鲁科物理必修2 第3章第3节《平抛运动》

欢迎进入物理课堂 第3节平抛运动 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第3节 课前自主学案 课标定位 课标定位 学习目标 1 会用运动的合成与分解的方法分析平抛运动 2 通过实验 知道平抛运动可以看成水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动 能描述平抛运动的轨迹 3 能用平抛运动的规律解决实际问题 重点难点 认识平抛运动可以分解为沿竖直方向的自由落体运动和沿水平方向的匀速直线运动 并能运用合成与分解的方法解决平抛运动的问题 课前自主学案 一 什么是平抛运动1 定义 把物体以一定的初速度沿 抛出 不考虑空气阻力 物体只在 下所做的运动 2 特点图3 3 1 水平方向 重力作用 1 受力特点 只受 不计 2 轨迹 3 实验探究如图3 3 1所示是两个小球同时开始做自由落体运动和平抛运动的频闪照片 从照片可以看出 两小球相同时间内下落高度 表明平抛运动在竖直方向的运动是自由落体运动 同时 由于小球在运动过程中 水平方向不受 因此平抛运动在水平方向的运动是 重力作用 空气阻力 抛物线 相同 外力作用 匀速直线运动 思考感悟平抛运动轨迹是曲线 其运动性质还是匀变速吗 提示 是 是否是匀变速由加速度是否恒定决定与运动轨迹无关 二 平抛运动的规律1 运动分解 水平方向的 和竖直方向的 2 速度变化规律 如图3 3 2所示 图3 3 2 匀速直线运动 自由落体运动 1 水平方向 vx 2 竖直方向 vy v0 gt v0t 图3 3 3 核心要点突破 一 对平抛运动的理解1 物体做平抛运动的条件物体的初速度v0水平且不等于零 且它只受重力作用 两个条件缺一不可 2 平抛运动的性质 加速度为g的匀变速曲线运动 3 平抛运动的特点 1 理想化特点 物理上提出的平抛运动是一种理想化的模型 即把物体看成质点 抛出后只考虑重力作用 忽略空气阻力 2 匀变速特点 平抛运动的加速度恒定 始终等于重力加速度 这是平抛运动的特点 图3 3 4 特别提醒 平抛运动任意两时刻的速度与其速度的变化量 v构成矢量三角形 且 v竖直向下 二 平抛运动物体的处理方法1 研究平抛运动采用运动分解的方法 在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的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 然后分别运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实际速度 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 4 平抛物体的运动中 任意两个相等时间间隔的速度变化量 v g t 方向恒为竖直向下 5 平抛运动的偏角与水平位移和竖直位移之间的关系 如图3 3 5所示图3 3 5 三 平抛运动的探究1 探究实验 1 提出问题 可以把平抛运动看做两个分运动的合成 一个是水平方向上的匀速直线运动 另一个是竖直方向上的自由落体运动 这样处理的依据是什么呢 2 设计实验 为了研究平抛运动 我们用平抛运动演示器做实验 3 实验器材 平抛运动演示器 小锤 小球两个 4 实验过程 用如图3 3 6所示的平抛运动演示器做实验来研究平抛运动 用小锤击打弹性金属片C 使A球沿水平方向飞出做平抛运动 与此同时 B球被松开做自由落体运动 改变实验装置离地面的高度 多次实验 两球总是同时落地 在同一高度改变小锤击打的力度 使A球的平抛初速度大小不同 多次实验 两球也总是同时落地 这说明做平抛运动的A球在竖直方向上的运动情况与自由落体运动相同 图3 3 6 5 得出结论 经过观察和分析 平抛运动是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的合运动 6 注意事项 实验中 要用不同的力击打弹性金属片 使A球获得不同的初速度 用多次实验的方法 找出平抛运动的共同规律 从而培养学生分析总结问题的能力 图3 3 7 2 频闪照相法频闪照相是指每隔一定时间 对同一物体进行一次照相 并将其位置呈现在同一张底片上的技术 如图3 3 7是两个小球同时分别做自由落体运动和平抛运动的频闪照片 先观察分析两小球在竖直方向上的运动情况 它们在同一时间下落的高度相同 再一次验证了平抛运动的竖直分运动是自由落体运动 由于不计空气阻力 水平方向不受力 说明了平抛运动的水平分运动是匀速直线运动 也可以通过测量小球在相等时间里通过的水平距离的关系来证明平抛运动水平分运动为匀速直线运动 课堂互动讲练 关于平抛运动 下列说法不正确的是 A 是变加速曲线运动B 是匀变速曲线运动C 平抛运动速度变化仅在竖直方向上D 任意相等的时间内速度的变化量相等 精讲精析 平抛运动只受重力作用 加速度恒定 所以是匀变速曲线运动 A错 B对 加速度为重力加速度 方向竖直向下 根据 v g t可知 v和g方向相同 所以 平抛运动速度的变化在竖直向下的方向上 并且 t相等时 v相等 C D对 故选A 答案 A 变式训练1 2011年武昌高一检测 关于平抛运动 下列说法正确的是 A 因为平抛运动的轨迹是曲线 所以不可能是匀变速运动B 平抛运动速度的大小与方向不断变化 因而相等时间内速度的变化量也是变化的 加速度也不断变化C 平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动与竖直方向上的竖直下抛运动D 平抛运动是加速度恒为g的匀变速曲线运动 解析 选D 平抛运动的物体只受重力 其加速度恒为g 故为匀变速曲线运动 A错误 D正确 相等时间内速度的变化量 v g t 是相同的 故B错误 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 C错误 改编题 2010年8月在甘肃舟曲泥石流救灾中 飞机在2km的高空以360km h的速度沿水平航线匀速飞行 飞机在地面观察者的正上方空投一包裹 g取10m s2 不计空气阻力 1 试比较飞行员和地面观察者所观察到的包裹的运动轨迹 2 包裹落地处离地面观察者多远 离飞机的水平距离多大 3 求包裹着地时的速度大小和方向 思路点拨 将平抛运动看成水平的匀速直线运动和竖直方向自由落体运动 利用分解的思想结合运动特点分析计算 自主解答 1 飞机上的飞行员以正在飞行的飞机为参考系 从飞机上投下去的包裹由于惯性 在水平方向上仍以360km h的速度沿原来的方向飞行 但由于离开了飞机 在竖直方向上同时进行自由落体运动 所以飞机上的飞行员只看到包裹在飞机的正下方下落 包裹的轨迹是竖直直线 地面上的观察者是以地面为参考系的 他看见包裹做平抛运动 包裹的轨迹为抛物线 答案 1 见自主解答 2 2000m0 3 224m s与水平方向成arctan2角 方法总结 1 在处理此类问题时 要根据问题特点 灵活选择某一相关分运动处理问题 既要抓住运动的独立性 又要抓住两个分运动之间的关系 如时间关系 速度关系 位移关系等 2 平抛运动的物体相对不同的参考系 其运动性质并不相同 相对水平方向上的匀速直线运动的物体 与平抛运动的初速度相同 为参考系 物体做自由落体运动 相对自由落体运动的物体为参考系 则物体做匀速直线运动 选择不同的参考系 可以将物体的平抛运动进行简化 变式训练2从离地80m高处水平抛出一个物体 3s末的速度为50m s 取g 10m s2 求 1 物体抛出时的初速度 2 物体在空中运动的时间 3 物体落地时的水平位移 答案 1 40m s 2 4s 3 160m 某同学利用如图3 3 8甲所示装置做 研究平抛运动 的实验 根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹 但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分 剩余部分如图乙所示 图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0 10m P1 P2和P3是轨迹图线上的3个点 P1和P2 P2和P3之间的水平距离相等 完成下列填空 重力加速度取9 8m s2 图3 3 8 思路点拨 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 变式训练3如图3 3 9所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分 图中背景方格的边长均为5cm 如果取g 10m s2 那么 1 闪光频率是多少 2 小球运动中水平分速度的大小 3 小球经过B点时的速度大小 图3 3 9 答案 1 10Hz 2 1 5m s 3 2 5m s 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全