抛体运动教案(教师用).doc

课题：抛体运动课型：一对二同步复习（基础）科目：物理备课时间：2012.7.7讲师：邝飞云课程适合学生：人教版高一学生教学目标1.掌握抛体运动的规律2.掌握验证平抛运动的实验步骤及注意事项3.会灵活运用抛体运动规律解决问题教学内容平抛运动、竖直上抛运动、斜抛运动、平抛运动实验重点平抛运动的规律、研究平抛运动的实验难点灵活运用平抛运动解决问题知识导入：一、平抛运动 1、定义：将物体用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。 举例：用力打一下桌上的小球，使它以一定的水平初速度离开桌面，小球所做的运动就是平抛运动，并且我们看见它做的是曲线运动。分析：平抛运动为什么是曲线运动？（因为物体受到与速度方向成角度的重力作用） 2、平抛运动的特点:a.竖直的重力与速度方向有夹角，作曲线运动。b.水平方向不受外力作用，是匀速运动，速度为V0。c.竖直方向受重力作用，没有初速度，加速度为重力加速度g，是自由落体运动。总结：做平抛运动的物体，在水平方向上由于不受力，将做匀速直线运动；在竖直方向上物体的初速度为0，且只受到重力作用，物体做自由落体运动。加速度等于g3.平抛运动的规律 a.抛出后t 秒末的速度以抛出点为坐标原点，水平方向为x轴（正方向和初速度v0的方向相同），竖直方向为y轴，正方向向下，则:水平分速度：VxV0竖直分速度：Vygt合速度： b.平抛运动的物体在任一时刻t的位置坐标以抛出点为坐标原点，水平方向为x轴（正方向和初速度v0的方向相同），竖直方向为y轴，正方向向下，则:水平位移：x=V0t竖直位移：合位移： 运用该公式我们可以求得物体在任意时刻的坐标并找到物体所在的位置，然后用平滑曲线把这些点连起来，就得到平抛运动的轨迹，这个轨迹是一条抛物线。4.平抛运动中几个重要的结论：A物体由一定高度做平抛运动，其运动时间由下落高度决定，与初速度无关由公式。可得 ,落地点距抛出点的水平距离由水平速度和下落时间共同决定。B平抛运动中以抛出点0为坐标原点的坐标系中任一点P(x、y )的速度方向与竖直方向的夹角为，则；其速度的反向延长线交于x轴的处。C斜面上的平抛问题：从斜面水平抛出，又落回斜面经历的时间为： 例题精选：例1.如图（结合课件），树枝上的一只松鼠看到一个猎人正用枪对准它，为了逃脱即将来临的厄运，它想让自己落到地面上逃走。但是就在它掉离树枝的瞬间子弹恰好射出枪口，问松鼠能逃脱厄运吗?答：不能。因子弹和松鼠在竖直方向都是自由落体运动，竖直方向的位移总是相同的，所以只要在子弹的射程内，就一定能射中松鼠，松鼠在劫难逃。例2.一艘敌舰正以V112m/s的速度逃跑，飞机在320m高空以V2105m/s的速度同向追击。为击中敌舰，应提前投弹。求飞机投弹时，沿水平方向它与敌舰之间的距离多大？若投弹后飞机仍以原速度飞行，在炸弹击中敌舰时，飞机与敌舰的位置关系如何？ 解：飞机投弹时，沿水平方向它与敌舰之间的距离位744m，由于飞机和炸弹在水平方向的速度相等，所以在炸弹击中敌舰时飞机在敌舰正上方。*例3.平抛一物体，当抛出1秒后它的速度与水平方向成45o角，落地时速度方向与水平方向成60o角。（ g取10 m/s2 ） （1）求物体的初速度； （2）物体下落的高度。( 答案：v0=10m/s h=15m )例4世界上第一颗原子弹爆炸时，物理学家恩里科费米把事先准备好的碎纸片从头顶上方释放，碎纸片被吹落到他身后约2 m处。由此，费米推算出那枚原子弹的威力相当于1万吨TNT炸药。假设纸片是从1.8m高处释放。请你估算当时的风速是多少？ 解答 将纸片看作近似做平抛运动 根据竖直方向的分运动为自由落体运动 落地时间为 水平方向作匀速直线运动，速度 水平速度即为风速 v =3.3m/s 例5以速度水平抛出一个小球，如果从抛出到某肘刻小球的竖直分位移与水平分位移大小相等，以下判断正确的是（ ）A.此时小球的竖直分速度大小等于水平分速度大小 B此时小球的速度大小为 C小球运动的时间为 D、此时小球的速度方向与位移方向相同 解答 C例6将一个质量为2.0kg的小球从离地面15m高的地方水平抛出，抛出时小球的速度为10m/s，忽略空气阻力，取g=10m/s2.求：（1） 人抛出小球时做了多少功？（2） 小球落地时的速度大小是多少？解：（1）由于人抛球时不是恒力，而是瞬间力，所以人抛球时对球做的功只能由动能定理来求，故人抛球时做的功是W mv2=2102J=100J (2)方法1：方法2：综合法由于空气阻力可以忽略，所以机械能守恒，选取地面为参考平面，根据机械能守恒定律，得：mgh+mv02=mv2 故小落地时的速度大小是：v=m/s=20m/s 二、研究平抛运动的实验【目的和要求】1、 指出平抛物体的运动轨迹。2、 求出平抛物体的初速度。【仪器和器材】斜槽、坐标纸、图钉、木板、铅笔、小球和刻度尺【实验原理】平抛运动可看作水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成则令小球做平抛运动，利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹，建立坐标系，测量出x、y，再利用公式求，求出平抛物体的初速度.【实验方法和步骤】1.将固定有斜槽的木板放在实验桌上，检查调节斜槽末端至水平，检查木板是否水平. 2.用图钉把坐标纸钉在竖直的木板上，固定时用重垂线检查坐标纸的竖线应在竖直方向，选择斜槽末端所在的点为坐标原点，从坐标原点O画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。3.使小球从斜槽的某一固定位置自由滑下，由O点开始做平抛运动。4.先用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值，然后用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并在坐标纸上记下这一点. 以后依次改变x值，用同样的方法确定其他各点的位置， 要注意每次都使小球从斜槽上同一位置开始由静止运动. （可用散光机连续高频拍摄出轨迹）【注意事项】1.保证斜槽末端点的切线水平，方木板竖直且与小球下落的平面平行，并使小球运动时靠近木板，但不接触。2.小球每次都从斜槽上同一位置由静止滚下。3.小球做平抛运动的起点不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的重心在木板上的水平投影点。4.小球在斜槽上开始滚下的位置要适当，以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角。5.要选取距O点远些的点来计算小球的初速度，这样可减小误差。【数据处理】取下坐标纸，根据记下的一系列位置，用平滑曲线画出小球做平抛运动的轨迹，在轨迹上选取几个不同的点，测出它们的横坐标x和纵坐标y，利用公式求出小球做平抛运动的初速度 ,最后求初速度的平均值。【实验练习】1、在“研究平抛运动”的实验中，应注意如下三点：在安装斜槽轨道时，应注意_；在多次从静止开始释放小球时，应注意_；在纸上记录下斜槽轨道的末端O点后，需建立以O点为原点的坐标系，这时首先利用_画出过O点_。2、在“研究平抛物体运动”的实验中，为了正确描出小球的平抛运动的轨迹，在固定弧形槽时，应注意使_实验时每次使小球下滚时都应注意_记录纸上的竖直线要利用_画出。4、利用图1所示装置研究平抛运动，测定平抛初速时，应注意：在安装斜槽轨道时，除了要使斜槽处于竖直平面内，还应_。木板应固定在_，板面离斜槽末端中心应_。小球每次均应从_释放。确定小球在斜槽上释放的位置的依据是要保证_。在固定于板面的纸上需建立以O点为原点的坐标系。建立坐标系的方法是：先在纸上记录下斜槽轨道的末端P点，则O点应在_，然后利用_，画出过O点的_，再画出过O点的_图1 图25、如图2是研究小球的平抛运动时拍摄的闪光照片的一部分，其背景是边长为5厘米的小方格，重力加速度取g=10米/秒2。由此可知：闪光频率为_赫；小球抛出时的初速度大小为_米/秒；从抛出到C点，小球速度的改变最大为_米/秒。6、在做“研究平抛物体的运动”这一实验时，下面哪些说法是正确的 A安装弧形槽时，必须使槽的末端的切线方向保持水平B每次进行实验时，都要让小球从同一位置开始由静止释放C在实验过程中，小球与槽的摩擦不可避免，但这并不影响实验结果D为了得到实验结果，不要忘记用天平称出小球的质量8、如图所示, 一个学生在做研究平抛物体运动的实验时, 用描点法在纸上画出了如图所示【参考答案】 1、轨道末端切线方向水平，每次都从同一位置释放，重垂线，竖直线2、槽口水平，从同一高度滚下，重垂线3、掌握描绘平抛物体的轨迹曲线的方法；掌握利用平抛物体的轨迹曲线求平抛物体的初速度的方法；重锤4、使槽末端的切线方向保持水平 竖直平面内，略大于小球的半径 斜槽上同一位置无初速 小球能滚出斜槽且小球的平抛运动轨迹在木板上白纸的范围内 P点正上方距P点距离等于小球半径处，重锤线，竖直线作为y轴，垂直y轴的x轴5、10，2.5，46、AB三、其它抛体运动：1.竖直上抛运动定义：物体以某一初速度沿竖直方向抛出（不考虑空气阻力），物体只在重力作用下所做的运动,叫做竖直上抛运动。特征：a.具有竖直向上的初速度b.加速度始终为重力加速度g的匀变速运动，可分为上抛时的匀减速运动和下落时的自由落体运动的两过程。C.上升和下落两过程所用的时间相等d.只受重力作用且受力方向与初速度方向相反，机械能守恒。2斜抛运动定义：斜抛运动是将物体以一定的初速度和与水平方向成一定角度抛出,在重力作用下,物体作匀变速曲线运动,它的运动轨迹是抛物线,这种运动叫做“斜抛运动”。属匀变速运动。特性:a.斜抛运动的轨迹是抛物线 b.斜抛运动的加速度是重力加速度，所以斜抛运动是匀变速运动 c.斜抛运动具有对称性 d.只受重力作用，机械能守恒例题精选：例1.物体做竖直上抛运动时，下列说法中正确的是（ A ）A将物体以一定初速度竖直向上抛出，且不计空气阻力，则其运动为竖直上抛运动B做竖直上抛运动的物体，其加速度与物体重力有关，重力越大的物体，加速度越小C竖直上抛运动的物体达到最高点时速度为零，加速度为零，处于平衡状态D竖直上抛运动过程中，其速度和加速度的方向都可改变例2.关于斜抛运动，下列说法中正确的是（AD ）A斜抛运动是曲线运动 B斜抛运动是直线运动C斜抛运动的初速度是水平的 D斜抛运动的加速度是恒定的例3一个物体由地面开始做斜抛运动（不计空气阻力），在从抛出到落回地面的过程中，下列说法正确的是： A物体的加速度不断变化B物体的速度不断减少C物体达到最高点时速度沿水平方向D物体达到最高点时速度等于零例4.关于斜抛运动，下列说法正确的是 A A是匀变速曲线运动B水平方向的分运动是平抛运动C是非匀变速运动D竖直方向的分运动是匀速直线运动例5斜向上方抛出一物体，运动到最高点时，速度 C A为零 B达到最大值 C一定不为零 D无法确定例6竖直上抛运动可以看成向上的匀速直线运动和向下的自由落体运动的合运动，那么（C）A.当这两个分运动的合位移为零时，物体达到最高点；B.当这两个分运动的合速度为零时，物体落回抛出点；C.当向上的匀速直线运动的速率大于向下的自由落体运动的速率时，物体向上运动；D.当向上的匀速直线运动的速率小于向下的自由落体运动的速率时，物体一定在抛出点之下。例7质点以初速度v0做竖直上抛运动，下列对该运动的判断正确的是（ B ）A竖直上抛运动是向上的匀减速运动和自由落体运动的合运动。B当v0tgt2/2时，物体一定向下运动。D当v0t =gt2/2时, 物体上升到最高点。例8将一个小球以初速度v从地面竖直上抛后，经4s小球离地面高度为6m，若要使小球抛出后经两秒到达相同高度，则初速度为 CD A小于v/2 B大于v C大于v/2 D小于v巩固训练：一、选择题1. 做平抛运动的物体，每秒的速度增量总是（A）.大小相等，方向相同.大小不等，方向不同.大小相等，方向不同.大小不等，方向相同2. 在高空匀速水平飞行的飞机，每隔1s投放一物体，则（AC）.这些物体落地前排列在一条竖直线上.这些物体都落在地同上的同一点.这些物体落地时速度大小和方向都相同.相邻物体在空中距离保持不变3. 从高h处以水平速度v0抛出一物体，物体落地速度方向与水平地面夹角最大的时候，h与v0的取值应为下列四组中的（D）.h30m，v010m/s.h30m，v030m/s.h50m，v030m/s.h50m，v010m/stan0ttan0ttan0ttan0tABCD图14. 物体做平抛运动时，它的速度方向与水平方向的夹角的正切tan随时间t变化的图像是图1中的（B）300600vAF图25. 如图2所示,重物A、B由刚性绳拴接,跨过定滑轮处于图中实际位置,此时绳恰好拉紧,重物静止在水平面上,用外力水平向左推A,当A的水平速度为vA时,如图中虚线所示,则此时B的速度为(C). . . .6. 对于一个做平抛运动的物体，它在从抛出开始的四段连续相等的时间内，在水平方向和竖直方向的位移之比，下列说法正确的是（C ）.1:2:3:4；1:4:9:16 .1:3:5:7；1:1:1:1 .1:1:1:1；1:3:5:7 .1:4:9:16；1:2:3:47. 在用描迹法研究平抛物体的运动的实验中，让小球依次沿同一轨道运动，通过描点画出小球做平抛运动的轨迹，为了能够准确地描绘出运动的轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的选项有（ABCD）.通过调节，使斜槽的末端保持水平.每次释放小球的位置必须相同.每次必须由静止释放小球.小球运动时不应与木板上的坐标纸相接触.记录小球位置用的凹槽每次必须严格地等距离下降.将球位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线8. 雨滴在空中以4m/s的速度竖直下落，人打着伞以3m/s的速度向东急行，如果希望让雨滴垂直打向伞的截面而少淋雨，伞柄应指向什么方向（AC）.应向前倾斜，与竖直方向成370角.应向后倾斜，与水平方向成530角acbdO图3. 应向前倾斜，与水平方向成530角. 应竖直向上9. 如图3所示，斜面上有a、b、c、d四个点，abbccd，从a点正上方以速度v水平抛出一个小球，它落在斜面的b点；若小球从以速度2v水平抛出，不计空气阻力，则它落在斜面上的（A ）.b与c之间某一点 .c点图4.d点.c与d之间某一点10. 平抛物体的运动规律可以概括为两点：（1）水平方向做匀速运动；（2）竖直方向做自由落体运动.为了探究平抛物体的运动规律，可做下面的实验：如图4所示，用小锤打击弹性金属片，球就水平习出，同时球被松开，做自由落体运动，无论球的初速度大小如何，也无论两球开始距地面高度如何，两球总是同时落到地面，这个实验（B ）.只能说明上述规律中的第（1）条 . 只能说明上述规律中的第（2）条.不能说明上述规律中的任何一条 .能同时说明上述两条规律二、填空题11. 小球在离地面高为h处，以初速度v水平抛出，球从抛出到着地，速度变化量的大小为 ，方向为竖直向下12. 如图5所示，飞机距离地面高500m，水平飞行速度为v1100m/s，追击一辆速度为v220m/s同向行驶的汽车，欲使投弹击中汽车，则飞机应在距汽车水平距离x800m远处投弹.（g10m/s2）x1ABx2AB图7v1v2图5图613. 如图6所示为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中方格的边长为5cm，如果取g10m/s2,那么（1）闪光频率是10z.（2）小球运动的水平分速度为1.5m/s.（3）小球经过点时速度的大小为2.5m/s.14. 一个同学做研究平抛物体运动实验时，只在纸上记下了重垂线的方向，忘记在纸上记下斜槽末端位置，并只在坐标上描出了如图7所示的曲线.现在在曲线上取、两点，用刻度尺分别量出它们到y轴的距离AAx1,BBx2,以及的竖直距离h.则小球抛出时的初速度v0 三、计算题15. 、两小球同时从距地面高为h15m处的同一点抛出，初速度大小均为v010m/s.球竖直向下抛出，球水平抛出，（空气阻力不计，g取10m/s2）.求：（1）球经多长时间落地？（2）球落地时，、两球间的距离是多少？解：（1）球做竖直下抛运动，由平抛运动规律可知 联立方程解得： （2）球做平抛运动，由平抛运动规律可知 联立方程解得：x10m、y5m此时，球与球的距离为：所以，球经1s落地；球落地时，球与球的距离.aL图816. 跳台滑雪是勇敢者的运动，它是利用依山势特别建造的跳台进行的，运动员穿着专用滑雪板峭带雪杖在助滑路上取得高速后起跳，在空中飞行一段距离后着陆，这项运动极为壮观，设一位运动员由a点沿水平方向跃起，到b点着陆，如图8所示测得ab间距离40m，山坡倾角300,试计算运动员起跳的速度和他在空中飞行的时间.（不计空气阻力，g取10m/s2）解：由题意知，运动员起跳后做平抛运动，由平抛运动规律可知：水平位移xv0tcos 竖直位移ygt2/2sin 题中已知L40m，300联立方程解得：，t=2s所以，运动员起跳的速度为，他在空中运动的时间为t=2s.v0图917. 如图9所示，与水平面成角将一小球以v02m/s的初速度抛出（不计空气阻力，g取10m/s2）求：（1）抛出多长时间小球距水平面最远？最远距离为多少？（2）角为多少度时,小球具有最大射程?,最大射程为多少?解：（1）小球抛出后做斜抛运动，以抛出点为坐标原点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴建立直角坐标系，当小球在竖直方向上的分速度为零时，小球达到最高点，即，解得此时小球距地面高度为（2）设小球做斜抛运动的水平最大射程为x当小球在竖直方向上的位移为零时，即解得时，小球的水平最大射程为即当角为450时,x有最大射程xmax=0.4m图10y18. 某同学在做平抛运动实验时，不慎未定好原点，只画出了竖直线，而且只描出了平抛物体的后一部分轨迹，如图10所示，依此图只用一把刻度尺，如何计算出平抛物体的初速度v0？解：在轨迹上取两两水平距离相等的三点、，、点与点的竖直距离分别为y1、y2，如图所示.xxy2y1y设物体由运动到的时间为T，有： 联方方程解得：v乙v乙合v甲合v甲v水19. 甲乙两船在静水中的速度分别是v甲的v乙，两船从同一渡口的河对岸划去，已知甲船以最短时间过河，乙船以最短航程过河，结果两船抵达对岸的地点恰好相同，求甲、乙两船渡河所用的时间之比.解：设河水速度为v水，由题信息可知，两船在河水的合速度方向相同且，如图所示，则有： 两船在河对岸同一点靠岸则有：联立方程和解得：由图中几何关系可得：两边平方整理得：即：联立方程和解得：所以，甲、乙两船渡河所用的时间之比为