2020高中物理 第五章 曲线运动 第2节 平抛运动课件 新人教版必修2

第五章曲线运动第二节平抛运动•素养目标定位※知道抛体运动的概念及受力特点※知道研究平抛运动的方法——运动的合成与分解法※※掌握平抛运动的规律，会用平抛运动的知识处理实际问题•素养思维脉络课前预习反馈•1．抛体运动•(1)定义：以一定的速度将物体抛出，物体只受________作用的运动。•(2)特点：①具有一定__________；②只受________作用。•2．平抛运动•(1)定义：初速度沿________方向的抛体运动。•(2)特点：①初速度沿____________；②只受________作用。•(3)研究方法：•平抛运动可分解为水平方向的________________和竖直方向的________________。知识点1抛体运动重力初速度重力水平水平方向重力匀速直线运动自由落体运动知识点2平抛运动的速度1．水平方向不受力，为____________运动。vx＝v0。2．竖直方向只受重力，为____________运动。vy＝gt。3．合速度大小：v＝v2x＋v2y＝______________方向：tanθ＝vyvx＝____________θ是v与水平方向的夹角匀速直线自由落体v20＋gt2gtv0•1．水平位移•x＝______。•2．竖直位移•y＝________。•3．合位移的大小•s＝__________。知识点3平抛运动的位移v0t12gt2x2＋y24．合位移的方向tanα＝yx＝______(α是位移与水平方向的夹角)5．运动的轨迹平抛运动的轨迹是一条________线。gt2v0抛物•1．定义•初速度沿__________或__________方向的抛体运动。•2．斜抛运动的特点：水平方向速度________，竖直方向仅受________，加速度为g。•3．性质•(1)水平方向：物体做________直线运动，初速度vx＝_________。•(2)竖直方向：物体做竖直上抛或竖直下抛运动，初速度vy＝_________。知识点4斜抛运动斜向上斜向下不变重力匀速v0cosθv0sinθ•『判一判』•(1)抛体运动一定是曲线运动。()•(2)抛体运动一定是匀变速运动。()•(3)物体以某初速度做平抛运动时，时间越长，速度越大。()•(4)平抛运动物体的速度方向与水平方向的夹角越来越大，若足够高，速度方向最终可能竖直向下。()•(5)斜上抛运动的物体到达最高点时，速度为零。()•(6)斜抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动。()辨析思考×√√××√•『选一选』•(2019·河南省洛阳市高一下学检测)蹲在树枝上的一只松鼠看到一个猎人正在用枪水平对准它，就在子弹出枪口时，松鼠开始逃跑，下述各种运动方式中，松鼠能逃脱被击中厄运的是(设树枝足够高)()•A．自由落下•B．竖直上跳•C．迎着枪口，沿AB方向水平跳离树枝•D．背着枪口，沿AC方向水平跳离树枝•解析：因为子弹做平抛运动，其竖直方向做自由落体运动，所以松鼠只有竖直上跳才不会被击中，故选B。B•『想一想』•如图所示，一个电影替身演员准备跑过一个屋顶，然后水平跳跃并离开屋顶，在下一个建筑物的屋顶上着地。如果他在屋顶跑动的最大速度是4.5m/s，那么他能安全跳过去吗？•答案：不能解析：根据y＝12gt2，当他降落在下一个屋顶时，下落的高度y＝4.9m，所用时间t＝2yg＝2×4.99.8s＝1.0s，最大水平位移：x＝vmt＝4.5×1.0m＝4.5m6.2m，所以他不能安全到达下一个屋顶。课内互动探究探究一平抛运动的理解•如图所示，一人正练习投掷飞镖，不计空气阻力。请思考：•(1)飞镖投出后做什么运动，加速度的大小和方向如何？•(2)飞镖的运动是一种怎样的运动？1提示：(1)飞镖将做平抛运动，只受到重力作用，加速度等于重力加速度，方向向下；(2)因飞镖的加速度为一恒量，故飞镖的运动是匀变速曲线运动。•1．物体做平抛运动的条件•物体的初速度v0方向水平，且只受重力作用。•2．平抛运动的性质•加速度为g的匀变速曲线运动。•3．平抛运动的四个特点特点理解理想化特点物理上提出的抛体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。加速度特点平抛运动的加速度恒定，始终等于重力加速度，大小和方向都不变，所以平抛运动是匀变速运动。特点理解速度变化特点由Δv＝gΔt，任意两个相等的时间间隔内速度的变化相同，方向竖直向下，如图所示。位移变化的特点(1)任意相等时间间隔内，水平位移相等，即Δx＝v0Δt。(2)连续相等的时间间隔Δt内，竖直方向上的位移差不变，即Δy＝gΔt2。•(多选)物体在做平抛运动时，在相等时间内，下列哪些物理量相等()•A．速度的增量B．加速度•C．位移的增量D．位移AB典例1解题指导：只受重力→加速度恒定→速度如何变化→位移如何变化解析：平抛运动是匀变速曲线运动，加速度是恒定的，B正确；平抛运动在任意相等时间间隔Δt内的速度改变量均竖直向下，且Δv＝Δvy＝g·Δt，A正确；在相等时间间隔Δt内，水平位移x＝v0Δt相等，而竖直位移y＝vΔt＋12gΔt2是随时间增大的，所以位移不是均匀变化的，C、D错误。•〔对点训练1〕(多选)将一只小球水平抛出，小球在空中依次飞过1号、2号、3号三个完全相同的窗户，图中曲线为小球在空中运行的轨迹。•若不计空气阻力的影响，以下说法正确的是()•A．小球做匀变速曲线运动•B．小球通过1号窗户所用的时间最长•C．小球通过3个窗户速度的变化一样快•D．3个窗户所截得的小球运动轨迹相同ABC•解析：小球运动过程的加速度不变且轨迹为曲线，故A正确；小球通过窗户所用的时间决定于竖直方向的分速度，而小球在竖直方向上做自由落体运动，速度越来越大，故可知，通过三个窗户所用的时间t1t2t3，所以选项B正确；因为加速度相同，所以小球通过3个窗户速度的变化一样快，选项C正确；由平抛运动特点可知，合速度的方向不同，故运动轨迹不同，所以，选项D错误。探究二平抛运动的规律•用枪水平地射击一个靶子(如图所示)，设子弹从枪口水平射出的瞬时，靶子从静止开始自由下落，子弹能射中靶子吗？为什么？•提示：能够射中。子弹做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，相同时间内与靶子下落的高度相同，故能够射中靶子。21．研究方法平抛运动是曲线运动化曲为直运动分解水平方向的匀速直线运动竖直方向的自由落体运动•2．运动规律速度位移水平分运动水平速度vx＝v0水平位移x＝v0t竖直分运动竖直速度vy＝gt竖直位移y＝12gt2合运动大小：v＝v20＋gt2方向：与水平方向夹角为θ，tanθ＝vyvx＝gtv0大小：s＝x2＋y2方向：与水平方向夹角为α，tanα＝yx＝gt2v0图示3.平抛运动中的几个有用结论(1)运动时间t＝2hg，即平抛物体在空中的飞行时间仅取决于下落的高度，与初速度v0无关。(2)落地的水平距离sx＝v02hg，即水平距离与初速度v0和下落高度h有关，与其他因素无关。(3)落地速度vt＝v20＋2gh，即落地速度也只与初速度v0和下落高度h有关。(4)做平抛(或类平抛)运动的物体在任意时刻，任意位置处，设其末速度方向与水平方向的夹角为θ，位移与水平方向的夹角为α，则有tanθ＝2tanα。•4．平抛运动中的临界与极值问题•(1)通过关键词来判断临界点、极值点•①有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼，明显表明题述的过程中存在着临界点。•②若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语，表明题述的过程中存在着“起止点”，而这些“起止点”往往就是临界点。•③若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼，表明题述的过程中存在着极值，这些极值点也往往是临界点。•(2)分析处理方法•①确定临界状态及临界轨迹，并由此列出符合临界条件的物理方程。•②注意恰当运用数学知识分析求解临界与极值问题。•如图所示，排球场总长为18m，设网的高度为2m，运动员站在离网3m远的线上正对球网竖直跳起把球水平击出(g取10m/s2)：典例2(1)设击球点的高度为2.5m，问球被水平击出时的速度在什么范围内才能使球既不触网也不出界？(2)若击球点的高度等于某个值，那么无论球被水平击出时的速度多大，球不是触网就是出界，试求出此高度。•解题指导：分析排球运动的物理情景，运用平抛运动规律，找准触网和出界的临界条件。•(1)由高度可以确定平抛的时间，水平位移不同确定初速度的范围；(2)临界情况是球刚好从球网上过去，落地时又刚好压底线。解析：(1)如图所示排球恰不触网时其运动轨迹为Ⅰ。排球恰不出界时其运动轨迹为Ⅱ，根据平抛运动的规律：s＝v0t和h＝12gt2，可得当排球恰不触网时有：s1＝3m＝v1t1，h1＝2.5m－2m＝0.5m＝12gt21可解得：v1＝310m/s≈9.5m/s当排球恰不出界时有s2＝3m＋9m＝v2t2，h＝2.5m＝12gt22可解得：v2＝122m/s≈17m/s所以既不触网也不出界的速度范围是9．5m/sv17m/s(2)如图所示为排球恰不触网也恰不出界的临界轨迹。设击球点高度为h′，根据平抛运动的规律有：s1＝3m＝vt′1，h′1＝h′－2m＝12gt′21s2＝3m＋9m＝vt′2h2＝h′＝12gt′22联立以上四式可得：h′≈2.13m。•答案：(1)9.5m/sv17m/s(2)2.13m•〔对点训练2〕(2019·石家庄市高一上学期期末)“套圈”是老少皆宜的游戏。如图所示，将A、B、C三个套圈分别以速度v1、v2、v3水平抛出，都能套中地面上的同一玩具，已知套圈A、B抛出时距玩具的水平距离相等，套圈A、C抛出时在同一高度，设套圈A、B、C在空中运动时间分别为t1、t2、t3。不计空气阻力，下列说法正确的是()•A．v1与v2一定相等•B．v2一定大于v3•C．t1与t3一定相等•D．t2一定大于t3C解析：套圈做平抛运动，竖直分运动是自由落体运动，根据h＝12gt2，有：t＝2hg，故t1＝t3＞t2，故C正确，D错误；AB水平分位移相同，由于t1＞t2，根据x＝v0t，有：v1＜v2；由于t1＝t3，x1＜x3，根据x＝v0t，有：v1＜v3；v2和v3关系不能确定，故AB错误；故选C。核心素养提升•1．建模背景：物体以一定的初速度开始运动，受到的合外力恒定且垂直于初速度。这样的运动都可以称为类平抛运动。•2．模型特点：•(1)初速度的方向不一定是水平方向。•(2)合力的方向不一定竖直向下，但一定与初速度方向垂直。•(3)加速度不一定等于重力加速度g，但应恒定不变。•(4)类平抛运动可看成是沿初速度方向的匀速直线运动和垂直初速度方向的从静止开始的匀加速直线运动的合运动。类平抛运动模型•如图所示，将质量为m的小球从倾角为θ的光滑斜面上A点以速度v0水平抛出(即v0∥CD)，小球运动到B点，已知A点的高度为h，则小球到达B点时的速度大小为多少？案例解析：小球在光滑斜面上做类平抛运动，沿斜面向下的加速度a＝gsinθ，由A运动至B的时间为t沿斜面向下的位移为hsinθ＝12at2所以t＝2hasinθ＝1sinθ2hg小球到达B点的水平速度为v0，沿斜面向下的速度为vy＝at＝gsinθ·1sinθ2hg＝2gh故小球在B点的速度大小为v＝v20＋v2y＝v20＋2gh答案：v20＋2gh