新人教高中物理必修二 5.2 平抛运动教案.doc
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1、52 平抛运动平抛运动 精讲精练 知识精讲 知识点 1、平抛运动的分解(如图所示)注意:平抛运动的飞行时间、水平位移和落地速度等方面的注意问题:分运动与合运动加速度速度位移水平方向 (x 方向分运动)匀速直线 运动ax=0vx=v0x= v0t竖直方向 (y 方向分运动)自由落体 运动ay=gvy=gty=gt2/2合运动匀变速曲 线运动a合=g 方向竖 直向下22 yxtvvv与 v0方向夹角为 ,tan=vy/ vx= gt/ v022yxs与 x 方向夹角为 ,tan=y/x= gt/ 2v0yxoxyvvyvxs(1)物体做平抛运动时在空中运动的时间,其值由高度 h 决定,与初速ght
2、2度无关。(2)它的水平位移大小为 x= v0,与水平速度 v0及高度 h 都有关系。gh2(3)落地瞬时速度的大小=,由水平初速22 yxtvvv22 0)(gtvghv22 0度 v0及高度 h 决定。 (4)落地时速度与水平方向夹角为 ,tan= gt/ v0,h 越大空中运动时间就越 大, 就越大。 (5)落地速度与水平水平方向夹角 ,位移方向与水平方向夹角 , 与 是不等的。注意不要混淆。 (6)平抛物体的运动中,任意两个相等的时间间隔的速度变化量v=gt,都相 等且v 方向怛为竖直向下。 (7)平抛运动的偏角与水平位移和竖直位移之间的关系:如右图所示,平抛运动 的偏角 即为平抛运动
3、的速度与水平方向的夹角,所以有:tan= 22121020xytvgtvgttan=常称为平抛运动的偏角公式,在一些些问答题中可直接应用该结论分析2xy解答。yxoxyvvyvxs(8)以抛点为原点,取水平方向为 x 轴,正方向与初速度 v0方向相同,竖直方 向为 y 轴,正方向竖直向下,物体做平抛运动的轨迹上任意一点 A(x,y)的速 度方向的反向延长线交于 x 轴上的 B 点。B 点的横坐标 xB=x/2。 (9)平抛运动中,任意两个连续相等时间间隔内在竖直方向上分位移之差 h=gT2都相等。 (10)平抛物体的位置坐标: 以抛点为坐标原点,竖直向下为 y 轴正方向,沿初速度方向为 x 轴
4、正方向,建立 直角坐标系(如图所示) ,据平抛运动在水平方向上是匀速直线运动和在竖直方向 上自由落体运动知: 水平分位移 x= v0t, 竖直分位移 y=gt2/2,t 时间内合位移的大小22yxs设合位移 s 与水平位移 x 的夹角为 ,则 tan=y/x=( gt2/2)/ v0t =gt/ 2v0。 轨迹方程:平抛物体在任意时刻的位置坐标 x 和 y 所满足的方程,叫轨迹方程, 由位移公式消去 t 可得:y=gx2/2v02。显然这是顶点在原点,开口向下的抛物线方 程,所以平抛运动的轨迹是一条抛物线。(11)研究平抛运动的方法: 研究平抛运动采用运动分解的方法,平抛运动可以看成是水平方向
5、上的匀速直线 运动和竖直方向上的自由落体运动的合运动,故解决有关平抛运动的问题时,首 先要把平抛运动分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动。xyxoys然后分别用两个分运动的规律去求分速度、分位移等,再合成得到平抛运动的速 度、位移等。这种处理问题的方法可以变曲线运动为直线运动,变复杂运动为简 单运动,使问题的解决得到简化。 例 1如图所示,在倾角为 的斜面顶点 A 以初速度 v0水平抛出一个小球,最后 落在斜面上 B 点,不计空气阻力,求小球在空中的运动时间 t 及到达 B 点的速度 大小。 思路分析:小球做的是平抛运动,AB 长度为实际位移,设为 L,则由平抛运动 规律,
6、水平方向:Lcos= v0t 竖直方向:Lsin= gt2/2 由得 t= 2v0tan/g 竖直速度 vy=gt=2v0tan故速度 = 22 yxvvv2 0tan41v答案 t= 2v0tan/g,v= 2 0tan41v总结1、平抛运动可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 来处理 2、确定 AB 是实际位移,不能将 角当作落地时速度与水平方向的夹角。 变式训练 1如图所示,从倾角为 斜面上 A 点,以水平速度 v0抛出一个小球, 不计空气阻力,它落到斜面上的 B 点所用时间为( ) A、2v0sin/g B、2v0tan/g C、v0sin/g D、v0tan/g 答
7、案B知识点电 3 斜抛运动 (1)定义:将物体以速度 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,称为斜抛运动。 (2)斜抛运动的处理方法:如右图所示,若被以速度 v 沿与水平方向成 角斜 向上方抛出,则其初速度可按图示方向分解为 vx和 vy。vx=v0cosvy= v0sinABV0ABOyxvvyvx由于物体运动过程中只受重力作用,所以水平方向 作匀速直线运动;而竖直方向因受重力作用,有 竖直向下的重力加速度 g,同时有竖直向上的初速度vy= v0sin,故作匀减速直线运动(竖直上抛运动,当初速度斜向下方时,竖直方向的分运动为竖直下抛运动) 。 因此斜抛运动可以看作水平方向
8、的匀速直线运动和竖直方向的抛体运动的合运动。在斜抛运动中,从物体被抛出的地点到落地点的水平距离 X 叫射程;物体到达的 最大高度 Y 叫做射高。 射程 X= vxt= v0cos2v0sin/g= v02sin2/g; 射高 Y= vy2/2g= v02sin2/2g。 物体的水平坐标随时间变化的规律是 x=(v0cos)t物体在竖直方向的坐标随时间变化的规律是 y=( v0sin)t-22gt小球的位置是用它的坐标 x、y 描述的,由以上两式消去 t,得 y=xtan-。22 02cos2vgx因一次项和二次项的系数均为常数,此二次函数的图象是一条抛物线。例 2一炮弹以 v0=1000m/s
9、 的速度与水平方向成 300斜向上发射,不计空气阻力, 其水平射程为多少?其射高为多大?炮弹在空中飞行时间为多少?(g=10m/s2) 思路分析水平射程 X=(v0cos)t=v0cos2v0sin/g= v02sin2/g=8。67104m;射高 H= v02sin2/2g=1。25104m 炮弹飞行时间 t=2v0sin/g=100s 答案水平射程为 8。67104m;射高为 1。25104m;飞行时间为 100s 总结斜抛运动的处理方法是在水平方向上做匀速直线运动,竖直方向上做匀变 速直线运动。 变式训练 2在水平地面上方 10m 高处,以 20m/s 的初速度沿斜上方抛出一石块, 求石
10、块的最大射程。 (空气阻力不计,g 取 10m/s2)答案mxm620难点精析 例 3如图所示,从高为 h=5m,倾角 =450的斜坡顶点水平抛出一小球,小球的 初速度为 v0,若不计空气阻力,求:(1)当 v0=4m/s 时,小球的落点离 A 点的 位移大小? (2)当 v0=8m/s 时,小球的落点离 A 点的位移大小?(g 取 10m/s2)思路分析小球水平抛出后的落点在斜面上,还是在水平面上,这由初速度的大 小来决定。设临界的水平初速度为 v,小球恰好落在斜面的底端,则水平方向的位移为 x=h=5m,落地时间为 =1s,求得 v=h/t=5m/sght2(1)若 v0v,小球一定落在水
11、平面上,则 t=1s,y=h,x= v0t,位移9。4m22 0)(htvs答案(1)4。5m (2)9。4m 方法总结本题的关键是先找出临界的初速度来,然后分别研究两种不同的情况 下的平抛运动问题,解平抛运动的问题的一般方法是将运动分解成水平方向上的 匀速运动与竖直方向上的自由落体运动来解,这里注意落在斜面上时,x、y 满足 一定的制约关系,y=xtan变式训练 3如图所示,在与水平方向成 370的斜坡上的 A 点,以 10m/s 的速度水 平抛出一个小球,求落在斜坡上的 B 点与 A 点的距离及在空中的飞行时间?(g 取 10m/s2) 答案18。75m;1。5sAv0hBA370v0难点
12、精析 2 例 4如图所示,排球场总长为 18m,设球网高度为 2m,运动员站在离网 3m 的 线上(图中虚线所示) ,正对网前跳起将球水平击出(不计空气阻力) 。 (1)设击 球点在 3m 线正上方高度为 2。5m 处,试问击球的速度在什么范围内才能使球既 不触网也不越界?(2)若击球点在 3m 线正上方的高度小于某个值,那么无论水 平击球的速度多大,球不是触网就是越界,试求这个高度?(g 取 10m/s2)思路分析(1)作出如图所示的平面图,若刚好不触网,设球的速度为 v1,则水 平位移为 3m 的过程中,水平方向有:L= v0t,即 3= v1t 竖直方向有:y= gt2/2,即时。5-2
13、= gt2/2 由两式得:v1=m/s103同理可得刚好不越界的速度:v2=m/s212故范围为:m/st地 B、水平射程 x月x地 C、落地瞬间的瞬时速度 v月v地 D、落地速度与水平面的夹角 月地 6、一物体做平抛运动,从抛出点算起,1s 末其水平分速度与竖直分速度大小相 等,经 3s 落地,若 g=10m/s2,则物体在: A、第一、二、三秒内的位移之比是 1:4:9 B、第一、二、三秒内速度的变化量是相等的。 C、后一秒内的位移比前一秒内的位移多 10m。 D、落地时的水平位移是 30m。 7、一物体以初速度 v0水平抛出,经 t 秒其竖直方向速度大小与水平方向速度大 小相等,则 t
14、为:vyOxvyOxvyOxvyOxA、v0/g B、2v0/g C、v0/2g D、3v0/g8、如图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, 在同一坐标系中做出两个分运动的 vt 图象,如图所示,则以下说法正确的是:A、图线 1 表示水平分运动的 vt 图象。 B、图线 2 表示竖直分运动的 vt 图象。 C、t1时刻物体的速度方向与初速度方向夹角为 450。 D、若图线 2 倾角为 ,当地重力加速度为 g,则一定有 tan=g9、以初速度 v0,抛射角 向斜上方抛出一个物体,由抛出到经过最高点的时间 是 ,在这段时间内速度的变化量是 ,速度的变化率是 , 经过最
15、高点时的速度是 。 10、作斜抛运动的物体,在 2 秒末经过最高点时的瞬时速度是 15m/s,g=10m/s2,则初速度 v0= ,抛射角 = 。 11、摩托车障碍赛中,运动员在水平路面上遇到一个壕沟,壕沟的尺寸如图所示, 摩托车前后轮间距 1m,要安全地越过这壕沟,摩托车的速度 v0至少要有多大? (空气阻力不计,g=10m/s2)Ot121vt7m08m12、在研究平抛运动的实验中,某同学只在竖直板面上记下了重垂线 y 的方向但 忘记下平抛的初位置,在坐标纸上描出了一段曲线的轨迹,如图所示,丙在曲线 上取 A、B 两点量出它们到 y 轴的距离,AA/=x1,BB/=x2,以及 AB 的竖直
16、距离 h,用这些可以求得小球平抛时的初速度为多少?13、如图所示,从距地面高为 H 的地方 A 处平抛一物体,其水平射程为 2s;在 A 点正上方距地面高为 2H 的地方 B 处,以同方向抛出另一个物体,其水平射程 为 s;二物体在空中运行时的轨道在同一竖直平面内,且都从同一屏的顶端擦过, 求屏的高度。14、从距地面 20m 高处以 15m/s 的初速度将一石子水平抛出,该石子落地时速度 的大小是多少?与水平方向的夹角多大?落地时的位移大小是多少?与水平方向 的夹角多大?(g=10m/s2)基础达标答案 1、D 2、A 3、ACD 4、B 5、AB 6、BD 7、A 8、ABC 9、v0sin
17、/g;v0sin;g; v0cos 10、25m/s;530 11、20m/s 12、A/B/ABx1x2H 2HAB 屏13、h=6H/7 14、 (1)v=25m/s (2)v 与水平方向夹角为 530 hxxg 2)(2 12 2(3)位移 x=36m,位移与水平方向夹角为 ,tan=2/3能力提升 1、图是利用频闪照相研究平抛运动时拍下的照片,背景方格纸的边长为 2。5cm,A、B、C 是同一小球在频闪照相中拍下的三个连续的不同位置时的照 片(g=10m/s2)试求: (1)频闪照相相邻闪光的时间间隔? (2)小球水平抛出的初速度?2、如图所示,在空中 A 点,以初速度 v0向墙水平抛
18、出一个小球,打在墙上离地 面高 2m 的 C 点,若在原位置以 2v0的初速度向墙抛出此球,则打在墙上离地面 高 5m 的 B 点,求 A 点离地面的高度?3、某喷灌装置的示意图如图所示,水泵从深 H 的井中抽水,通过距地面 h 的龙 头喷出。设水泵工作时的输出功率为 P,t 时间内喷出水的质量为 m,水以相同的 速率从龙头喷出,不计空气阻力,求此喷灌装置的喷灌半径?DACBACBhHR4、如图所示,小球自高为 H 的 A 点处由静止开始沿光滑曲面下滑,到达曲面底 处 B 点开始飞离曲面。已知 B 点的切线是水平的,且 B 点的高度 h=H/2。若其他 条件不变,只改变 h。 (1)当 h 变
19、大(hH/2),小球的水平射程如何变化? (2)当 h 变小(hH/2) ,还是 h 变小(hv2,经过时间 t,速度为 v1的粒子在圆筒转了一转后到达 a,速度为 v2的粒 子可能在圆筒转了 2 转后到达 a 点,即 A 选项正确;同理,B,C 选项正确 答案 ABC 方法总结一种事物经常具有多样性,物理问题也一样,很多物理题都具有多种可 能性的答案,”发现多种可能性”的能力主要是反映我们思考问题的全面性,能否通 过分析试题所给的情境和条件,发现在不同的条件下可能得到不同的结论. 误区警示一些同学没有掌握好相对运动的概念,把 M 看作不动来进行处理从而 错选 D 选项. 变式训练 4 如图所
20、示,半径为 R 的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动,其正上 方 h 处沿 OB 方向水平抛出一小球,要使球与盘只碰一次,且落点为 B,则小球的初MNabcOBhv速度 v= ,圆盘转动的角速度 = 答案:;hgR2)nhgn321( ,22难点精析 3 例 5如下图所示,在同一竖直平面内有 A,B 两物体,A 物体从 a 点起,以角速度 沿顺时针方向做半径为 R 的匀速圆周运动,同时 B 物体从圆心 O 点自由下落, 若要 A,B 两物体在 d 点相遇,求角速度 须满足的条件. 思路分析B 物体从圆心 O 到 d 点的运动是自由落体运动,因此 B 物体从 O 到 d所用的时间 t 应为:R=g
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