特点 平抛运动的加速度恒定 始终等于重力加速度 这是平抛运动的特点 3 速度变化特点由于平抛运动的物体只受重力作用 所以其加速度恒为g 因此在平抛运动中速度的变化量 v g t 由于g是常量 所以任意两个相等的时间间隔内速度的变化量相等 方向竖直向下 即任意两个相等的时间间隔内速度的变化相同 如图所示 1 加速度不变的运动为匀变速运动 匀变速运动包括匀变速直线运动和匀变速曲线运动 2 平抛运动在任何时间内的速度变化方向都是竖直向下的 典例1 关于平抛运动的性质 以下说法中正确的是 a 变加速运动b 匀变速运动c 匀速率曲线运动d 不可能是两个直线运动的合运动 解题指导 解答本题应注意以下三点 标准解答 选b 平抛运动初速度的方向是水平的 在运动过程中只受重力作用 根据牛顿第二定律f合 ma可以得到 mg ma即加速度恒定 a g 平抛运动是匀变速运动 但是初速度不在竖直方向 物体的初速度方向与加速度的方向不在同一条直线上 物体做匀变速曲线运动 故a错误 b正确 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 故c d错误 规律方法 平抛运动的性质的确定方法一看其轨迹 平抛运动的运动轨迹是曲线 故它是曲线运动 二看其加速度 平抛运动的加速度为自由落体加速度 故它做匀变速运动 综上所述 平抛运动的性质为匀变速曲线运动 变式训练 关于平抛运动 下列说法正确的是 a 因为平抛运动的轨迹是曲线 所以不可能是匀变速运动b 平抛运动速度的大小与方向不断变化 因而相等时间内速度的变化量也是变化的 加速度也不断变化c 平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动与竖直方向上的竖直下抛运动d 平抛运动是加速度恒为g的匀变速曲线运动 解析 选d 平抛运动的物体只受重力 其加速度恒为g 故为匀变速曲线运动 a错误 d正确 相等时间内速度的变化量 v g t是相同的 故b错误 平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动 c错误 1 平抛运动的研究方法 1 由于平抛运动是匀变速曲线运动 速度 位移的方向时刻发生变化 无法直接应用运动学公式 因此 研究平抛运动问题时采用运动分解的方法 2 平抛运动一般分解为竖直方向的自由落体运动和水平方向上的匀速直线运动 2 平抛运动的规律 1 分运动水平方向上 匀速直线运动 vx v0和x v0t 竖直方向上 自由落体运动 vy gt和 2 合运动 瞬时速度 是该时刻的水平分速度v0与竖直分速度vy的合成 如图所示 v的方向为 位移 平抛运动的总位移s由时间t内的水平位移x及竖直位移y合成 即如图所示 位移的方向 3 平抛运动的轨迹在水平方向 x v0t 在竖直方向 由以上两式可得平抛运动的轨迹方程为 所以平抛运动的轨迹为抛物线 1 研究平抛运动时要先分析物体在水平和竖直两个方向上的运动情况 根据运动的等时性和矢量关系列方程 2 研究竖直方向的运动时 利用自由落体运动的一些推论会起到事半功倍的效果 典例2 2011 广东高考 双选 如图所示 在网球的网前截击练习中 若练习者在球网正上方距地面h处 将球以速度v沿垂直球网的方向击出 球刚好落在底线上 已知底线到网的距离为l 重力加速度取g 将球的运动视作平抛运动 下列表述正确的是 a 球的速度v等于b 球从击出至落地所用时间为c 球从击球点至落地点的位移等于ld 球从击球点至落地点的位移与球的质量有关 解题指导 解答本题时应注意把握以下两点 标准解答 选a b 由平抛运动规律知 在水平方向上有 l vt 在竖直方向上有 联立解得所以a b正确 球从击球点至落地点的位移为c d错误 规律方法 平抛运动问题的解题方法 1 分析物体在水平方向和竖直方向上的运动情况 2 确定运动时间 时间是联系分运动和合运动的桥梁 根据运动的等时性和矢量关系列式求解 3 研究竖直方向的运动时 要灵活运用自由落体运动的规律和推论 变式训练 把一小球从离地面h 5m处 以10m s的初速度水平抛出 不计空气阻力 g 10m s2 求 1 小球落地点离抛出点的水平距离 2 小球落地时的速度 解析 1 小球在空中的运动时间小球落地点离抛出点的水平距离x v0t 10 1m 10m 2 小球落地时的竖直速度 vy gt 10 1m s 10m s小球落地时的速度大小 落地时的速度与水平方向的夹角为45 答案 1 10m 2 方向与水平方向的夹角为45 1 平抛运动的时间由得知做平抛运动的物体在空中运动的时间只与下落的高度有关 与初速度的大小无关 2 平抛运动的水平位移由知 做平抛运动的物体的水平位移由初速度v0和下落的高度y共同决定 3 落地速度 即落地速度由初速度v0和下落的高度y共同决定 4 平抛运动的速度偏向角为 如图所示 则平抛运动的位移偏向角为 则可见位移偏向角与速度偏向角不等 5 如图所示 从o点抛出的物体经时间t到达p点 则ob v0t可见所以a为ob的中点 平抛运动中 某时刻速度 位移与初速度方向的夹角 的关系为tan 2tan 而不要误记为 2 典例3 一艘敌舰正以v1 12m s的速度逃跑 飞机在320m高空以v2 105m s的速度同向追击 为击中敌舰 应提前投弹 求飞机投弹时 沿水平方向它与敌舰之间的距离多大 解题指导 下落320米击中敌舰决定了炸弹平抛运动的时间 水平方向上炸弹与敌舰的位移存在一定的数值关系 如图所示 标准解答 由h gt2求得炸弹在空中的运动时间该段时间内敌舰前进的距离x1 v1t 12 8m 96m炸弹的水平位移x2 v2t 105 8m 840m故飞机投弹时 沿水平方向它与敌舰之间的距离s x2 x1 744m 互动探究 求以上例题中炸弹从离开飞机到击中敌舰时的位移及速度大小 解析 炸弹做平抛运动的总位移炸弹击中敌舰时的速度答案 899m132m s 变式备选 物体做平抛运动时 它的速度的方向和水平方向间的夹角 的正切tan 随时间t变化的图象是图中的 解析 选b 设将物体以初速度v0水平抛出 则运动时间t时它的速度的方向和水平方向间的夹角 的正切即tan 与时间t成正比 b正确 例1 课本 p9例题1将一个物体以10m s的初速度从10m的高度水平抛出 落地时它的速度方向与地面的夹角 是多少 水平位移是多少 不计空气阻力 取g 10m s2 在一次摩托车跨越壕沟的表演中 摩托车从壕沟的一侧以速度v 40m s沿水平方向向另一侧 壕沟两侧的高度及宽度如图所示 摩托车可看做质点 不计空气阻力 1 判断摩托车能否跨越壕沟 请计算说明 2 若能跨过 求落地速度 3 5m 20m 2 0m 例2 小结 一 平抛运动的特点 1 初速度方向为水平2 只受重力作用3 运动轨迹是曲线二 平抛运动的分解竖直方向 自由落体运动水平方向 匀速直线运动 1 一架飞机水平匀速飞行 从飞机上每隔1s释放一颗炸弹 不考虑空气阻力 则这些炸弹落地前在空中组成的图线是 抛物线b 水平直线c 竖直直线d 倾斜直线 c 2 从同一高度以不同的速度同时水平抛出两个质量不同的石子 不计空气阻力 下面说法正确的是 a 速度大的先着地b质量大的先着地c 两个石子同时着地 d 题中未给出具体数据 因而无法判断 平抛运动的物体 飞行时间只跟高度有关 c 3 将甲 乙 丙三个小球同时水平抛出后落在同一水平面上 已知甲和乙抛出点的高度相同 乙和丙抛出时的速度相同 下列判断中正确的是 a 甲和乙一定同时落地b 乙和丙一定同时落地c 甲和乙水平射程一定相同d 乙和丙水平射程一定相同 a 平抛运动的物体 飞行时间只跟高度有关 水平射程不仅与高度有关 还跟初速度大小有关 4 物体以20m s初速度水平抛出 1s末速度多少 2s末速度是多少 第1s速度变化多少 第2s速度变化多少 物体做平抛运动 在任意相等时间内的速度变化量相同 方向总是竖直向下 5 做平抛运动的物体 在落地前的最后1s内 其速度方向有跟竖直方向成600角变成450角 求 物体抛出时的速度和高度分别是多少 6 如图 以9 8m s的水平初速度抛出的物体 飞行一段时间后 垂直地撞在倾角为 30 的斜面上 则物体的飞行时间为多少 g 9 8m s2 30 v v0 7 如图所示 斜面倾角 为30 小球从斜面上的a点以初速度v0水平抛出 恰好落到斜面上的b点 求 1 ab间的距离 2 小球从a到b运动的