高一物理平抛运动常见题型及应用专题

1、实用标准文案平抛运动常见题型及应用专题（一）平抛运动的基础知识1 .定义：水平抛出的物体只在重力作用下的运动。2 .特点：（1）平抛运动是一个同时经历水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的 合运动。（2）平抛运动的轨迹是一条抛物线，其一般表达式为 y = ax2 bx c o（3）平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，加速度 a = g恒定，所以竖直方向上在 相等的时间内相邻的位移的高度之比为s1 ：s2 : S3 =1:3: 5竖直方向上在相等的时间内相邻的位移之差是一个恒量sIII - sII = sII - sI =gT2。IIII II II（4）在同一时刻，平抛运动的速度（与

2、水平方向之间的夹角为 中）方向和位移方向（与 水平方向之间的夹角是 8）是不相同的，其关系式tan中=2tan日（即任意一点的速度延长 线必交于此时物体位移的水平分量的中点）。3 .平抛运动的规律描绘平抛运动的物理量有 v0、vy、v、x、y、s、中、t,已知这八个物理量中的 任意两个，可以求出其它六个。运动分类加速度速度位移轨迹分运动x方问0V0x = v°t直线y方向ggt1.2y= - gt直线合运动大小gJv0 +(gt)2212 2J(V0t)2+(-gt2)2抛物线与x方问 的夹角90°tan审=更V0tanB = -g 2V 0（二）平抛运动的常见问题及求解思

3、路关于平抛运动的问题，有直接运用平抛运动的特点、规律的问题，有平抛运动与圆周 运动组合的问题、有平抛运动与天体运动组合的问题、有平抛运动与电场（包括一些复合 场）组合的问题等。本文主要讨论直接运用平抛运动的特点和规律来求解的问题，即有关 平抛运动的常见问题。1.从同时经历两个运动的角度求平抛运动的水平速度求解一个平抛运动的水平速度的时候，我们首先想到的方法，就应该是从竖直方向上 的自由落体运动中求出时间，然后，根据水平方向做匀速直线运动，求出速度。例1如图1所示，某人骑摩托车在水平道路上行驶，要在 A处越过x = 5m的壕沟，沟面 对面比A处低h = 1.25m ,摩托车的速度至少要有多大？解

4、析：在竖直方向上，摩托车越过壕沟经历的时间2h 2 1.25-ts = 0.5sg .10在水平方向上，摩托车能越过壕沟的速度至少为x 5v0 = =m/s =10m/s t 0.52 .从分解速度的角度进行解题对于一个做平抛运动的物体来说，如果知道了某一时刻的速度方向，则我们常常是“从分解速度”的角度来研究问题。例2如图2甲所示，以9.8m/s的初速度水平抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角9为30 的斜面上。可知物体完成这段飞行的时间是（）A. 3 B. 2,3 s C. 3S D. 2s3 3V0e/(30G vx L)vVy Vt/30°文档的Q点，证明落在 Q点物体速

5、度v = v0、,1+4tan2c（。解析：设物体由抛出点 P运动到斜面上的 Q点的位移是1,所用时间为t,则由“分解 位移法”可得，竖直方向上的位移为 h = 1 sina ;水平方向上的位移为 s = 1 cosa 。又根据运动学的规律可得竖直方向上h水平方向上s1.2-vot11 2=2媒votvy = gtvy2Vovy = 2v0 tan：所以Q点的速度v ="2 +v；二v八 1 4tan2 ;例4如图3所示，在坡度一定的斜面顶点以大小相同的速度 v0同时水平向左与水平向右 抛出两个小球 A和B,两侧斜坡的彳角分别为 37坏口 53%小球均落在坡面上，若不计空气 阻力，则

6、A和B两小球的运动时间之比为多少？ABvo "一 一 vo37°53图3解析：37 和53 口都是物体落在斜面上后，位移与水平方向的夹角，则运用分解位移的方法可以得到12tan -= xgt._ 2_ gtvot2v0所以有tan37 =现2vo同理 tan53 = gt22v0则 t1 ：t2 =9:164 .从竖直方向是自由落体运动的角度出发求解在研究平抛运动的实验中，由于实验的不规范，有许多同学作出的平抛运动的轨迹， 常常不能直接找到运动的起点（这种轨迹，我们暂且叫做“残缺轨迹”），这给求平抛运 动的初速度带来了很大的困难。为此，我们可以运用竖直方向是自由落体的规律来

7、进行分 析。例5某一平抛的部分轨迹如图 4所示，已知x1 = x2 = a , y1 = b, y2 = c，求v0。图4解析：A与B、B与C的水平距离相等，且平抛运动的水平方向是匀速直线运动，可设A至ij B B至ij C的时间为T,则 x1=x2 v v0T又竖直方向是自由落体运动, y = y2 -y1 = gT2代入已知量，联立可得c -b5.从平抛运动的轨迹入手求解问题 例6从高为H的A点平抛一物体, 同一方向平抛另一物体，其水平射程为Vo = a其水平射程为 2s ,在A点正上方高为2H的B点，向S。两物体轨迹在同一竖直平面内且都恰好从同一屏的顶端擦过，求屏的高度。图5解析：本题如

8、果用常规的“分解运动法”比较麻烦，如果我们换一个角度，即从运动轨迹入手进行思考和分析，问题的求解会很容易，如图 5所示，物体从 A、B两点抛出后的 运动的轨迹都是顶点在 y轴上的抛物线，即可设 A、B两方程分别为y=ax2+bx+c, y = aX2+bX+c则把顶点坐标 A (0, H)、B (0, 2H)、E (2s, 0)、F ( S , 0)分别代入可得方程 组,H 2上y = -2-x + HJ4s2H 2yly = - x +2H 工s这个方程组的解的纵坐标 y=6H ,即为屏的高。76.灵活分解求解平抛运动的最值问题例7如图6所示，在倾角为 日的斜面上以速度V0水平抛出一小球，该

9、斜面足够长，则从 抛出开始计时，经过多长时间小球离开斜面的距离的达到最大，最大距离为多少？ VV0 . O 图6 解析：将平抛运动分解为沿斜面向下和垂直斜面向上的分运动，虽然分运动比较复杂 一些，但易将物体离斜面距离达到最大的物理本质凸显出来。 取沿斜面向下为 x轴的正方向，垂直斜面向上为y轴的正方向，如图 6所示，在y轴上，小球做初速度为 v0sin日、加速度为- g cos日的匀变速直线运动，所以有 v2 -(v0 sin6)2 =2gycos8 vyv0 sin 日=g cost 当vy =0时，小球在y轴上运动到最高点，即小球离开斜面的距离达到最大。由式可得小球离开斜面的最大距离Wsi

10、n)2h = y =2 g cos?当vy =0时，小球在y轴上运动到最高点，它所用的时间就是小球从抛出运动到离开斜面最大距离的时间。由式可得小球运动的时间为t=v°taneg7.利用平抛运动的推论求解推论1 :任意时刻的两个分速度与合速度构成一个矢量直角三角形。例8从空中同一点沿水平方向同时抛出两个小球，它们的初速度大小分别为V1和V2,初速度方向相反，求经过多长时间两小球速度之间的夹角为90口？vir1*iV2a|3I/ 1 V1yLv2y图7解析：设两小球抛出后经过时间 t,它们速度之间的夹角为 90*,与竖直方向的夹角分别为a和B ,对两小球分别构建速度矢量直角三角形如图7所

11、示，由图可得cot a =刈 和vitan ：二丝gt又因为 a + 9 =90 口，所以 cot a = tan P由以上各式可得 更=v2，解得t = 1 v1V2vigtg推论2:任意时刻的两个分位移与合位移构成一个矢量直角三角形例9宇航员站在一星球表面上的某高度处，沿水平方向抛出一个小球，经过时间t,小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为l,若抛出时初速度增大到两倍，则抛出点与落地点之间的距离为 t/31。已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为 R,万有引力常数为G,求该星球的质量觇解析：设第一次抛出小球，小球的水平位移为x,竖直位移为h,如图8所示，构建位移矢量直角三角

12、形有22 2x h =19所示有,若抛出时初速度增大到2倍，重新构建位移矢量直角三角形，如图(2x)2 h2 =(.31)2由以上两式得h=112令星球上重力加速度为 g，由平抛运动的规律得 h= gt22由万有引力定律与牛顿第二定律得GMm = mgR2由以上各式解得M / 3lR3Gt2推论3:平抛运动的末速度的反向延长线交平抛运动水平位移的中点。证明：设平抛运动的初速度为 V。，经时间t后的水平位移为X,如图10所示，D为末 速度反向延长线与水平分位移的交点。根据平抛运动规律有水平方向位移X =v0t1 , 2竖直方向V = gt和y = - gt2 _由图可知，AABC与MDE相似，则

13、v_ = 匹Vy y联立以上各式可得 DE = x2该式表明平抛运动的末速度的反向延长线交平抛运动水平位移的中点。图10例10如图11所示，与水平面的夹角为 日的直角三角形木块固定在地面上，有一质点以 初速度V。从三角形木块的顶点上水平抛出，求在运动过程中该质点距斜面的最远距离。图11解析：当质点做平抛运动的末速度方向平行于斜面时，质点距斜面的距离最远，此时末速度的方向与初速度方向成 8角。如图12所示，图中A为末速度的反向延长线与水平位 移的交点，AB即为所求的最远距离。根据平抛运动规律有vy .vy = gt , x = v0t 和 一 =tan 日 Vx由上述推论3知OA =2据图9中几

14、何关系得 AB = AOsine2 .v0 tan? sin1由以上各式解得AB =-2g2g即质点距斜面的最远距离为v0 tan "sin"A6B V图12推论4:平抛运动的物体经时间 t后，其速度vt与水平方向的夹角为 a ,位移s与水平 方向的夹角为 P ,则有tana =2tan 口证明：如图13,设平抛运动的初速度为 v0,经时间t后到达A点的水平位移为x、速 度为vt,如图所示，根据平抛运动规律和几何关系：在速度三角形中tan;二上=gtv0v0在位移三角形中tan :=y=gt2x2v0t由上向网式可得tan :-2t<an :O2v0gtxy图13例1

15、1 一质量为m的小物体从倾角为30°的斜面顶点A水平抛出，落在斜面上 B点，若 物体到达B点时的动能为35J ,试求小物体抛出时的初动能为多大？（不计运动过程中的空气阻力）V。AVtVyV。B解析：由题意作出图14,根据推论tan a =2 tan P =2 tan 30 s,所以图144可得tana =2 3由三角知识可得cos ：3.21又因为Vt = V。cos工1所以初动能EkA =1mV=_9 E.r21二 15J例12如图15所示，从倾角为 水平向右抛出，第一次初速度为日斜面足够长的顶点 A,先后将同一小球以不同的初速度V1,球落到斜面上前一瞬间的速度方向与斜面的夹角为6

16、1 ,第二次初速度v2 ,球落在斜面上前一瞬间的速度方向与斜面间的夹角为 试比较必和ct2的大小。CB图15解析：根据上述关系式结合图中的几何关系可得tan（:二）=2tan f所以二二arctan（2 tan 二）-二此式表明口仅与e有关，而与初速度无关，因此口1=0（2,即以不同初速度平抛的物体落在斜面上各点的速度方向是互相平行的。推论5:平抛运动的物体经时间 t后，位移s与水平方向的夹角为 p ,则此时的动能与初动能的关系为 Ekt =Ek0（1 4tan2 ）证明：设质量为m的小球以V。的水平初速度从 A点抛出，经时间t到达B点，其速度Vt16所示。Ay图16与水平方向的夹角为 3 ,

17、根据平抛运动规律可作出位移和速度的合成图，如图由上面推论4可知tana =2tan P从图 16 中看出 vy = v0 tana = 2v0 tan P小球到达B点的速度为Vt =qv； +v； =v。所以B点的动能为12122 -2 -EkBmvt =-mv0（1 4tan ：）=Ek0（1 4tan ：）22例13如图17所示，从倾角为30 口的斜面顶端平抛一个物体，阻力不计，物体的初动能 为9J。当物体与斜面距离最远时，重力势能减少了多少焦耳？-V0vt图17解析：当物体做平抛运动的末速度方向平行于斜面时，物体距斜面的距离最远，此时 末速度的方向与初速度方向成30 角，如图17所示1由

18、 tan a =2 tan 0可彳# tan B = tana2所以当物体距斜面的距离最远时的动能为Ekt = Ek0(1 4tan2 -)=9 (1 tan2 30 )J =12J根据物体在做平抛运动时机械能守恒有Ep = Ek = (12 -9)J =3J即重力势能减少了 3J平抛运动是较为复杂的匀变速曲线运动，有关平抛运动的命题也层出不穷。若能切实 掌握其基本处理方法和这些有用的推论，就不难解决平抛问题。因此在复习时应注意对平 抛运动规律的总结，从而提高自己解题的能力。【模拟试题】1.关于曲线运动，下列叙述正确的是（）A.物体之所以做曲线运动，是由于物体受到垂直于速度方向的力（或者分力）

19、的作用B.物体只有受到一个方向不断改变的力，才可能做曲线运动C.物体受到不平行于初速度方向的外力作用时，物体做曲线运动D.平抛运动是一种匀变速曲线运动2 .关于运动的合成，下列说法中正确的是（）A.合速度的大小一定比每个分速度的大小都大B.合运动的时间等于两个分运动经历的时间C.两个匀速直线运动的合运动一定也是匀速直线运动D.只要两个分运动是直线运动，合运动一定也是直线运动3 .游泳运动员以恒定的速率垂直河岸横渡，当水速突然增大时，对运动员横渡经历的路程、时间发生的影响是（）A.路程增加、时间增加B.路程增加、时间缩短C.路程增加、时间不变D.路程、时间均与水速无关4.从同一高度、同时水平抛出

20、五个质量不同的小球，它们初速度分别为 v、2v、3v、4v、5v。在小球落地前的某个时刻，小球在空中的位置关系是（）A.五个小球的连线为一条直线，且连线与水平地面平行B.五个小球的连线为一条直线，且连线与水平地面垂直C.五个小球的连线为一条直线，且连线与水平地面既不平行，也不垂直D.五个小球的连线为一条曲线5 .如图1所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止。则（）A.物体受到4个力的作用B.物体所受向心力是物体所受的重力提供的C.物体所受向心力是物体所受的弹力提供的D.物体所受向心力是物体所受的静摩擦力提供的图16 . 一物体做平抛运动，在两个不同时刻的速度

21、分别为v1和v2,时间间隔为 At ,那么（ ）A. V1和丫2的方向一定不同B.若丫2是后一时刻的速度，则 V1 <V2C.由到丫2的速度变化量 Av的方向一定竖直向下D.由V1到V2的速度变化量 Av的大小为g dt7 . 一个物体在光滑水平面上以初速度V做曲线运动，已知物体在运动过程中只受到水平恒力的作用，其运动轨迹如图2所示，那么，物体在由M点运动到N点的过程中，速度大小的变化情况是（）A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大后减小D.先减小后增大NvM图28 .以下关于物体运动的几个论述，其中正确的是（）A.物体做匀速圆周运动的周期一定与线速度成反比B.物体做匀速圆周运动的周期一定与

22、角速度成反比C.不计空气阻力，水平抛出的物体的运动是匀变速运动D.汽车关闭发动机后，继续滑行时的加速度方向与速度方向相同9 .如图3所示，在河岸上用细绳拉船，为了使船匀速靠岸，拉绳的速度必须是（）A.加速拉 B. 减速拉 C. 匀速拉 D.先加速后减速F图310 .将甲、乙、丙三个小球同时水平抛出后落在同一水平面上，已知甲和乙抛射点的高度相同，乙和丙抛射速度相同，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11 . 一辆汽车的质量为 M,当它通过拱形桥时，可能因为速度过快而飞离桥面，导致汽车 失去控制。所以为了车内车外人

23、的安全，我们应该限制汽车的车速。这辆汽车要想安全通 过拱形桥，在桥顶处车速不应该超过 。（已知拱形桥白曲率半径为R）12 .如图4所示，圆弧形轨道AB是在竖直面内的 1圆周，在B点，轨道的切线是水平的，4一物体自A点滑下，到达B点时的速度为2.8m/s ,已知轨道半径为 0.4m ,则在小球刚到达 B点时的加速度大小为m/s 2,刚滑过B点时的加速度大小为m/s 2。A O I B图413 . 一根长为l的轻绳悬吊着一个质量为m的物体沿着水平方向以速度v做匀速直线运动，突然悬点遇到障碍物停下来，小球将做 运动。此刻轻绳受到小球的拉力大小 为。(g=9.8m/s2)14 .某同学在做“研究平抛物体运动”的实验中，忘记了记录小