2020版新教材高中物理 2.2 平抛运动课件 鲁教版必修2

第2节平抛运动一、什么是平抛运动【思考】水平打出的羽毛球是否做平抛运动?(忽略空气阻力)提示:可以认为羽毛球做平抛运动。1.概念:物体以一定的初速度沿_________(选填“水平方向”或“竖直方向”)抛出,只在_____(填物体所受的某种力)作用下所做的运动,叫作平抛运动。2.运动轨迹:平抛运动的轨迹是一条_______。水平方向重力抛物线二、平抛运动的规律1.平抛运动的特点:(1)水平方向:不受力,做_____________。(2)竖直方向:只受重力,做_____________。2.平抛运动的速度:(1)水平方向:_____,即沿水平方向的_____________。(2)竖直方向:_____,即沿竖直方向的_____________。匀速直线运动自由落体运动vx=v0匀速直线运动vy=gt自由落体运动3.平抛运动的位移:(1)水平方向:_____。(2)竖直方向:________。x=v0t21ygt2一平抛运动的特点1.物体做平抛运动的条件:物体的初速度v0方向水平且不等于零,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.平抛运动的三个特点:(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,且重力与速度不共线。(3)速度变化特点:任意两个相等的时间间隔内速度的变化相同,Δv=gΔt,方向竖直向下,如图所示。4.平抛运动的轨迹:由x=v0t,y=gt2得y=x2,为抛物线方程,其运动轨迹为抛物线。1220g2v【典例示范】关于平抛运动,下列说法中正确的是世纪金榜导学号()A.平抛运动是一种变加速运动B.做平抛运动的物体加速度随时间逐渐增大C.做平抛运动的物体每秒内速度增量相等D.做平抛运动的物体每秒内位移增量相等【解析】选C。平抛运动只受重力,故根据牛顿第二定律,加速度的大小和方向都不变,是一种匀变速曲线运动,故A、B错误;由于平抛运动的加速度恒定,故速度每秒的增加量相同,大小为10m/s,方向为竖直向下,故C正确;平抛运动水平分运动为匀速运动,竖直分运动为自由落体运动,有x=v0t,y=gt2,故合位移为:s=,每秒增量不相等,故D错误。所以选C。1222201(vt)(gt)2【误区警示】平抛运动的三点注意(1)平抛运动是变速运动,也是匀变速曲线运动。(2)平抛运动速度变化,但加速度保持不变。(3)平抛运动位移的大小、方向都不断变化,其方向与速度方向不一致。【素养训练】1.下列哪个运动是平抛运动()A.随电梯一起运动的物体的运动B.水平抛向空中的细绳的运动C.水平抛向空中的纸片的运动D.水平抛向空中的铅球的运动【解析】选D。做平抛运动的物体要同时满足两个条件:(1)初速度水平;(2)只受重力作用。显然选项A不满足,选项B、C中物体所受空气阻力不能忽略,只有选项D中物体所受空气阻力可忽略,可看作平抛运动。2.如图所示,在光滑的水平面上有一小球A以初速度v0运动,同时刻在它的正上方有一小球B也以初速度v0水平抛出,并落于C点,则()A.小球A先到达C点B.小球B先到达C点C.小球A、B同时到达C点D.条件不足,无法确定哪个小球先到达C点【解析】选C。B球做平抛运动,在水平方向上做匀速直线运动,可知相同时间内水平位移和A球的水平位移相等,可知两球同时到达C点。故C正确,A、B、D错误。【补偿训练】1.如图所示,某同学让带有水的伞绕伞柄旋转,可以看到伞面上的水滴沿伞边水平飞出。若不考虑空气阻力,水滴飞出后在空中的运动是()A.匀速直线运动B.平抛运动C.自由落体运动D.圆周运动【解析】选B。若不考虑空气阻力,由于惯性,水滴在水平方向上做匀速直线运动,竖直方向上只受重力做自由落体运动,因此水滴飞出后在空中做平抛运动。B正确。2.从水平匀速飞行的直升机上向外自由释放一个物体,不计空气阻力,在物体下落过程中,下列说法正确的是()A.从飞机上看,物体静止B.从飞机上看,物体始终在飞机的后方C.从地面上看,物体做平抛运动D.从地面上看,物体做自由落体运动【解析】选C。在匀速飞行的直升机上释放物体,物体有水平速度,故从地面上看,物体做平抛运动,C对、D错;直升机的速度与物体水平方向上的速度相等,故物体始终在直升机的正下方,且相对直升机的竖直位移越来越大,A、B错。二平抛运动的规律1.平抛运动的规律:2.平抛运动的时间和水平射程:(1)飞行时间:由于平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动,有h=gt2,故t=,即平抛物体在空中的飞行时间取决于下落高度h,与初速度v0无关。122hg(2)水平射程:由于平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动,故平抛物体的水平射程即落地点与抛出点间的水平距离x=v0t=v0,即水平射程与初速度v0和下落高度h有关,与其他因素无关。2hg3.平抛运动的两个重要推论:(1)做平抛(或类平抛)运动的物体任一时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点,如图中A点和B点所示。(2)做平抛(或类平抛)运动的物体在任一时刻任一位置处,设其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tanθ=2tanα。【思考·讨论】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?(科学思维)提示:能够射中。因为子弹做平抛运动,可以把它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,靶子从静止开始自由下落,相同时间内子弹与靶子下落的高度相同,故能够射中靶子。【典例示范】如图所示,在高15m的平台上,有一个小球被细线拴在墙上,球与墙之间有一被压缩的轻弹簧,当细线被烧断时,小球被弹出,不计一切阻力,(g=10m/s2)则:世纪金榜导学号(1)小球在空中运动的时间是多少?(2)已知小球落地时速度方向与水平方向成60°角,求小球被弹簧弹出时的速度大小。(3)在(2)的条件下,小球落地时在水平方向的位移多大?【解析】(1)根据竖直方向的自由落体运动h=gt2,所以t==s。(2)把速度进行分解,tan60°=,所以v0==10m/s。(3)由水平方向为匀速直线运动得水平距离x=v0t=10m。答案:(1)s(2)10m/s(3)10m2hg123yx0vgtvvgttan60333【规律方法】平抛运动中时间的求解方法(1)位移法:利用水平位移或竖直位移求解时间,由平抛运动的时间等于各分运动的时间,根据水平方向x=v0t,得t=,或根据竖直方向h=gt2,得t=。(2)速度法:利用速度求解时间,先求出竖直分速度,由于竖直方向为自由落体运动,则有vy=gt,故t=。0xv122hgyvg(3)推论法:利用匀变速直线运动的推论Δh=gT2求解时间。【素养训练】1.(多选)刀削面是西北人喜欢的面食之一,因其风味独特,驰名中外。刀削面全凭刀削,因此得名。如图所示,将一锅水烧开,拿一块面团放在锅旁边较高处,用一刀片飞快地削下一片片很薄的面片,面片便飞向锅里,若面团到锅的上沿的竖直距离为0.8m,最近的水平距离为0.5m,锅的半径为0.5m。要想使削出的面片落入锅中,则面片的水平速度可以是下列选项中的哪些(g取10m/s2)世纪金榜导学号()A.1.5m/sB.2.5m/sC.3.5m/sD.4.5m/s【解析】选A、B、C。由h=gt2得t=0.4sv1==1.25m/s,v2==3.75m/s所以1.25m/sv03.75m/s。故选A、B、C。12LtL2Rt2.如图所示,在水平路面上一运动员驾驶摩托车跨越壕沟,壕沟两侧的高度差为0.8m,水平距离为8m,则运动员跨过壕沟的初速度至少为(g取10m/s2)()A.0.5m/sB.2m/sC.10m/sD.20m/s【解析】选D。根据x=v0t,y=gt2,将已知数据代入可得v0=20m/s,故选D。12【补偿训练】传送带以v=6m/s的速度顺时针转动,一小物块轻轻放在传送带左端B点,然后在传送带的带动下,从传送带右端的C点水平抛出,最后落到地面上的D点,已知传送带长度L=18m,物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.3(g取10m/s2)。(1)求物块在传送带上运动的时间。(2)若物块在D点的速度方向与地面夹角为α=53°,求C点到地面的高度和C、D两点间的水平距离。【解析】(1)设物块在传送带上的加速度为a,经过t1时间与传送带速度相同,因为a=μg=3m/s2由运动学公式v=at1得:t1=2s设物块在t1时间内的位移为x,由x=得:x=6m因为xL,所以物块还将在传送带上做一段匀速运动,设匀速运动的时间为t2,由L-x=vt2得:t2=2s则物块在传送带上运动的时间为t=t1+t2=4s211at2(2)因为tanα=,所以vDy=8m/s由=2gh得:h=3.2m设平抛的时间为t3,由vDy=gt3得:t3=0.8s则平抛的水平位移:x′=vt3=4.8m答案:(1)4s(2)3.2m4.8mDyvv2Dyv【拓展例题】考查内容:类平抛运动的分析【典例】质量为m的飞机以水平初速度v0飞离跑道后逐渐上升,若飞机在此过程中水平速度保持不变,同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其他力的合力提供,不含重力)。今测得当飞机在水平方向的位移为l时,它的上升高度为h,如图所示,求:(1)飞机受到的升力大小。(2)上升至h高度时飞机的速度。【解析】(1)飞机水平方向速度不变,则有l=v0t竖直方向上飞机加速度恒定,则有h=at2联立得a=,根据牛顿第二定律F-mg=ma,得飞机受到的升力F=mg+ma=mg(1+)122022hvl2022hvgl(2)由题意将此运动分解为水平方向速度为v0的匀速直线运动,l=v0t;竖直方向为初速度为0,加速度a=的匀加速直线运动。上升到h高度其竖直速度vy=,所以上升至h高度时其速度2022hvl20022hv2hv2ah2hll222200yvvvv4hll如图所示,tanθ=,方向与v0成θ角,θ=arctan。答案:(1)mg(1+)(2),方向与v0成θ角,θ=arctan2022hvgl220v4hlly0v2hvl＝2hl2hl【课堂回眸】