【与名师对话】高考物理总复习 第四章 第二讲 平抛运动的规律及应用课件 新人教版必修2 .ppt

对应学生用书p62 一 抛体运动 1 平抛运动 1 定义 水平方向抛出的物体只在重力作用下的运动 2 性质 平抛运动是加速度为g的匀加速曲线运动 其运动轨迹是抛物线 3 平抛运动的条件 1 v0 0 沿水平方向 2 只受重力作用 2 平抛运动的实验探究 1 如图所示 用小锤打击弹性金属片c 金属片c把a球沿水平方向抛出 同时b球松开 自由下落 a b两球同时开始运动 观察到两球同时落地 多次改变小球距地面的高度和打击力度 重复实验 观察到两球仍同时落地 这说明了小球a在竖直方向上的运动为自由落体运动 2 如右图所示 将两个质量相等的小钢球从斜面的同一高度处由静止同时释放 滑道2与光滑水平板吻接 则将观察到的现象是a b两个小球在水平面上相遇 改变释放点的高度和上面滑道对地的高度 重复实验 a b两球仍会在水平面上相遇 这说明平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动 3 平抛运动的研究方法运动的合成与分解是研究曲线运动的基本方法 根据运动的合成与分解 可以把平抛运动分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动 然后研究两分运动的规律 必要时可以再用合成方法进行合成 4 平抛运动规律以抛出点为坐标原点 水平初速度v0方向为x轴正方向 竖直向下的方向为y轴正方向 建立如图所示的坐标系 则平抛运动规律如下表 问题探究平抛物体落在水平面上时 物体在空中运动时间和水平射程分别由什么决定 提示 当平抛物体落在水平面上时 物体在空中运动的时间由高度h决定 与初速度v0无关 而物体的水平射程由高度h及初速度v0两者共同决定 5 斜抛运动 1 定义 将物体以v沿斜向上方或斜向下方抛出 物体只在重力作用下的运动 2 性质 加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动 轨迹是抛物线 3 研究方法 斜抛运动可以看做水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直抛体运动的合运动 对应学生用书p62 要点一对平抛运动规律的进一步理解1 速度的变化规律水平方向分速度保持vx v0不变 竖直方向加速度恒为g 速度vy gt 从抛出点起 每隔 t时间 速度的矢量关系如右图所示 这一矢量关系有两个特点 1 任意时刻的速度水平分量均等于初速度v0 2 任意相等时间间隔 t内的速度改变量 v的方向均竖直向下 大小均为 v vy g t 2 位移的变化规律 1 任意相等时间间隔内 水平位移不变 且 x v0 t 2 任意相等的时间间隔 t内 竖直方向上的位移差不变 即 y g t2 物体做平抛运动 在它落地前的1s内它的速度与水平方向夹角由30 变成60 g 10m s2 求 1 平抛运动的初速度v0 2 平抛运动的时间 3 平抛时的高度 要点二平抛运动的两个重要推论推论 做平抛 或类平抛 运动的物体在任一时刻任一位置处 设其末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 1 在平抛运动过程中 位移矢量与速度矢量永远不会共线 2 它们与水平方向的夹角关系为tan 2tan 但不能误认为 2 如图所示 一物体自倾角为 的固定斜面顶端沿水平方向抛出后落在斜面上 物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角 满足 a tan sin b tan cos c tan tan d tan 2tan 答案 d 对应学生用书p63 题型一斜面上的平抛运动问题通常情况 以地面为参考系 下 平抛运动按受力特点分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动 这种分解方法不需要分解加速度 如果物体是从斜面上平抛的 若以斜面为参考系 平抛运动有垂直 远离 斜面和平行斜面两个方向的运动效果 如果题目要求讨论相对斜面的运动情况 如求解离斜面的最远距离等 往往沿垂直斜面和平行斜面两个方向进行分解 这种分解方法初速度 加速度都需要分解 难度较大 但解题过程会直观简便 平抛运动中的 两个夹角 是解题的关键 一是速度偏向角 二是位移偏向角 画出平抛运动的示意图 抓住这两个角之间的联系 即tan 2tan 如果物体落到斜面上 则位移偏向角 和斜面倾角相等 此时由斜面的几何关系即可顺利解题 例1 12分 如右图所示 足够长斜面oa的倾角为 固定在水平地面上 现从顶点o以速度v0平抛一小球 不计空气阻力 重力加速度为g 求小球在飞行过程中经过多长时间离斜面最远 最远距离是多少 思路诱导 1 小球从斜面上平抛 最后又落到斜面上 充分挖掘 斜面 提供的几何关系和隐含条件 2 离斜面最远 的物理内涵 为什么会远离斜面 何时离斜面最远 为什么还会落向斜面 研究平抛运动的基本思路是 1 突出落点问题一般要建立水平位移和竖直位移之间的关系 2 突出末速度的大小和方向问题的 一般要建立水平速度和竖直速度之间的关系 3 要注意挖掘和利用好合运动 分运动及题设情景之间的几何关系 2011 东北三省四市高三联考三 如右图所示 斜面与水平面之间的夹角为45 在斜面底端a点正上方高度为6m处的o点 与b点等高 以1m s的速度水平抛出一个小球 小球飞行一段时间后撞在斜面上 这段时间为 g 10m s2 a 0 1sb 1sc 1 2sd 2s 解析 本题考查平抛运动 水平位移x v0t 竖直位移h gt2 2 由几何关系可知x h h 由以上三式可得b正确 本题难度中等 答案 b 题型二类平抛运动分析 4 类平抛运动的求解方法 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 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 例2光滑水平面上 一个质量为2kg的物体从静止开始运动 在前5s受到一个沿正东方向 大小为4n的水平恒力作用 从第5s末开始改为正北方向 大小为2n的水平恒力作用了10s 求物体在15s内的位移和15s末的速度及方向 思路诱导 物体在前5s做什么运动 求出5s末的速度和前5s内的位移 5s后物体的受力与运动方向有何关系 物体做什么运动 如何处理 分别求出向东和向北的位移 即可求出15s内的位移 要注意位移为矢量 2011 广州模拟 如右图所示 一个质量为1kg的物体静止在粗糙的水平面上 物体与地面之间的动摩擦因数 0 4 现对物体施加一水平向右的恒力f 12n 经过t1 1s后 迅速将该力的方向改为竖直向上 大小不变 则再经t2 2s 物体相对于地面的高度及物体的速度的大小和方向各为多少 解析 在改变恒力f方向之前 物体做匀加速直线运动 设加速度为a1 经t1 1s后的速度为v1 分析物体受力的如图甲所示 由牛顿第二定律得f ff ma1 且ff mg解得a1 8m s2则v1 a1t1 8m s将f改为竖直向上后 受力如图乙所示 此时由于f g 物体将飞离地面做类平抛运动 设此时的加速度为a2 由牛顿第二定律得f g ma2解得a2 2m s2 题型三平抛运动的临界问题解决有关临界问题的实际问题时 首先应善于根据运动情景构建物理模型 分析临界条件 养成画图的良好解题习惯 解决本题的两个关键点为 确定运动性质 平抛运动 确定临界轨迹 并画出轨迹示意图 例3 15分 抛体运动在各类体育运动项目中很常见 如乒乓球运动 现讨论乒乓球发球问题 设球台长2l 网高h 乒乓球反弹前后水平分速度不变 竖直分速度大小不变 方向相反 且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力 设重力加速度为g 1 若球在球台边缘o点正上方高度为h1处以速率v1水平发出 落在球台的p1点 如右图中实线所示 求p1点距o点的距离x1 2 若球在o点正上方以速度v2水平发出 恰好在最高点时越过球网落在球台的p2点 如图中虚线所示 求v2的大小 3 若球在o点正上方水平发出后 球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘p3处 求发球点距o点的高度h3 思路诱导 乒乓球的运动可以看做平抛运动 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 解题思路就是分别研究两个方向的分运动 尝试写出两个方向的运动学方程 并进行求解 若球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘p3 画出球的运动轨迹 分析球的运动规律有何特点 注意从对称性的角度进行分析 如右图所示 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 求小球离开房顶时的速度v0的取值范围 取g 10m s2 答案 5m s v0 13m s 易错分析 抓不住关键词 垂直 和关键点 小球与斜面垂直 的那一点 盲目利用平抛运动的规律解题 造成错选a或b或c 本题实际上应该在关键点把此时的速度分解为水平方向和竖直方向的速度 再利用几何关系找出相关物理量之间的关系 答案 d 易错点2 盲目套用平抛运动的基本规律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l 1 25cm 若小球在平抛运动中的几个位置如图中的a b c d所示 则小球平抛的初速度的计算式v0 用l g表示 其值是 m s 取g 9 8m s2 如右图所示 在距地面80m高的水平面上做匀加速直线运动的飞机上每隔1s依次放下a b c三物体 抛出点a b与b c间距分别为45m和55m 分别落在水平地面上的a b c处 求 1 飞机飞行的加速度 2 刚放下b物体时飞机的速度大小 3 b c两物体落地点bc间距离 答案 1 10m s2 2 50m s 3 95m 对应学生用书p65 1 做平抛运动的物体 每秒的速度增量总是 a 大小相等 方向相同b 大小不等 方向不同c 大小相等 方向不同d 大小不等 方向相同 解析 由 v g t知每秒速度增量相同 答案 a 2 物体做平抛运动时 它的速度方向与水平方向的夹角 的正切tan 随时间t的变化图