2020版高考物理总复习 第四章 第2节 平抛运动课件

第2节平抛运动基础过关考点研析素养提升基础过关紧扣教材·自主落实一、平抛运动1.定义:以一定的初速度沿水平方向抛出的物体只在作用下的运动.2.性质:平抛运动是加速度为g的曲线运动,其运动轨迹是.3.平抛运动的条件:(1)v0≠0,沿方向;(2)只受作用.基础知识重力匀加速抛物线水平重力二、平抛运动的规律1.研究方法:平抛运动通常分解为水平方向的运动和竖直方向的运动.如图所示.匀速直线自由落体2.基本规律(1)位移关系22xy212gt02gtv(2)速度关系(3)轨迹方程:y=.22xyvvgt0gtv2202gxv自主探究将一个物体以初速度v0从h的高度水平抛出,不计空气阻力(重力加速度为g).则(1)物体从抛出到落地过程中速度v=v0+gt吗?(2)相同时间内速度的变化量有何特点?答案:(1)v≠v0+gt;(2)总是相等.三、斜抛运动1.定义:将物体以初速度v0沿斜向上方或斜向下方抛出,物体只在作用下的运动.2.性质:加速度为的匀变速曲线运动,轨迹是.3.研究方法:斜抛运动可以看做水平方向的运动和竖直方向的运动的合运动.重力重力加速度g抛物线匀速直线匀变速直线过关巧练1.思考判断(1)以一定的初速度水平抛出的物体的运动是平抛运动.()×(2)做平抛运动的物体的速度方向时刻在变化,加速度方向也时刻在变化.()(3)做平抛运动的物体初速度越大,水平位移越大.()(4)做平抛运动的物体,初速度越大,在空中飞行时间越长.()(5)无论平抛运动还是斜抛运动,都是匀变速曲线运动.()××√×2.在水平地面上方某处将物体沿水平方向抛出,不计空气阻力的影响,对于物体在下落过程中的下列说法,其中正确的是()A.物体的加速度逐渐减小B.物体运动的时间只由高度决定C.物体落地的位置与初速度无关D.物体落地时的速度方向竖直向下B解析:物体沿水平方向抛出,不计空气阻力的影响,只受重力作用,则物体的加速度a=g,选项A错误;由平抛运动规律得,物体运动的时间t=2hg,故物体下落的时间只由高度决定,选项B正确;物体落地的水平位移x=v0t=v02hg,故物体落地的位置与初速度、下落的高度有关,选项C错误;物体落地时的速度为v0,vy的矢量和,方向斜向下,选项D错误.3.[人教版必修2·P10·“做一做”改编](多选)为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动,用如图所示的装置进行实验.小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开,自由下落.关于该实验,下列说法正确的有()A.两球的质量应相等B.两球同时落地C.应改变装置的高度,多次实验D.实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动BC解析:小锤打击弹性金属片后,A球做平抛运动,B球做自由落体运动.A球在竖直方向上的运动情况与B球相同,做自由落体运动,因此两球同时落地.实验时,需A,B两球从同一高度开始运动,对质量没有要求,但两球的初始高度及击打力度应该有变化,实验时要进行多次得出结论.本实验不能说明A球在水平方向上的运动性质,故选项B,C正确,A,D错误.考点研析核心探究·重难突破考点一平抛运动基本规律的应用1.飞行时间由t=2hg知,时间取决于下落高度h,与初速度v0无关.2.水平射程x=v0t=v02hg,即水平射程由初速度v0和下落高度h共同决定,与其他因素无关.3.落地速度v=22xyvv=202vgh,以θ表示落地速度与水平正方向的夹角,有tanθ=yxvv=02ghv,落地速度与初速度v0和下落高度h有关.4.速度改变量因为平抛运动的加速度为恒定的重力加速度g,所以做平抛运动的物体在任意相等时间间隔Δt内的速度改变量Δv=gΔt是相同的,方向恒为竖直向下,如图所示.【典例1】(2019·河南漯河模拟)如图所示,虚线是小球由空中某点水平抛出的运动轨迹,A,B为其运动轨迹上的两点.小球经过A点时,速度大小为10m/s、与竖直方向夹角为60°;它运动到B点时速度方向与竖直方向夹角为30°.不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,下列叙述正确的是()CA.小球通过B点的速度为12m/sB.小球的抛出速度为5m/sC.小球从A点运动到B点的时间为1sD.A,B之间的距离为67m解析:小球经过A点时,根据速度的分解可得小球平抛运动的初速度v0=vAsin60°=10×32m/s=53m/s;小球通过B点的速度vB=0sin30v=103m/s,故选项A,B错误.小球在A点时竖直分速度vAy=vAcos60°=5m/s,在B点的竖直分速度vBy=vBcos30°=15m/s,则小球从A点到B点的时间为t=ByAyvvg=15510s=1s,故选项C正确.根据速度位移公式可得A,B之间的竖直距离hAB=222ByAyvvg=2252520m=10m,A,B两点之间的水平距离x=v0t=53×1m=53m,则A,B两点之间的距离s=22ABhx=10075m=57m,故选项D错误.【针对训练】(2018·福建宁德期末)(多选)如图所示,两小球A,B分别从距地面高度h,2h处以速度vA,vB水平抛出,均落在水平面上CD间的中点P,它们在空中运动的时间分别为tA,tB.不计空气阻力,下列说法正确的是()ADA.tA∶tB=1∶2B.tA∶tB=1∶2C.vA∶vB=1∶2D.vA∶vB=2∶1解析:竖直方向做自由落体运动,根据h=12gt2,得t=2hg,故tA∶tB=h∶2h=1∶2,故选项A正确,B错误.水平方向做匀速运动,根据x=v0t知,水平位移x相等,则vA∶vB=tB∶tA=2∶1,故选项C错误,D正确.考点二与斜面有关的平抛运动问题图示方法基本规律运动时间的推导分解速度,构建速度的矢量三角形水平vx=v0竖直vy=gt合速度v=22xyvvvy=gt,而tanθ=0yvv=0vgt,t=0tanvg分解位移,构建位移的矢量三角形水平x=v0t竖直y=12gt2合位移x合=22xyx=v0t,y=12gt2,而tanθ=yx,联立得t=02tanvg【典例2】(多选)如图所示,固定斜面PO,QO与水平面MN的夹角均为45°,现由A点分别以v1,v2先后沿水平方向抛出两个小球(可视为质点),不计空气阻力,其中以v1抛出的小球恰能垂直于QO落于C点,飞行时间为t,以v2抛出的小球落在PO斜面上的B点,且B,C在同一水平面上,则()ACDA.落于B点的小球飞行时间为tB.v2=gtC.落于C点的小球的水平位移为gt2D.A点距水平面MN的高度为34gt2〚思路探究〛(1)小球恰能垂直于QO落于C点,则此时小球速度方向与斜面有什么关系?答案:垂直.(2)两小球的竖直分位移有什么关系?两小球的运动时间有什么关系?答案:相等;相等.(3)两小球的水平分位移的差值与B,C两点间距离有什么关系?答案:相等.解析:落于C点的小球速度垂直于QO,则两分速度相等,即v1=gt,得出水平位移x=v1t=gt2,故选项C正确;落于B点的小球分解位移如图所示,其中,BC在同一平面,故飞行时间都为t,由图可得tan45°=2212gtvt=22gtv,所以v2=2gt,故选项A正确,B错误.设C点距水平面MN为h,由几何关系知x=2h+v2t,联立以上几式可得h=14gt2,故A距水平面高度H=h+12gt2=34gt2,故选项D正确.方法技巧斜面上的平抛运动的分析方法除要运用平抛运动的位移和速度的分解规律外,还要充分利用斜面倾角,找出斜面倾角同分位移与合位移的关系,或找出斜面倾角同分速度与合速度的关系,从而使问题得到顺利解决.1.[顺着斜面平抛](2019·山东烟台测试)(多选)如图所示.斜面倾角为θ,从斜面上的P点以v0的速度水平抛出一个小球.不计空气阻力,当地的重力加速度为g.若小球落到斜面上,则此过程中()题组训练ABA.小球飞行的时间为02tanvgB.小球的水平位移为202tanvgC.小球下落的高度为202sinvgD.小球刚落到斜面上时的速度方向可能与斜面垂直解析:根据tanθ=2012gtvt=02gtv得,小球飞行的时间t=02tanvg,故A正确.小球的水平位移x=v0t=202tanvg,故B正确.小球下落的高度h=12gt2=202tanvg,故C错误.小球落在斜面上,速度方向斜向右下方,不可能与斜面垂直,故D错误.2.[对着斜面平抛](2018·山东济南期末)如图所示,斜面AC与水平方向的夹角为α,在底端A正上方与顶端C等高处的E点以速度v0水平抛出一小球,小球垂直于斜面落到D点,重力加速度为g,下列说法正确的是()A.小球在空中飞行的时间为0vgB.小球落到斜面上的速度大小为0cosvC.小球的位移方向垂直于ACD.CD与DA的比值为212tanD解析:小球水平方向的速度为v0,将小球在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,通过角度关系得竖直方向的末速度为v2=0tanv,设该过程用时为t,则小球在空中飞行的时间为t=2vg=0gtanv,选项A错误;根据几何关系,小球落到斜面上的速度大小为0sinv,选项B错误;做平抛运动的物体,位移方向与速度方向不同,小球的速度方向垂直于AC,所以小球的位移方向一定不垂直于AC,选项C错误;DA间水平距离为v0t,故DA=0cosvt;CD间竖直距离为22vt,故CD=22sinvt,得CDDA=212tan,选项D正确.考点三平抛运动中的临界问题解决平抛运动临界问题的要点(1)明确平抛运动的基本性质及公式.(2)确定临界状态.(3)画出临界轨迹——在轨迹示意图上寻找几何关系.【典例3】(2016·浙江卷,23)在真空环境内探测微粒在重力场中能量的简化装置如图所示.P是一个微粒源,能持续水平向右发射质量相同、初速度不同的微粒.高度为h的探测屏AB竖直放置,离P点的水平距离为L,上端A与P点的高度差也为h.(1)若微粒打在探测屏AB的中点,求微粒在空中飞行的时间;(2)求能被屏探测到的微粒的初速度范围;(3)若打在探测屏A,B两点的微粒的动能相等,求L与h的关系.〚审题图示〛解析:(1)打在中点的微粒32h=12gt2,t=3hg.(2)打在B点的微粒初速度v1=1Lt;2h=12g21t,v1=L4gh,同理,打在A点的微粒初速度v2=L2gh,探测到的微粒初速度范围L4gh≤v≤L2gh.(3)由能量关系12m22v+mgh=12m21v+2mgh,解得L=22h.答案:(1)3hg(2)L4gh≤v≤L2gh(3)L=22h方法技巧处理平抛运动中的临界问题要抓住两点(1)找出临界状态对应的临界条件或找到临界轨迹.(2)要从分解速度或分解位移的思路来分析平抛运动的临界问题.1.[分解速度法解决临界问题](2018·湖北荆州第一次质检)如图所示,圆环竖直放置,从圆心O点正上方的P点,以速度v0水平抛出的小球恰能从圆环上的Q点沿切线方向飞过,若OQ与OP间夹角为θ,不计空气阻力,重力加速度为g,则()题组训练DA.小球运动到Q点时的速度大小为vQ=0sinvB.小球从P点运动到Q点的时间为t=0sinvgC.小球从P点到Q点的速度变化量为Δv=(1coscos)v0D.圆环的半径为R=20gcosv解析:根据几何关系知,小球在Q点的速度方向与水平方向的夹角为θ,小球运动到Q点时的速度为vQ=0cosv,选项A错误;小球在Q点时竖直方向的速度vy=v0tanθ=gt,小球从P运动到Q的时间t=0tanvg,选项B错误;小球从P运动到Q的过程中,速度变化量Δv=gt=v0tanθ,选项C错误;小球运动到Q点时的水平位移为Rsinθ=v0t,解得R=20gcosv,选项D正确.2.[分解位移法解决临界问题]如图所示,小球自楼梯顶的平台上以水平速度v0做平抛运动,所有阶梯的高度为0.20m,宽度为0.40m,重力加速度g取10m/s2.解析:(1)运动情况如图(甲)所示,根据题意及平抛运动规律有h=212gt,x=v0t1,可得v0=2m/s