高中物理 第1章 第3节 平抛运动 第4节 斜抛运动(选学)精品课件 教科版必修2.ppt

第3节平抛运动第4节斜抛运动 选学 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 课标定位 第3节 第4节 课标定位 应用 1 运用分析平抛运动的方法 处理平抛运动问题 2 根据已有运动规律及结论 解决实际问题 理解 1 平抛运动的规律 2 运动的合成与分解在抛体问题中的应用 认识 1 平抛运动的概念及特点 2 处理平抛运动的思路 课前自主学案 一 什么叫平抛运动将物体以一定的初速度沿 方向抛出 不考虑空气的阻力 物体只在 作用下所做的运动 二 平抛运动的特点1 平抛运动的分解 1 水平方向上物体不受力 做保持初速度不变的 运动 2 竖直方向物体只受重力 做 运动 水平 重力 匀速直线 匀速直线 2 平抛运动的性质 加速度为 的 曲线运动 因此 做平抛运动的物体在任意相等的时间内速度的变化量相等 均为 v g t 方向 三 平抛运动的规律1 水平方向 物体做 运动 vx v0 x t 2 竖直方向 初速度为 物体做 运动 vy 重力加速度 匀变速 竖直向下 匀速直线 v0 零 自由落体 gt 3 合运动的求解及其运动轨迹 如图1 3 1 图1 3 1 1 任意时刻t的速度vt 速度vt与x轴的夹角 则tan 2 运动轨迹方程由x v0t y gt2 2消去t得y 因g和v0为常数 所以轨迹为 抛物线 四 学生实验 研究平抛运动1 实验目的 1 用实验的方法描出平抛运动的 2 根据轨迹研究平抛运动的特点并求 2 实验原理平抛物体的运动可以看成是由两个分运动合成的 即水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 轨迹 初速度 木板及竖直固定支架 思考感悟节庆日观焰火是非常高兴的事 焰火升空爆炸后变为很多发光的小球 它们是否都做平抛运动 为什么 提示 不是 各发光小球以不同的速度方向各方向被抛出后做抛体运动 只有速度沿水平方向的发光小球才做平抛运动 核心要点突破 一 平抛运动的研究方法及规律1 平抛运动的研究方法平抛运动是一种典型的曲线运动 通过平抛运动可以掌握分析曲线运动的基本思路和方法 由于平抛运动在水平方向做匀速直线运动 竖直方向做自由落体运动 研究平抛运动通常采用 化曲为直 的方法 具体有以下几种 图1 3 2 特别提醒 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 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 如图1 3 4所示 动物管理员在森林里找到了一只丢失的猴子 立即用麻醉枪沿水平方向射击 设子弹从枪口水平射出的瞬间 精明 的猴子便从静止开始自由下落 猴子跑掉了吗 为什么 图1 3 4 解析 猴子跑不掉 因为猴子做自由落体运动 子弹做平抛运动 在竖直方向上都做自由落体运动 在竖直方向上的位移和速度时刻相等 答案 见解析 二 抛体运动的特点及处理方法1 抛体运动的特点 1 理想化特点 物理上提出的 抛体运动 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 抛体运动的加速度恒定 始终等于重力加速度 这是抛体运动的共同特点 其中加速度与速度方向不共线的抛体运动是一种匀变速曲线运动 3 速度变化的特点 做抛体运动的物体在任意相等的时间内速度的变化量相等 均为 v g t 方向竖直向下 2 抛体运动的处理方法一般的处理方法是将其分解为两个简单的直线运动 最常用的分解方法是 水平方向上为匀速直线运动 竖直方向上为匀变速直线运动 3 斜抛运动特点及分析下面以做斜上抛运动的小球为例 研究斜抛运动的规律 以射出点为原点 建立直角坐标系 如图1 3 5所示 将初速度v0分解为沿水平方向的分量v0 x和沿竖直方向的分量v0y 这样 物体的运动就可以看成是两个运动的合运动 图1 3 5 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 关于平抛运动 下面的几种说法中正确的是 a 平抛运动是一种不受任何外力作用的运动b 平抛运动是曲线运动 它的速度方向不断改变 不可能是匀变速运动c 平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动d 做平抛运动的物体的加速度是相等的 在相同时间内速度的改变量也是相等的答案 cd 三 平抛运动的实验1 实验过程 1 实验步骤 安装调平 将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上 其末端伸出桌面外 轨道末端切线水平 如图1 3 6所示 图1 3 6 建坐标系 用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角 把木板调整到竖直位置 使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近 把小球放在槽口处 用铅笔记下小球在槽口 轨道末端 时球心所在木板上的投影点o o点即为坐标原点 用重垂线画出过坐标原点的竖直线 作为y轴 画出水平向右的x轴 确定球位置 将小球从斜槽上某一位置由静止滑下 小球从轨道末端射出 先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值 然后让小球由同一位置自由滚下 在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置 并在坐标纸上记下该点 由同样的方法确定轨迹上其他各点的位置 描点得轨迹 取下坐标纸 将坐标纸上记下的一系列点 用平滑曲线连起来 即得到小球平抛运动轨迹 2 数据处理 判断平抛运动的轨迹是抛物线a 如图1 3 7所示 在x轴上作出等距离的几个点a1 a2 a3 把线段oa1的长度记为l 那么oa2 2l oa3 3l 过a1 a2 a3 向下作垂线 与轨迹的交点记为m1 m2 m3 图1 3 7 b 设轨迹是一条抛物线 则m1 m2 m3 各点的y坐标与x坐标应该具有的形式为y ax2 a是常量 c 用刻度尺测量某点的x y两个坐标 代入y ax2中 求出常量a d 测量其他几个点的x y坐标 代入上式 看由各点坐标求出的a值是否相等 如果在误差允许范围内相等 就说明该曲线为抛物线 2 注意事项 1 实验中必须调整斜槽末端的切线至水平 检验是否水平的方法是 将小球放在斜槽末端水平部分 将其向两边各轻轻拨动一次 看其是否有明显的运动倾向 2 方木板必须处于竖直平面内 固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直 3 小球每次必须从斜槽上同一位置滚下 4 坐标原点不是槽口的端点 应是小球出槽口时球心在木板上的投影点 5 小球开始滚下的位置高度要适中 以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜 6 在轨迹上选取离坐标原点o点较远的一些点来计算初速度 3 误差分析 1 斜槽末端没有调水平 小球离开斜槽后不做平抛运动 2 小球运动的位置确定不准确 3 量取轨迹上各点坐标时不准确 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 平抛物体的运动规律可以概括为两点 水平方向做匀速直线运动 竖直方向做自由落体运动 为了研究平抛物体的运动 可做下面的实验 如图1 3 8所示 用小锤打击弹性金属片 a球就水平飞出 同时b球被松开 做自由落体运动 两球同时落到地面 这个实验 图1 3 8a 只能说明上述规律中的第 条b 只能说明上述规律中的第 条c 不能说明上述规律中的任何一条d 能同时说明上述两条规律 解析 选b a b两球都在重力的作用下运动 不同的是水平方向是否有速度 所以可以比较在竖直方向上的运动 由于它们的加速度是相同的 距离地面的高度也是相等的 所以只能说明第 条规律 答案b正确 课堂互动讲练 一飞机以200m s的速度在高空沿水平线做匀速直线飞行 每相隔1s先后从飞机上落下a b c三个物体 不计空气阻力 在运动过程中 a a在b前200m b在c前200mb a b c在空中排列成一条抛物线c a b c排列在一条竖直线上 间距不变d a b c排列在一条竖直线上 间距不断增大 思路点拨 解答本题时应注意以下三个方面 1 三个物体离开飞机前后 在水平方向的运动规律 2 三个物体离开飞机后 在竖直方向的运动规律 3 观察物体运动时所选取的参考系 精讲精析 我们讨论此问题时 是以地面为参考系的 刚从飞机上落下的每一个物体都具有跟飞机一样的水平初速度 因此 在地面上的人看来 落下的物体均是做平抛运动 由于它们具有相同的水平速度 所以 它们在空中的位置排在一条竖直线上 落下的物体在竖直方向上均做自由落体运动 故它们之间的距离 自上而下 满足1 3 5的规律 故随着时间的推移 相邻物体间的距离越来越大 若以飞机为参考系 则空中的物体做自由落体运动 就把问题转化为研究相同时间间隔的自由落体运动 综上分析可知 只有d正确 答案 d 方法总结 1 在地面上观察 三个物体均做平抛运动 但相对于飞机均做自由落体运动 2 在竖直方向上 三个物体相对匀速运动 相互间距是增大的 变式训练1如图1 3 9所示 在光滑的水平面上有一小球a以初速度v0运动 同时刻在它的正上方有一小球b也以v0的初速度水平抛出 并落于c点 则 图1 3 9a 小球a先到达c点b 小球b先到达c点c 两球同时到达c点d 不能确定 解析 选c 平抛运动水平方向做匀速运动 而a球在光滑水平面上也是匀速直线运动 所以当b球落地时 a b两球的水平位移相同 故a b两球同时到达c点 2011年浙江杭州高一考试 从某一高度处水平抛出一物体 它着地时速度是50m s 方向与水平方向成53 取g 10m s2 cos53 0 6 sin53 0 8 求 1 抛出点的高度和水平射程 2 抛出后3s末的速度 3 抛出后3s内的位移 思路点拨 根据运动的合成与分解 可将末速度分解为竖直方向的分速度和水平方向的分速度进行求解 求合速度和位移时 先求出两个方向的分速度和分位移 然后再合成 方法总结 解平抛运动的问题时 关键之一在于利用矢量分解的知识将末速度和位移正交分解 建立起各物理量之间的几何关系 如v0与v s与h之间的关系 关键之二是根据平抛规律将水平位移与竖直位移 水平速度与竖直速度通过时间联系在一起 从而建立运动学关系 最后将两种关系结合起来求解 变式训练2 2011年高考海南卷 如图1 3 11所示 水平地面上有一个坑 其竖直截面为半圆 ab为沿水平方向的直径 若在a点以初速度v0沿ab方向抛出一小球 小球会击中坑壁上的c点 已知c点与水平地面的距离为圆半径的一半 求圆的半径 图1 3 11 在研究平抛物体运动的实验中 用一张印有小方格的纸记录轨迹 小方格的边长