2020版高中物理 第一章 抛体运动 3.1 平抛运动的规律课件 教科版必修2

3.平抛运动第1课时平抛运动的规律一、平抛运动1.平抛运动:将物体以一定的初速度沿_________(选填“水平方向”或“竖直方向”)抛出,不考虑空气的阻力,物体只在_____(填物体所受的某种力)作用下所做的运动。水平方向重力2.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_____________。匀速直线运动自由落体运动二、平抛运动的规律1.速度关系:2.位移关系:3.运动轨迹:平抛运动的轨迹是一条_______(选填“直线”或“抛物线”)。抛物线一平抛运动的性质与特点1.物体做平抛运动的条件:(1)物体的初速度v0方向水平且不等于零。(2)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【思考·讨论】战争时期,飞机投弹是一种危害面很大的武器,飞行员扔下的炸弹做的是什么运动?应该如何分析该运动?(模型建构)提示:以地面为参考系,炸弹做平抛运动。【典例示范】对于平抛运动,下列说法正确的是()A.平抛运动是加速度大小不变、方向改变的曲线运动B.做平抛运动的物体,在任何相等的时间内速度的增量都是不等的C.平抛运动可以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D.落地时间和落地时的速度只与抛出点的高度有关【解析】选C。平抛运动的物体只受重力,加速度为g,保持不变,大小不变,方向不变,做匀变速曲线运动,故A错误。做平抛运动的物体的加速度不变,在任何相等的时间内速度的增量是相等的,故B错误。平抛运动只受重力,可以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,故C正确。落地时间只与抛出点的高度有关。落地时的速度与初速度、高度都有关,故D错误。所以选C。【定向训练】1.(多选)关于平抛运动,下列说法正确的是()A.平抛运动是一种在恒力作用下的曲线运动B.平抛运动的速度方向与恒力方向的夹角保持不变C.平抛运动的速度大小是时刻变化的D.平抛运动的速度方向与加速度方向的夹角一定越来越小【解析】选A、C、D。平抛运动的物体只受重力作用,故A正确;平抛运动是曲线运动,速度时刻变化,由v=知,合速度v在增大,故C正确;对平抛物体的速度方向与加速度方向的夹角,有tanθ=,因t一直增大,所以tanθ变小,θ变小,故D正确,B错误。2220vgt00yvvvgt＝2.(多选)关于平抛运动的物体,以下说法正确的是()A.做平抛运动的物体,速度和加速度都随时间的增加而增大B.做平抛运动的物体仅受到重力的作用,所以加速度保持不变C.平抛物体的运动是匀变速运动D.平抛物体的运动是变加速运动【解析】选B、C。做平抛运动的物体,速度随时间不断增大,但由于只受恒定不变的重力作用,所以加速度是恒定不变的,故A错误,B正确;平抛运动是加速度恒定不变的曲线运动,所以它是匀变速曲线运动,故C正确,D错误。【补偿训练】1.物体做平抛运动时,描述物体在竖直方向上的分速度vy随时间变化规律的图线是图中的(取竖直向下为正方向)()【解析】选D。平抛运动的竖直分运动是自由落体运动,竖直分速度vy=gt,竖直方向上的分速度vy随时间变化的图线应是过原点的一条倾斜直线,选项D正确。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.两球同时到达c点D.不能确定a、b球到达c点的先后顺序【解析】选C。做平抛运动的小球b在水平方向上的运动与小球a同步,b球落地前两球一直在同一竖直线上,两球同时到达c点,C正确。3.做平抛运动的物体,每秒内的速度增量()A.大小相等,方向相同B.大小不等,方向不同C.大小相等,方向不同D.大小不等,方向相同【解析】选A。平抛运动是匀变速运动,加速度为重力加速度,速度的改变量为Δv=gΔt,故做平抛运动的物体每秒速度的增量大小为9.8m/s,方向竖直向下,A正确。二平抛运动的规律任务1平抛运动的研究方法1.平抛运动的研究方法:研究曲线运动通常采用“化曲为直”的方法。即将平抛运动分解为竖直方向上的自由落体运动和水平方向上的匀速直线运动。2.平抛运动的规律:【思考·讨论】滑板运动员以速度v0从离地高度为h的平台末端水平飞出,落在水平地面上。忽略空气阻力,运动员和滑板可视为质点。运动员在落地之前,速度怎么变化?(模型建构)提示:运动员的速度方向时刻变化,速度大小越来越大。典例示范1(2019·泰州高一检测)关于做平抛运动的物体,下列说法正确的是世纪金榜导学号()A.加速度时刻变化B.速度时刻变化C.距地面同一高度平抛两个物体,它们落地的速度一定相同D.距地面同一高度平抛两个物体,它们落地的时间一定不同【解析】选B。平抛物体的加速度等于重力加速度,方向竖直向下,加速度恒定不变,故A错误;平抛物体是曲线运动,速度的方向时刻变化,速度是矢量,所以速度时刻变化,故B正确;距地面同一高度平抛两个物体,落地的竖直分速度相同,因为水平速度不确定,所以落地速度不一定相同,故C错误;距地面同一高度平抛两个物体,落地时间一定相同,故D错误。所以选B。任务2利用结论求平抛运动问题1.平抛运动的时间:由y=gt2得t=,可知做平抛运动的物体在空中运动的时间只与下落的高度有关,与初速度的大小无关。122yg2.平抛运动的水平位移:由x=v0t=v0知,做平抛运动的物体的水平位移由初速度v0和下落的高度y共同决定。3.落地速度:v=,即落地速度由初速度v0和下落的高度y共同决定。2yg2220y0vvv2gy4.速度方向的特点:如图所示,从O点抛出的物体经时间t到达P点,速度的反向延长线交OB于A点。则OB=v0tAB=可见AB=OB,所以A为OB的中点。220x0yvvPB111gtgtvttan2v2gt2。125.平抛运动的两个偏向角的特点:若平抛运动的速度偏向角为θ,如图所示,则tanθ=。yx0vgtvv平抛运动的位移偏向角为α,则tanα=可见位移偏向角与速度偏向角不等,tanθ=2tanα。2001gtygt2xvt2v典例示范2为了研究平抛物体的运动,一名男生和一名女生站在操场的主席台上，先后从同一位置,各自向空旷的操场水平同向抛出一个小球①,两小球恰好落到操场上的同一点②。若男生的身高高于女生的身高,男生抛出的小球高度高于女生抛出的小球的高度③，下列说法正确的是（）A.两小球在空中运动的时间相同B.女生抛出的小球水平速度大于男生抛出的小球水平速度C.两小球落地时,速度方向与水平方向的夹角相同D.两小球落地时,两小球在水平方向的速度相等【审题关键】序号信息提取①小球做平抛运动②小球的落地点相同,水平位移相同③男生扔的小球竖直位移大于女生扔的小球【解析】选B。根据竖直方向的运动规律可知,两小球在空中运动的时间不相同,男生抛出的小球运动时间比女生抛出的小球运动时间长,故A错误;小球在水平方向做匀速直线运动,女生抛出的小球水平速度大于男生抛出的小球水平速度,故B正确、D错误;两小球落地时,设速度方向与水平方向的夹角为θ,则tanθ=,所以两小球落地时,速度方向与水平方向的夹角男生的大,故C错误。故选B。yy00vvt2hvvtx【定向训练】1.两个物体做平抛运动的初速度之比为2∶1,若它们的水平射程相等,则它们的抛出点离地面高度之比为()A.1∶2B.1∶C.1∶4D.4∶12【解析】选C。设物体被抛出时的高度为h,初速度为v,则由h=gt2得运动时间t=,水平射程x=vt=v,根据题意得,故h1∶h2=v22∶v12=1∶4,C选项正确。122hg2hg12122h2hvvgg2.(多选)如图所示,在网球的网前截击练习中,若练习者在球网正上方距地面H处,将球以速度v沿垂直球网的方向击出,球刚好落在底线上。已知底线到网的距离为L,重力加速度为g,将球的运动视作平抛运动,下列叙述正确的是()A.球的速度v等于B.球从击出至落地所用时间为C.球从击球点至落地点的位移等于LD.球从击球点至落地点的位移与球的质量有关gL2H2Hg【解析】选A、B。由平抛运动规律知,H=gt2,得t=,故B正确。球在水平方向做匀速直线运动,由x=vt得,v=故A正确。击球点到落地点的位移大小为,且与球的质量无关,故C、D错误。122HgxLgLt2H2Hg＝＝，22HL【补偿训练】1.(多选)对做平抛运动的物体,若g已知,再给出下列哪组条件,可确定其初速度大小()A.水平位移B.下落高度C.落地时速度的大小和方向D.落地时位移的大小和方向【解析】选C、D。平抛运动的物体水平方向为匀速直线运动,竖直方向为自由落体运动。已知落地时速度的大小和方向,则初速度为落地速度的水平分速度,故C正确;若知道物体落地时位移s的大小和方向,设位移与水平方向的夹角为α,则scosα=v0t,ssinα=gt2,两式联立可求出初速度的大小,故A、B错,D正确。122.如图所示,墙壁上落有两只飞镖,它们是从同一位置水平射出的,飞镖甲与竖直墙壁成α=53°角,飞镖乙与竖直墙壁成β=37°角,两者相距为d。假设飞镖的运动是平抛运动,求射出点离墙壁的水平距离。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)【解析】设射出点P离墙壁的水平距离为L,飞镖甲下降的高度为h1,飞镖乙下降的高度为h2,根据平抛运动的重要推论可知,两飞镖速度的反向延长线一定通过水平位移的中点Q,如图所示,由此得代入数值得:L=。答案:LLcotcotd22－＝，24d724d7三平抛运动与斜面相结合1.两类常见情况:(1)做平抛运动的物体垂直打在斜面上,此时物体的合速度与竖直方向的夹角等于斜面的倾角。(2)物体从斜面上某一点水平抛出以后又重新落在斜面上,此时平抛运动物体的合位移与水平方向的夹角等于斜面的倾角。2.求解方法:(1)对于垂直打在斜面上的平抛运动,画出速度分解图;对于重新落在斜面上的平抛运动,画出位移分解图。(2)确定合速度(或合位移)与水平方向的夹角,利用夹角确定分速度(或分位移)的关系。(3)再结合平抛运动在水平方向和竖直方向的位移公式或速度公式列式求解。【典例示范】一个以v0的水平初速度抛出的物体,飞行一段时间后,垂直撞在倾角为θ的斜面上,求物体完成这段飞行的时间是多少?世纪金榜导学号【解析】物体撞在斜面上的速度与斜面垂直,将该速度分解,如图所示:则tanθ=,所以t=。答案:0xyvvvgt0vgtan0vgtan【定向训练】1.如图所示,斜面AC与水平方向的夹角为α,在A点正上方与C等高处水平抛出一小球,其速度垂直于斜面落到D点,则CD与DA的比为()A.B.C.D.1tan12tan21tan212tan【解析】选D。设小球水平方向的速度为v0,将D点的速度进行分解,水平方向的速度等于平抛运动的初速度,通过几何关系求解,得竖直方向的末速度为v2=,设该过程用时为t,则DA间水平距离为v0t,故DA=;CD间竖直距离为,故CD=,得,故选D。0vtan0vtcos2vt22vt2sin2CD1DA2tan＝2.(多选)(2019·全国卷Ⅱ)如图(a),在跳台滑雪比赛中,运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台起跳,每次都从离开跳台开始计时,用v表示他在竖直方向的速度,其v-t图像如图(b)所示,t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻。()A.第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小B.第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第