2019-2020学年高中物理 第一章 抛体运动 第四节 平抛运动课件 粤教版必修2

第一章抛体运动第四节平抛运动第一章抛体运动1.知道什么是平抛运动以及物体做平抛运动的条件．2.能从实验和理论两个方面理解平抛运动的两个分运动的性质．3.掌握平抛运动的基本规律，并能解决平抛运动的相关问题．一、平抛运动1.定义：将物体以一定的初速度沿__________抛出，仅在__________作用下物体所做的运动叫做平抛运动．2.特点：具有水平初速度，只受重力，其加速度为g，方向竖直向下．3.物体做平抛运动的条件(1)初速度方向__________．(2)仅受__________作用．4.性质：匀变速曲线运动．水平方向重力水平重力二、平抛运动的分解1.初步的观察研究如图所示为平抛仪，根据课本的介绍熟悉其构造、原理及使用方法，按如下步骤进行操作．(1)研究水平方向上分运动的性质①实验过程：把两个小铁珠分别吸在电磁铁C、D上，切断电源，使两小铁珠以相同的初速度分别从轨道A、B射出；同步改变电磁铁C、D与轨道出口水平线之间的高度，重复上述过程．②实验现象：两小铁珠几乎同时到达F点．③实验结论：做平抛运动的物体在水平方向上的运动情况与__________运动情况相同．匀速直线(2)研究竖直方向上分运动的性质①实验过程：把两个小铁珠分别吸在电磁铁C、E上，切断电磁铁C的电源，铁珠向下运动，接触碰撞开关S，切断电磁铁E的电源，两铁珠在空中运动；让电磁铁E从N向M移动，调整它的位置，重复上述过程．②实验现象：两个小铁珠几乎同时到达F点．③实验结论：做平抛运动的物体在竖直方向上的运动情况与__________运动情况相同．自由落体2.更精确的实验研究利用频闪照相法进行探究水平方向相等时间内水平距离__________；竖直方向两球经过相等的时间，落到相同的__________，如图．相等高度3.理论的分析与论证根据运动的独立性原理，结合牛顿第二定律分析可知：在水平方向上物体不受力的作用，故物体在水平方向上做_____________________．在竖直方向上物体的初速度为__________，只受__________作用，故物体在竖直方向上做___________________．匀速直线运动零重力自由落体运动三、平抛运动的规律将物体的抛出点作为坐标原点O，取水平初速度方向为x轴，竖直向下为y轴，质点抛出后t时刻的位置坐标为A(x，y)，速度为v，如图所示．1.平抛运动质点抛出后t时刻的位置水平方向：x＝_____．竖直方向：y＝______．平抛运动的轨迹是一条__________．2.平抛运动t时刻的速度水平方向：vx＝______．竖直方向：vy＝_______．t时刻物体运动到A点的合速度v＝_______________________．设v与水平方向夹角为θ，则tanθ＝_____＝_____．v0t12gt2抛物线v0gtv20＋（gt）2vyvxgtv0一只松鼠攀在山崖的树上，看到猎人对着它水平射出子弹的火光后，立即松手从树上掉落，它能逃脱被击中的厄运吗？提示：子弹射出后做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，并且和松鼠的自由落体是在同一高度同时开始的，因此松鼠不能逃脱被子弹击中的厄运.对平抛运动的理解1.物体做平抛运动的条件(1)物体的初速度v0水平．(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，这是平抛运动的特点．(3)速度变化特点：由于平抛运动的物体只受重力作用，所以其加速度恒为g，因此在平抛运动中速度的变化量Δv＝gΔt，由于g是常量，所以任意两个相等的时间间隔内速度的变化量相等，方向竖直向下，即任意两个相等的时间间隔内速度的变化相同，如图所示．(1)加速度不变的运动为匀变速运动，匀变速运动包括匀变速直线运动和匀变速曲线运动．(2)平抛运动在任何时间内的速度变化方向都是竖直向下的．关于平抛运动，下列说法不正确的是()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[思路点拨](1)平抛运动的受力有什么特点？(2)平抛运动的速度如何变化？[解析]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＝v20＋g2t2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＝v0vy＝v0gt，因t一直增大，所以tanθ变小，θ变小，故D正确，B错误．[答案]B1.空中悬挂一串五彩圆环，圆环面垂直于屏面，一支玩具手枪的枪管与绿环的圆心在同一条直线上，管口与绿环的距离为L，绿环的圆心离地面的高度为H，现使手枪射出一颗子弹，同时自由释放这串五彩圆环，子弹击中(如图所示)()A．红环B．蓝环C．黄环D．绿环解析：选D.子弹从枪管射出后做平抛运动，同时五彩圆环自由下落，子弹与五彩圆环在竖直方向上的运动状态相同，又因为子弹与绿环的圆心在同一直线上，以绿环为参照物看子弹是沿直线飞来的，故能击中绿环．平抛运动的研究方法与规律1.平抛运动的研究方法(1)由于平抛运动是匀变速曲线运动，速度、位移的方向时刻发生变化，无法直接应用运动学公式，因此，研究平抛运动问题时采用运动分解的方法．(2)平抛运动一般分解为竖直方向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(1)分运动水平方向上：匀速直线运动，vx＝v0和x＝v0t；竖直方向上：自由落体运动，vy＝gt和y＝12gt2，v2y＝2gy.(2)合运动①瞬时速度：是该时刻的水平分速度v0与竖直分速度vy的合成，如图所示，v＝v20＋v2y＝v20＋（gt）2v的方向为tanθ＝vyv0＝gtv0.②位移：平抛运动的总位移s由时间t内的水平位移x及竖直位移y合成，即s＝x2＋y2，如图所示，位移的方向：tanα＝yx＝gt2v0＝12tanθ.(3)平抛运动的轨迹在水平方向：x＝v0t，在竖直方向：y＝12gt2.由以上两式可得平抛运动的轨迹方程为：y＝g2v20x2，所以平抛运动的轨迹为抛物线．研究平抛运动其实就是运动的合成与分解的具体应用，明确了两个分运动的规律，则平抛运动的位移、速度可通过平行四边形定则进行计算．一个物体从某一确定的高度以初速度v0水平抛出，已知它落地时的速度大小为v，那么它的运动时间是()A.v－v0gB.v－v02gC.v2－v202gD.v2－v20g[解题探究](1)物体速度变化量能否用v－v0表示？(2)落地时的竖直速度为vy＝________．[解析]可依据速度的分解求取竖直方向上的落地速度，从而据竖直方向上的自由落体运动规律求运动时间．因为vy＝gt，又vy＝v2－v20，故t＝v2－v20g，故选项D正确．[答案]D求解平抛运动的思路(1)若已知分运动求合运动，应先分别计算两个分运动的物理量，再由平行四边形定则求解合运动．(2)若已知条件中涉及合运动的物理量，应先对该量进行分解，然后再对每个分运动进行求解．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，重力加速度取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Lg2HB．球从击出至落地所用时间为2HgC．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解析：选AB.由平抛运动规律知，H＝12gt2得，t＝2Hg，B正确．球在水平方向做匀速直线运动，由x＝vt得，v＝xt＝L2Hg＝Lg2H，A正确．击球点到落地点的位移大于L，且与球的质量无关，C、D错误．平抛运动的几个重要推论1.平抛运动的时间由y＝12gt2得t＝2yg，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．2.平抛运动的水平位移由x＝v0t＝v02yg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＝v20＋v2y＝v20＋2gy，即落地速度由初速度v0和下落的高度y共同决定．4.平抛运动的速度偏向角为θ，如图所示，则：tanθ＝vyvx＝gtv0＝12gt212v0t＝y12x.平抛运动的位移偏向角为α，则tanα＝yx＝12tanθ.可见位移偏向角与速度偏向角不等．5.如图所示，从O点抛出的物体经时间t达P点．则OB＝v0tAB＝PBcotθ＝12gt2·vxvy＝12gt2·v0gt＝12v0t.可见AB＝12OB，所以A为OB的中点．平抛运动中，某时刻速度、位移与初速度方向的夹角θ、α的关系为tanθ＝2tanα，而不要误记为θ＝2α.(多选)如图所示，相距l的两小球A、B位于同一高度h(l，h均为定值)．将A向B水平抛出的同时，B自由下落．A、B与地面碰撞前后，水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反．不计空气阻力及小球与地面碰撞的时间，则()A．A、B在第一次落地前能否相碰，取决于A的初速度B．A、B在第一次落地前若不碰，此后就不会相碰C．A、B不可能运动到最高处相碰D．A、B一定能相碰[思路点拨]将平抛运动分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动，是求解平抛运动的基本方法．[解析]由题意知A做平抛运动，即水平方向做匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动；B做自由落体运动，A、B竖直方向的运动相同，二者与地面碰撞前运动时间t1相同，且t1＝2hg，若第一次落地前相碰，只要满足A运动时间t＝lvt1，即vlt1，所以选项A正确；因为A、B在竖直方向的运动同步，始终处于同一高度，且A与地面相碰后水平速度不变，所以A一定会经过B所在的竖直线与B相碰．碰撞位置由A球的初速度决定，故选项B、C错误，选项D正确．[答案]AD3.在同一点O抛出的三个物体，做平抛运动的轨迹如图所示，则三个物体做平抛运动的初速度vA、vB、vC的关系和三个物体做平抛运动的时间tA、tB、tC的关系分别是()A．vAvBvCtAtBtCB．vA＝vB＝vCtA＝tB＝tCC．vAvBvCtAtBtCD．vAvBvCtAtBtC解析：选C.由三个物体轨迹可知hAhBhC，水平位移xAxBxC，由h＝12gt2，x＝v0t可知，tAtBtC，vAvBvC.思想方法——类平抛运动的分析方法1．类平抛运动的概念：凡是合外力恒定且垂直于初速度的运动都可以称为类平抛运动．2．类平抛运动的特点(1)初速度的方向不一定是水平方向，合力的方向也不一定是竖直向下，但应与初速度垂直．(2)加速度不一定等于重力加速度g，但应恒定不变．3．类平抛运动的分析方法(1)类平抛运动可看成是初速度方向的匀速直线运动和垂直初速度方向的由静止开始的匀加速直线运动的合运动．(2)处理类平抛运动的方法和处理平抛运动的方法类似，但要分析清楚加速度的大小和方向．航空母舰上质量为m的舰载机以水平速度v0飞离跑道后逐渐上升，若舰载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)．今测得当舰载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)舰载机受到的升力大小；(2)从起飞到上升至h高度时飞机的速度大小．[解析]将实际运动分解为v0方向的匀速直线运动和F合方向的匀加速直线运动．(1)水平方向：l＝v0t，竖直方向：由h＝12at2解得a＝2hl2v20，根据牛顿第二定律得飞机受到的升力F为F＝mg＋ma，即F＝mg1＋2hgl2v20.(2)由题意将此运动分解为水平方向的匀速运动和竖直方向初速度为0的匀加速直线运动．上升到h高度时其竖直速度：vy＝2ah＝2·2hv20l2·h＝2hv0l所以上升至h高度时其速度v＝v20＋v2y＝v0ll2＋4h2.[答案](1)