2020版新教材高中物理2.4生活中的抛体运动课件鲁教版必修2201911011178.ppt

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1、第第4 4节节生活中的抛体运动生活中的抛体运动一、抛体运动一、抛体运动【思考思考】(1)(1)抛出的标枪在最高点的速度为零吗抛出的标枪在最高点的速度为零吗?(2)(2)标枪在竖直方向上的运动情况是怎样的标枪在竖直方向上的运动情况是怎样的?提示提示:(1)(1)最高点速度不为零最高点速度不为零,但竖直速度为零。但竖直速度为零。(2)(2)在竖直方向的运动为上抛运动。在竖直方向的运动为上抛运动。1.1.抛体运动的概念抛体运动的概念:以一定的初速度将物体抛出以一定的初速度将物体抛出,物体物体仅在仅在_作用下所做的运动。作用下所做的运动。2.2.抛体运动的分类抛体运动的分类:根据物体抛出的初速度的方向

2、根据物体抛出的初速度的方向,抛抛体运动可分为体运动可分为_、竖直上抛运动、竖直下抛运、竖直上抛运动、竖直下抛运动、动、_。重力重力平抛运动平抛运动斜抛运动斜抛运动3.3.运动的分解运动的分解:(1)(1)水平方向以初速度水平方向以初速度v v0 x0 x做做_运动运动,v,v0 x0 x=_=_。匀速直线匀速直线v v0 0coscos(2)(2)竖直方向以初速度竖直方向以初速度v v0y0y做做_运动运动,v,v0y0y=_=_。竖直上抛竖直上抛v v0 0sinsin二、射程与射高二、射程与射高【思考思考】提示提示:初速度越大初速度越大,射程和射高都越大射程和射高都越大;水流的初速度大小不

3、变时水流的初速度大小不变时,竖直向上射水时射高最大竖直向上射水时射高最大;方向与水平方向夹角为方向与水平方向夹角为4545时时,射程最大。射程最大。1.1.定义定义:(1)(1)射高射高:在斜抛运动中在斜抛运动中,物体能到达的物体能到达的_。(2)(2)射程射程:物体从抛出点到落地点的物体从抛出点到落地点的_。2.2.射高和射程与初速度和抛射角的关系射高和射程与初速度和抛射角的关系:(1)(1)射高和射程与初速度的关系：抛射角一定，初速度射高和射程与初速度的关系：抛射角一定，初速度增大时，射程和射高都增大时，射程和射高都_。最大高度最大高度水平距离水平距离增大增大(2)(2)射高和射程与抛射角

4、的关系。射高和射程与抛射角的关系。初速度大小一定，当抛射角为初速度大小一定，当抛射角为4545时，射程时，射程_，当抛，当抛射角为射角为_时，射高最大。时，射高最大。最大最大9090一抛体运动的特点一抛体运动的特点1.1.受力特点受力特点:斜抛运动是忽略了空气阻力的理想化运动斜抛运动是忽略了空气阻力的理想化运动,因此物体仅受重力因此物体仅受重力,其加速度为重力加速度其加速度为重力加速度g g。2.2.运动特点运动特点:物体具有与水平方向存在夹角的初速度物体具有与水平方向存在夹角的初速度,仅受重力仅受重力,因此斜抛运动是匀变速曲线运动因此斜抛运动是匀变速曲线运动,其轨迹为其轨迹为抛物线。抛物线。

5、3.3.速度变化特点速度变化特点:由于斜抛运动的加速度为定值由于斜抛运动的加速度为定值,因此因此,在相等的时间内速度的变化大小相等在相等的时间内速度的变化大小相等,方向均竖直向下方向均竖直向下,故相等的时间内速度的变化相同故相等的时间内速度的变化相同,即即v=gtv=gt。4.4.对称性特点对称性特点:(1)(1)速度对称速度对称:相对于轨道最高点两侧对称相对于轨道最高点两侧对称的两点速度大小相等或水平方向速度相等的两点速度大小相等或水平方向速度相等,竖直方向速度等大反向。竖直方向速度等大反向。(如图所示如图所示)(2)(2)时间对称时间对称:相对于轨道最高点两侧对称的曲线上升相对于轨道最高点

6、两侧对称的曲线上升时间等于下降时间时间等于下降时间,这是由竖直上抛运动的对称性决定这是由竖直上抛运动的对称性决定的。的。(3)(3)轨迹对称轨迹对称:其运动轨迹关于过最高点的竖直线对称。其运动轨迹关于过最高点的竖直线对称。【思考思考讨论讨论】如图所示如图所示,烟花可以增添欢乐气氛烟花可以增添欢乐气氛,当然烟当然烟花也蕴含着许多物理知识。假设在高空中花也蕴含着许多物理知识。假设在高空中有四个小球有四个小球,在同一位置同时以速率在同一位置同时以速率v v竖直竖直向上、竖直向下、水平向左、水平向右被抛出向上、竖直向下、水平向左、水平向右被抛出,不考虑不考虑空气的阻力空气的阻力,经过经过3 s3 s后

7、四个小球在空中的位置构成的后四个小球在空中的位置构成的图形可能什么形状图形可能什么形状?(物理观念物理观念)提示提示:四个小球所在位置为顶点所构成的图形应该是正四个小球所在位置为顶点所构成的图形应该是正方形。方形。【典例示范典例示范】关于抛体运动关于抛体运动,下列说法正确的是下列说法正确的是世纪金榜导学号世纪金榜导学号()A.A.抛体运动是一种不受任何外力作用的运动抛体运动是一种不受任何外力作用的运动B.B.抛体运动是曲线运动抛体运动是曲线运动,它的速度方向不断改变它的速度方向不断改变,不可不可能是匀变速运动能是匀变速运动C.C.任意两段相等时间内的速度变化量相等任意两段相等时间内的速度变化量

8、相等D.D.任意两段相等时间内的速度大小变化相等任意两段相等时间内的速度大小变化相等【解析解析】选选C C。抛体运动是一种匀变速运动。抛体运动是一种匀变速运动,受重力受重力mg,mg,故故A A错错;斜抛运动的物体只受重力斜抛运动的物体只受重力,因此由牛顿第二定律因此由牛顿第二定律可知可知F=ma,F=ma,解得解得a=g;a=g;由由a=a=得得v=atv=at可知可知,只要加速只要加速度不变就是匀变速运动度不变就是匀变速运动,因此抛体运动是匀变速运动因此抛体运动是匀变速运动,相等时间内速度变化量相等相等时间内速度变化量相等,故故B B错错C C对对;速度的变化量速度的变化量是矢量是矢量,满

9、足矢量的合成法则满足矢量的合成法则,而速度的大小变化为代而速度的大小变化为代数求和数求和,因此不满足此法则因此不满足此法则,因此相等时间内速度大小因此相等时间内速度大小变化不相等变化不相等,故故D D错。错。【误区警示误区警示】抛体运动的两点注意抛体运动的两点注意(1)(1)抛体运动是变速运动抛体运动是变速运动,也是匀变速运动。也是匀变速运动。(2)(2)抛体运动的速度时刻在变化抛体运动的速度时刻在变化,而加速度保持不变。而加速度保持不变。【素养训练素养训练】1.1.运动会上运动会上,铅球从运动员手中被斜向上推出后在空中铅球从运动员手中被斜向上推出后在空中飞行的过程中飞行的过程中,若不计空气阻

10、力若不计空气阻力,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.铅球的加速度的大小和方向均不变铅球的加速度的大小和方向均不变B.B.铅球的加速度的大小不变铅球的加速度的大小不变,方向改变方向改变C.C.铅球的运动是匀变速直线运动铅球的运动是匀变速直线运动D.D.铅球的运动是非匀变速曲线运动铅球的运动是非匀变速曲线运动【解析解析】选选A A。铅球只受重力。铅球只受重力,根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律,加速加速度为重力加速度度为重力加速度,保持不变保持不变,即铅球的加速度的大小和即铅球的加速度的大小和方向均不变方向均不变,故故A A正确正确,B,B错误错误;铅球的运动加速度恒定铅球的运动加速度恒定

11、,但加速度与速度方向不共线但加速度与速度方向不共线,故其做匀变速曲线运动故其做匀变速曲线运动,故故C C、D D错误错误;故选故选A A。2.2.斜抛运动可分解为斜抛运动可分解为()A.A.水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动动B.B.水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动动C.C.水平方向的匀变速直线运动和竖直方向的自由落体水平方向的匀变速直线运动和竖直方向的自由落体运动运动D.D.沿初速度方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上沿初速度方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动抛运动【解析

12、解析】选选B B。若将斜抛运动按水平方向和竖直方向正。若将斜抛运动按水平方向和竖直方向正交分解交分解,两分运动分别为匀速直线运动和竖直上抛运动两分运动分别为匀速直线运动和竖直上抛运动,故故A A、C C错误错误,B,B正确正确;若沿初速度方向分解出一匀速直若沿初速度方向分解出一匀速直线运动线运动,则另一分运动为竖直方向的自由落体运动则另一分运动为竖直方向的自由落体运动,故故D D错误。错误。【补偿训练补偿训练】(多选多选)关于斜抛运动关于斜抛运动,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.斜抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖斜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竖直上抛

13、运动直方向的竖直上抛运动B.B.斜抛运动中物体经过最高点时的速度为零斜抛运动中物体经过最高点时的速度为零C.C.斜抛运动中物体经过最高点时的动能最小斜抛运动中物体经过最高点时的动能最小D.D.斜抛运动中物体上升过程中速度逐渐减小斜抛运动中物体上升过程中速度逐渐减小【解析解析】选选A A、C C、D D。斜抛运动是水平方向的匀速直线。斜抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动的合成运动和竖直方向的竖直上抛运动的合成,在经过最高点在经过最高点时物体的速度最小时物体的速度最小,但不为零但不为零,故故B B错误错误;A;A、C C、D D正确。正确。二抛体运动的规律及应用二抛体运动的规律

14、及应用1.1.斜抛运动的规律斜抛运动的规律:(1)(1)速度规律。速度规律。水平速度水平速度:v:vx x=v=v0 0coscos。竖直速度竖直速度:v:vy y=v=v0 0sin-gtsin-gt。t t时刻的速度大小为时刻的速度大小为v=v=。(2)(2)位移规律。位移规律。水平位移水平位移:x=v:x=vx xt=vt=v0 0tcostcos。竖直位移竖直位移:y=v:y=v0 0tsin-gttsin-gt2 2。t t时间内的位移大小为时间内的位移大小为s=,s=,与水平方向成与水平方向成角角,且且tan=tan=。2.2.射高和射程射高和射程:(1)(1)斜抛运动的飞行时间斜

15、抛运动的飞行时间:t=:t=。(2)(2)射高射高:h=:h=。(3)(3)射程射程:s=v:s=v0 0coscost=,t=,对于给定的对于给定的v v0 0,当当=45=45时时,射程达到最大值射程达到最大值,s,smaxmax=。【思考思考讨论讨论】在某次跳投表演中在某次跳投表演中,篮球以与水平面成篮球以与水平面成4545的倾角落入的倾角落入篮筐篮筐,设投球点和篮筐正好在同一水平面上设投球点和篮筐正好在同一水平面上,如图所示。如图所示。已知投球点到篮筐距离为已知投球点到篮筐距离为10 m,10 m,不考虑空气阻力不考虑空气阻力,则篮则篮球投出后的最高点相对篮筐的竖直高度为多少球投出后的

16、最高点相对篮筐的竖直高度为多少?(物理物理观念观念)提示提示:篮球抛出后做斜上抛运动篮球抛出后做斜上抛运动,根据对称性可知根据对称性可知,出手出手时的速度方向与水平方向成时的速度方向与水平方向成4545角角,设初速度为设初速度为v v0 0,则则水平方向水平方向x=vx=v0 0cos45t;cos45t;竖直方向设能到达的最大高度竖直方向设能到达的最大高度为为h,h,则则h=,h=,解得解得h=2.5 mh=2.5 m。【典例示范典例示范】以与水平方向成以与水平方向成角的初速度角的初速度v v0 0从水平地面上抛出一个从水平地面上抛出一个小球小球,不计空气阻力和浮力。若不计空气阻力和浮力。若

17、v v0 0一定一定,则当则当为多大时为多大时,射高最大射高最大,且求最大的射高且求最大的射高;当当为多大时为多大时,射程最大射程最大,且求最大的射程。且求最大的射程。世纪金榜导学号世纪金榜导学号【解析解析】如图所示如图所示,将将v v0 0沿水平方向和竖直方向分解沿水平方向和竖直方向分解,得得v v1 1=v=v0 0sin,sin,v v2 2=v=v0 0coscos。小球在竖直方向上以初速度小球在竖直方向上以初速度v v1 1做竖直上抛运动做竖直上抛运动,从抛出从抛出点到最高点点到最高点,有有0 02 2-=2(-g)h-=2(-g)h。从抛出点到落地点从抛出点到落地点,有有v v1

18、1t-gtt-gt2 2=0=0 由由、式得式得h=h=。由由式可知式可知,当当=90=90时时,射高最大射高最大,最大的射高最大的射高H Hm m=。小球在水平方向上以速度小球在水平方向上以速度v v2 2做匀速运动做匀速运动,有有x=vx=v2 2t t 由由、式得式得t=(t=0t=(t=0舍去舍去)由由、式得式得x=x=由由式可知式可知,当当=45=45时时,射程最大射程最大,最大的射程为最大的射程为x xm m=。答案答案:见解析见解析【误区警示误区警示】斜抛运动的两点注意事项斜抛运动的两点注意事项(1)(1)做斜抛运动的物体做斜抛运动的物体,水平方向不受外力水平方向不受外力,故做匀

19、速直故做匀速直线运动线运动,竖直方向只受重力且有初速度竖直方向只受重力且有初速度,故做竖直上抛故做竖直上抛运动。运动。(2)(2)在斜抛运动的最高点速度不等于零在斜抛运动的最高点速度不等于零,等于等于v v0 0cos,cos,加速度也不等于零加速度也不等于零,而是而是g g。【母题追问母题追问】1.1.在在【典例示范典例示范】情境中情境中,当射高最大时当射高最大时,射程是射程是()(物理观念物理观念)【解析解析】选选A A。当射高最大时。当射高最大时,为为90,90,实际为竖直上实际为竖直上抛运动抛运动,射程为射程为0,0,故选故选A A。2.2.在在【典例示范典例示范】情境中情境中,当射程

20、最大时当射程最大时,射高是射高是()(物理观念物理观念)【解析解析】选选D D。当射程最大时。当射程最大时,为为45,45,根据根据【典例示典例示范范】的图示的图示0 02 2-(v-(v0 0sin)sin)2 2=2(-g)h,=2(-g)h,所以所以h=;h=;故选故选D D。【拓展例题拓展例题】考查内容考查内容:斜抛运动在生活中的应用斜抛运动在生活中的应用【典例典例】如图所示如图所示,打高尔夫球的人打高尔夫球的人在发球处在发球处(该处比球洞所在处低该处比球洞所在处低4 m)4 m)击球击球,该球初速度为该球初速度为35 m/s,35 m/s,方向与方向与水平方向成水平方向成3737角。

21、问角。问:把球打向球洞处时把球打向球洞处时,球在水平球在水平方向上前进多远方向上前进多远?(?(忽略空气阻力忽略空气阻力,g,g取取10 m/s10 m/s2 2)【解析解析】该球初速度的水平分量和竖直分量分别为该球初速度的水平分量和竖直分量分别为v v0 x0 x=v=v0 0cos37cos37=35=350.8 m/s=28 m/s0.8 m/s=28 m/sv v0y0y=v=v0 0sin37sin37=35=350.6 m/s=21 m/s0.6 m/s=21 m/s在竖直方向上在竖直方向上,y=v,y=v0y0yt-gtt-gt2 2代入已知量代入已知量,整理可得整理可得5t5t2 2-21t+4=0,-21t+4=0,解得解得t=0.2 st=0.2 s或或4 s,4 s,其中其中t=0.2 st=0.2 s是对应图中是对应图中B B点的解点的解,表示该球自由飞行至表示该球自由飞行至B B点所需时间。因此本题中点所需时间。因此本题中,应选解应选解t=4 st=4 s。在此飞行时。在此飞行时间内间内,该球的水平初速度不变该球的水平初速度不变,可得水平位移为可得水平位移为x=vx=v0 x0 xt=t=28284 m=112 m4 m=112 m。答案答案:112 m112 m【课堂回眸课堂回眸】