高考物理冲刺专题复习课件第五章 第三讲 抛体运动的规律及应用

欢迎进入物理课堂 一 平抛运动的特点和性质1 特点 1 运动特点 初速度方向水平 2 受力特点 只受重力作用 2 性质 平抛运动是加速度恒为重力加速度的匀变速曲线运动 轨迹为抛物线 二 平抛运动的研究方法和基本规律1 研究方法 用运动的合成与分解方法研究平抛运动 水平方向 匀速直线运动竖直方向 自由落体运动 2 运动规律 如下表所示 v0t gt 特别提醒 在平抛运动中 速度与水平方向的夹角与位移与水平方向的夹角永远不相等 三 斜抛运动1 概念 以一定的初速度将物体沿与水平方向斜向抛出 物体仅在所做的曲线运动 2 性质 斜抛运动是加速度恒为的匀变速曲线运动 轨迹是 成一定角度 重力作用下 重力加速度g 抛物线 3 基本规律 以斜向上抛为例说明 如图4 2 1所示 1 水平方向 v0 x F合x 0 2 竖直方向 v0y F合y mg 因此斜抛运动可以看做是水平方向的和竖直方向的竖直上抛运动的合运动 v0cos v0sin 匀速直线运动 1 关于平抛运动 下列说法中不正确的是 A 平抛运动是匀变速运动B 平抛运动是变加速运动C 任意两段时间内加速度相同D 任意两段相等时间内速度变化相同 解析 由于做平抛运动的物体只受重力作用 所以 平抛运动为匀变速运动 A C正确 B错误 因为 v g t 平抛运动在任意相等时间内速度变化量大小相等 方向相同 D正确 故本题应选B 答案 B 2 如图4 2 2所示 火车车厢在水平轨道上以速度v向西做匀速直线运动 车上有人以相对车厢为u的速度向东水平抛出一小球 已知v u 站在地面上的人看到小球的运动轨迹应是 图中箭头表示列车运动的方向 图4 2 2 解析 本题应以地面为参考系 火车车厢速度水平向西为正 以人相对车厢向东抛出的方向为负 由于v u 故抛出后小球对地的速度为v u 方向是向西的 站在地面上看到的小球运动轨迹应是D图所表示的 答案 D 3 滑雪运动员以20m s的速度从一平台水平飞出 落地点与飞出点的高度差3 2m 不计空气阻力 g取10m s2 运动员飞过的水平距离为x 所用时间为t 则下列结果正确的是 A x 16m t 0 50sB x 16m t 0 80sC x 20m t 0 50sD x 20m t 0 80s 答案 B 4 一个人水平抛出一小球 球离手时的初速度为v0 落地时的速度为vt 空气阻力忽略不计 下图4 2 3中正确表示了速度矢量变化过程的图象是 图4 2 3 解析 由于做平抛运动的小球只受重力作用 其加速度恒为g 则由 v g t 在任意相等时间内 v均大小相等 方向均竖直向下 故选项B正确 答案 B 5 质点从同一高度水平抛出 不计空气阻力 下列说法正确的是 A 质量越大 水平位移越大B 初速度越大 落地时竖直方向速度越大C 初速度越大 空中运动时间越长D 初速度越大 落地速度越大 答案 D 典例启迪 例1 如图4 2 4所示 一小球自平台上水平抛出 恰好落在临近平台的一倾角为 53 的光滑斜面顶端 并刚好沿光滑斜面下滑 已知斜面顶端与平台的高度差h 0 8图4 2 4m 重力加速度g 10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 求 1 小球水平抛出的初速度v0是多少 2 斜面顶端与平台边缘的水平距离x是多少 3 若斜面顶端高H 20 8m 则小球离开平台后经多长时间t到达斜面底端 思路点拨 解答本题时应注意以下三个方面 1 小球到达斜面前做平抛运动 2 小球到斜面顶端的合速度沿斜面向下 3 小球沿斜面做匀加速直线运动 解析 1 由题意可知 小球落到斜面上并沿斜面下滑 说明此时小球速度方向与斜面平行 否则小球会弹起 如图所示 vy v0tan53 vy2 2gh代入数据 得vy 4m s v0 3m s 答案 1 3m s 2 1 2m 3 2 4s 归纳领悟 1 解答平抛运动问题时 一般的方法是将平抛运动沿水平和竖直两个方向分解 这样分解的优点是不用分解初速度 也不用分解加速度 有些情况下 如果沿另外两个互相垂直的方向分解平抛运动会使问题更易于分析 2 分析平抛运动时 要充分利用平抛运动中的两个矢量三角形找各量的关系 题组突破 1 如图4 2 5所示 甲 乙 丙三小球分别位于如图所示的竖直平面内 甲 乙在同一条竖直线上 甲 丙在同一条水平线上 P点在图4 2 5丙球正下方 某时刻 甲 乙 丙同时开始运动 甲以水平速度v0平抛 乙以水平速度v0沿水平面向右做匀速直线运动 丙做自由落体运动 则下列说法错误的是 A 无论初速度v0大小如何 甲 乙 丙三球一定会同时在P点相遇B 若甲 乙 丙三球同时相遇 则一定发生在P点C 若甲 丙两球在空中相遇 此时乙球一定在P点D 若甲 乙两球在水平面上相遇 此时丙球一定在P点 解析 甲在水平方向上做速度为v0的匀速运动 在竖直方向上做自由落体运动 因此 甲与乙总是在同一竖直线上 甲与丙总是在同一水平线上 选项A错误 答案 A 答案 D 3 如图4 2 6所示 以10m s的水平初速度v0抛出的物体 飞行一段时间后 垂直撞在倾角为 30 的斜面上 可知物体完成这段飞行的时间是 图4 2 6 答案 C 典例启迪 例2 抛体运动在各类体育运动项目中很常见 如乒乓球运动 现讨论乒乓球发球问题 设球台长2L 网高h 乒乓球反弹前后水平分速度不变 竖直分速度大小不变 方向相反 且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力 设重力加速度为g 1 若球在球台边缘O点正上方高度为h1处以速度v1水平发出 落在球台的P1点 如图4 2 7实线所示 求P1点距O点的距离x1 图4 2 7 2 若球在O点正上方以速度v2水平发出 恰好在最高点时越过球网落在球台的P2点 如图4 2 8虚线所示 求v2的大小 图4 2 8 3 若球在O点正上方水平发出后 球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘P3处 求发球点距O点的高度h3 思路点拨 小球平抛运动的轨迹 与反弹后飞行到最高点的轨迹是对称的 画出轨迹图 找出水平位移与L的关系 3 如图所示 发球高度为h3 飞行时间为t3 同理根据平抛运动得 归纳领悟 求解平抛运动中的临界问题的关键有三点 其一是确定运动性质 平抛运动 其二是确定临界状态 恰不触网或恰不出界 其三是确定临界轨迹 并画出轨迹示意图 题组突破 4 如图4 2 9所示 在一次空地演习中 离地H高处的飞机以水平速度v1发射一颗炮弹欲轰炸地面目标P 设地面同时以速度v2竖直向上发射炮弹拦图4 2 9截 拦截系统与飞机的水平距离为s 若拦截成功 不计空气阻力 则v1 v2的关系应满足 答案 D 5 如图4 2 10所示 小朋友在玩一种运动中投掷的游戏 目的是在运动中将手中的球投进离地面高H 3m的吊环 他在车上和车一起以v车 2m s的速度向吊环运图4 2 10动 小朋友抛球时手离地面h 1 2m 当他在离吊环的水平距离为x 2m时将球相对于自己竖直上抛 球刚好进入吊环 他将球竖直向上抛出的速度v0是 g取10m s2 A 1 8m sB 3 2m sC 6 8m sD 3 6m s 答案 C 6 排球场总长18m 网高2 25m 如图4 2 11所示 设对方飞来一球 刚好在3m线正上方图4 2 11被我方运动员后排强攻击回 假设排球被击回的初速度方向是水平的 那么可以认为排球被击回时做平抛运动 g取10m s2 击球的高度h 2 5m 球击回的水平速度与底线垂直 球既不能触网又不能出底线 则球被击回的水平速度在什么范围内 典例启迪 例3 2011 合肥模拟 如图4 2 12所示 一个质量为1kg的物体静止在粗糙的水平面上 物体与地面之间的动摩擦因数 0 4 图4 2 12现对物体施加一水平向右的恒力F 12N 经过t1 1s后 迅速将该力的方向改为竖直向上 大小不变 则再经t2 2s 物体相对于地面的高度及物体的速度的大小和方向各为多少 思路点拨 解答本题时应注意以下两个方面 1 物体在前1s内做匀加速直线运动 2 物体在1s后离开地面做类平抛运动 解析 在改变恒力F方向之前 物体做匀加速直线运动 设加速度为a1 经t1 1s后的速度为v1 分析物体受力如图甲所示 由牛顿第二定律得F Ff ma1 且Ff mg 解得a1 8m s2 归纳领悟 类平抛运动的求解方法 1 常规分解法 将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向 即沿合力的方向 的匀加速直线运动 两分运动彼此独立 互不影响 且与合运动具有等时性 2 特殊分解法 对于有些问题 可以过抛出点建立适当的直角坐标系 将加速度分解为ax ay 初速度v0分解为vx vy 然后分别在x y方向列方程求解 题组突破 7 如图4 2 13所示 两个倾角分别为30 45 的光滑斜面放在同一水平面上 两斜面间距大于小球直径 斜面高度相图4 2 13等 有三个完全相同的小球a b c 开始均静止于同一高度处 其中b小球在两斜面之间 a c两小球在斜面顶端 若同时释放 小球a b c到达该水平面的时间分别为t1 t2 t3 若同时沿水平方向抛出 初速度方向如图7所示 小球a b c到达该水平面的时间分别为t1 t2 t3 下列关于时间的关系错误的是 A t1 t3 t2B t1 t1 t2 t2 t3 t3 C t1 t3 t2 D t1 t1 t2 t2 t3 t3 当平抛三小球时 小球b做平抛运动 竖直方向运动情况同第一种情况 小球a c在斜面内做类平抛运动 沿斜面向下方向的运动同第一种情况 所以t1 t1 t2 t2 t3 t3 答案 D 8 如图4 2 14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的速度在斜面上沿水平方向抛出 求 g取10m s2 图4 2 14 1 小球沿斜面滑到底端时的水平位移x 2 小球到达斜面底端时的速度大小 答案 1 20m 2 14 1m s 图4 2 15中AB为斜面 BC为水平面 从A点以水平速度v0抛出一小球 其落点到A的水平距离为x1 从A点以水平速度3v0抛出小球 其落点到A的水平距离为x2 不计空气阻力 则x1 x2不可能等于 图4 2 15 A 1 3B 1 6C 1 9D 1 12 自主尝试 试一试 能否做到正确解答 答案 D 点击下图进入 创新演练 大冲关 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