2022年高中物理必修二--抛体运动--最全讲义及习题及答案详解 .pdf
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1、优秀学习资料欢迎下载第二节抛体运动【知识清单】1、 抛体运动是指_时,物体所做的运动。2、 物体做抛体运动需具备两个条件(1)_;(2)_ 。3、平抛运动是指_ 。4、平抛运动的特点是(1)_;(2)_。5、用实验探究平抛物体在水平方向上的规律思路是:( 1)设法通过实验得到_; (2)在平抛运动轨迹上找到每相隔相等时间,物体所到达的位置;(3)_ 。6、平抛运动可以分解为_和_。7、平抛运动的轨迹是一条抛物线。8、斜向上或斜向下抛出的物体只在重力作用下的运动叫做斜抛运动。9、斜抛运动可以看做是_和_的合运动。【考点导航】一、平抛运动的处理方法平抛运动具有水平初速度且只受重力作用,是匀变速曲线
2、运动。研究平抛运动的方法是利用运动的合成与分解,将复杂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。其运动规律为:(1)水平方向:ax=0,vx=v0,x= v0t。(2)竖直方向:ay=g,vy=gt,y= gt2/2。(3)合运动: a=g,22yxtvvv,22yxs。vt与 v0方向夹角为 ,tan= gt/ v0,s 与 x 方向夹角为 ,tan= gt/ 2v0。平抛运动中飞行时间仅由抛出点与落地点的竖直高度来决定,即ght2,与 v0无关。水平射程 s= v0gh2。在这种问题当中,时间是联系两个分运动的桥梁,并且时间仅由下落的高度来决定,其他的像位移、速度、速度和位
3、移的方向等均是由时间和水平初速度共同来决定。O VOX Vo VyY 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 17 页优秀学习资料欢迎下载一、平抛运动1、定义 :将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动,叫做平抛运动2、性质 :平抛运动是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、平抛运动的研究方法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二、平抛运动的规律1、 位移关系:2、速度关系:3、平抛运动的基本特点飞行时间:,取决于物体下落的高度h,与初速度v
4、0 无关。水平射程:,由平抛初速度v0 和下落高度h 共同决定。4、平抛运动速度、位移变化规律平抛运动的速度 变化规律:水平方向分速度保持vx v0。竖直方向,加速度恒为g,速度 vygt,从抛出点起, 每隔 t 时间的速度的矢量关系如图所示。这一矢量关系有两个特点: 任意时刻的速度水平分量均等于初速度v0 任意相等时间间隔t 内的速度改变量均竖直向下,且vvy gt。因此平抛运动是典型的匀变速曲线运动。平抛运动 位移 变化规律:任意相等时间间隔内,水平位移相等,即xv0t。连续相等的时间间隔t 内,竖直方向上的位移差不变,即y gt 2。2htg002hxv tvg精选学习资料 - - -
5、- - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 17 页优秀学习资料欢迎下载三、平抛运动的推论推论: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, 位移与水平方向的夹角为, 则 tan 2tan . 推论:做平抛 (或类平抛 )运动的物体, 任意时刻的瞬时速度方向的反向延长线一定通过此时水平位移的中点推论:以不同的初速度,从倾角为的斜面上沿水平方向抛出的物体,再次落到斜面上时速度与斜面的夹角相同,与初速度无关(飞行的时间与速度有关,速度越大,时间越长) 四、类平抛运动有时候物体的运动与平抛运动很相似,也是在某方向上做匀速
6、直线运动,另一垂直方向上做初速度为零的匀加速直线运动。对于这种运动,像平抛运动但又不是平抛运动,通常称为类平抛运动。处理方法与平抛运动一样,只是加速度不同而已。例如某质点具有竖直向下的初速度同时受到恒定的水平向右的合外力,则质点做沿x 轴的匀速直线运动和沿y 轴的初速度为零的匀加速直线运动,运动规律与平抛运动相同。五、一般的抛体运动(斜抛)(1)定义:物体以一定的初速度斜向上或斜向下抛出,只受重力作用的运动。(2)规律:水平方向:以vxv0cos 做匀速直线运动。竖直方向:以vyv0sin 为初速度,做竖直上抛或竖直下抛运动。关键一点 一般的抛体运动和平抛运动的处理方法相同,均将运动分解为水平
7、方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动。推论:初速度一定时,45 度角抛得最远X Vx Vy F VO Vy Y 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 17 页优秀学习资料欢迎下载六、研究平抛运动的实验、实验目的: ()描出平抛运动的轨迹;()求平抛物体的初速度、实验原理: 利用平抛运动的特点和两个方向的中间桥梁时间,列出两个方向的运动学方程,消去时间得到初速度的表达式。、实验器材:斜槽、白纸、图钉、方木板、小球、刻度尺、重锤、三角尺、铅笔、铁架台、实验步骤:()安装、调整斜槽:斜槽末端切线水平。()调整木板,确定坐标原
8、点:原点应为小球在斜槽末端时,球心在木板上的投影。()描点,划轨迹:让小球多次从同一位置由静止滚下,用铅笔描点,并用平滑的曲线连起来。()计算初速的:选几个不同的点,测出不同点的、,用公式算出,再求平均值。【例】 如图是小球在某一星球上做平抛运动的闪光照片,图中每个小方格的边长都是0.5cm。已知闪光频率是Hz,那么重力加速度 g 是m/s2,小球的初速度是m/s,小球通过A 点时的速率是m/s。【解析】 这种题一定要注意第一个点并不一定就是初位置。从图中可以看出,相邻两个点之间的水平距离相等,可知相邻两个点之间的时间间隔相等。在水平方向上:在竖直方向上: ,频率为 Hz,则 .,故m/s2,
9、VO=0.75 m/s 。由匀变速直线运动的推论可知,A 点在竖直方向上的速度为VYA=8L / 2t =1 m/s ,故 VA= VO2+VyA2 =1.25 m/s 【例 1】关于平抛运动,下面的几种说法正确的是(CD)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. 平抛运动的落地时间与初速度大小无关,而落地时的水平位移与抛出点的高度有关【例 2】关于做平抛运动的物体,说法正确的是(B) A速度始终不变B加速度始终不变精选学习资料 - - - - - -
10、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 17 页优秀学习资料欢迎下载C受力始终与运动方向垂直D受力始终与运动方向平行【例 3】如图所示,将一小球以10 m/s 的速度水平抛出,落地时的速度方向与水平方向的夹角恰为45,不计空气阻力,求:(1)小球抛出点离地面的高度?(2)小球飞行的水平距离?(g 取 10 m/s2答案( 1)5m (2)10m 【例 4】如图 422 所示,P是水平地面上的一点,A、B、C、D在一条竖直线上, 且ABBCCD. 从A、B、C三点分别水平抛出一个物体,这三个物体都落在水平地面上的P点则三个物体抛出时速度大小之比vAvBvC为 ( A
11、)A.236 B 123 C123 D 111 解析由题意及题图可知DPvAtAvBtBvCtC,所以v1t;又由h12gt2,得th,因此有v1h,由此得vAvBvC236. 【例 5】如图所示,由A 点以水平速度V0抛出小球,落在倾角为的斜面上的B 点时,速度方向与斜面垂直,不计空气阻力,则此时速度大小VB= 飞行时间t= 答案: V0 /sin 、V0/gtan 【例 6】如图, x 轴在水平地面内,y 轴沿竖直方向图中画出了从y 轴上沿 x 轴正向抛出的三个小球a、b 和 c 的运动轨迹,其中b 和 c 是从同一点抛出的不计空气阻力,则() Aa 的飞行时间比b 的长Bb 和 c 的飞
12、行时间相同Ca 的水平初速度比b 的小Db 的水平初速度比c 的大答案BD 图 422 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 17 页优秀学习资料欢迎下载解析根据平抛运动的规律h12gt2,得 t2hg,因此平抛运动的时间只由高度决定,因为 hbhcha,所以 b 与 c 的飞行时间相同,大于a 的飞行时间,因此选项A 错误,选项 B 正确;又因为xaxb,而 tavc,即 b 的水平初速度比c 的大,选项D 正确【例 7】如图,从半径为R1 m 的半圆 AB 上的 A 点水平抛出一个可视为质点的小球,经t0.4 s 小球落到
13、半圆上,已知当地的重力加速度 g10 m/s2,则小球的初速度v0可能为 () A1 m/s B 2 m/ s C3 m/s D4 m/ s 解析由于小球经0.4 s 落到半圆上,下落的高度h12gt2 0.8 m,位置可能有两处,如图所示第一种可能:小球落在半圆左侧,v0tRR2h2 0.4 m,v01 m/s 第二种可能:小球落在半圆右侧,v0tRR2h2, v0 4 m/s,选项 A、D 正确答案AD 【例 8】如图所示,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 的速度沿水平方向抛出, g 取 10 m/s2,求:( 1)小球沿斜面滑到底端时水平位移
14、s;( 2)小球到达斜面底端时的速度大小答案: 小球沿水平方向作匀速运动,沿斜面向下方向作匀变速直线运动,加速度a= gsin300 故 L=21gsin300t2,解之得: t=2gL=2s 小球沿斜面滑到底端时水平位移x=v0t=102=20m vx=v0=10m/s vy= gsin300t=10m/s 小球到达斜面底端时的速度大小为v=22yxvv=102m/s 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 17 页优秀学习资料欢迎下载【例 9】如右图所示,在高度分别为hA、hB(hA hB)的两处以 vA、vB相向水平抛出A
15、、B 两个小物体,不计空气阻力,已知它们的轨迹交于C 点,若使A、B 两物体能在C 处相遇,应该是(B )A. vA必须大于vBB. A 物体必须先抛C. vB必须大于vAD. A 、B 必须同时抛答案:由于hA hB,要是、同时到达点,必须让先下落,但是对二者的初速度没有限制,只要二者的水平位移大于、之间的水平距离即可,故应选。【例10】倾角为 的斜面,长为L,在顶端水平抛出一小球,小球刚好叠在斜面底端,那么,小球的初速度V0为多大。【例 11】一 水平抛出的小球落到一倾角为 的斜面上时,其速度方向与斜面垂直,运动轨迹如图4 23 中虚线所示小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比
16、为 ( D ) Atan B2tan C.1tan D.12tan 解析设小球的初速度为v0,飞行时间为t. 由速度三角形可得v0gttan . 故有12gt2v0t12 tan ,答案为 D. 【例 12】如右图,小球被悬挂在距离地面的高度处,有一水平放置的手枪指向小球射击,枪口与的距离为,如果在发射子弹时,小球同时下落,讨论子弹的速度至少多大时,才能击中小球。答案:由于子弹在竖直方向上和小球同时做自由落体运动,即在同一时刻,二者在同一水平线上,所以,只要子弹的水平射程X S 即可。由 H=1/2gt2得, t= 2H/g 。即 Vot S Vo S g/2H C hA hB A B vA
17、vb A VOP 图 4 23精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 17 页优秀学习资料欢迎下载故子弹的速度至少为S g/2H 时,才能击中小球。【例 13】(2012 江苏 6)如图 19 所示,相距l 的两小球 A、B 位于同一高度h(l、h 均为定值 )将 A 向 B 水平抛出的同时,B 自由下落A、B 与地面碰撞前后,水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反不计空气阻力及小球与地面碰撞的时间,则() 图 19 AA、B 在第一次落地前能否相碰,取决于A 的初速度BA、B 在第一次落地前若不碰,此后就不会相碰CA、B
18、 不可能运动到最高处相碰DA、B 一定能相碰答案AD 解析由题意知A 做平抛运动, 即水平方向做匀速直线运动,竖直方向为自由落体运动;B 为自由落体运动,A、B 竖直方向的运动相同,二者与地面碰撞前运动时间t1相同,且t12hg,若第一次落地前相碰,只要满足A 运动时间tlvlt1,所以选项A正确;因为A、B 在竖直方向的运动同步,始终处于同一高度,且A 与地面相碰后水平速度不变,所以A 一定会经过B 所在的竖直线与B 相碰碰撞位置由A 的初速度决定,故选项 B、C 错误,选项D 正确【例 14】如图 8 所示,一名跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从O 点水平飞出,经过3 s落到斜坡上的A 点
19、已知O 点是斜坡的起点,斜坡与水平面的夹角 37 ,运动员的质量m50 kg. 不计空气阻力(sin 37 0.6,cos 37 0.8;g 取 10 m/s2)求:(1)A 点与 O 点的距离L;图 8 (2)运动员离开O 点时的速度大小;(3)运动员从O 点飞出开始到离斜坡距离最远所用的时间解析(1)运动员在竖直方向做自由落体运动,有Lsin 3712gt2,Lgt22sin 3775 m. (2)设运动员离开O 点时的速度为v0,运动员在水平方向的分运动为匀速直线运动,有Lcos 37 v0t,即 v0Lcos 37 t20 m/s. (3)解法一运动员的平抛运动可分解为沿斜面方向的匀加
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