平抛运动 (2)
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第二讲:平抛运动一、平抛运动1.定义:将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,物体只在重力作用下的运动.2.性质:平抛运动是加速度为g 的匀变速曲线运动,运动轨迹是抛物线.3.研究方法:运动的合成与分解 (1)水平方向:匀速直线运动; (2)竖直方向:自由落体运动. 4.基本规律如图,以抛出点O 为坐标原点,以初速度v 0方向(水平方向)为x 轴正方向,竖直向下为y 轴正方向.(1)位移关系(2)速度关系(3)轨迹方程:h =g2v 02x 25.基本应用例题、如图所示,x 轴在水平地面上,y 轴在竖直方向.图中画出了从y 轴上沿x 轴正方向水平抛出的三个小球a 、b 和c 的运动轨迹.不计空气阻力,下列说法正确的是( )A .a 和b 的初速度大小之比为2∶1B .a 和b 在空中运动的时间之比为(1)飞行时间由t =2hg知,时间取决于下落高度h ,与初速度v 0无关.(2)水平射程x =v 0t =v 02hg,即水平射程由初速度v 0和下落高度h 共同决定,与其他因素无关. (3)落地速度v =v x 2+v y 2=v 02+2gh ,以θ表示落地速度与水平正方向的夹角,有tan θ=v y v x=2ghv 0,落地速度与初速度v 0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 =g Δt 是相同的,方向恒为竖直向下,如图所示.(5)两个重要推论①做平抛运动的物体在任意时刻的瞬时速度的反向延长线一例题、如图甲所示是网球发球机,某次室内训练时将发球机放在距地面一定的高度,然后向竖直墙面发射网球.假定网球均水平射出,某两次射出的网球碰到墙面时速度与水平方向夹角分别为30°和60°,若不考虑空气阻力,则( )A.两次发射的初速度大小之比为3∶1定通过此时水平位移的中点,如图所示,即x B =x A2.推导:⎭⎪⎬⎪⎫tan θ=y Ax A -x Btan θ=v yv 0=2y Ax A→x B=x A2①做平抛运动的物体在任意时刻任意位置处,有tan θ=2tan α. 推导:⎭⎪⎬⎪⎫tan θ=v y v 0=gtv 0tan α=y x =gt 2v 0→tan θ=2tan α二、与斜面结合的平抛运动1.顺着斜面平抛(如图)方法:分解位移.x =v 0t ,y =12gt 2,tan θ=y x,可求得t =2v 0tan θg.2.对着斜面平抛(垂直打到斜面,如图) 方法:分解速度.v x =v 0, v y =gt ,tan θ=v x v y =v 0gt,可求得t =v 0g tan θ.三、斜抛运动1.定义:将物体以初速度v 0斜向上方或斜向下方抛出,物体只在重力作用下的运动.2.性质:斜抛运动是加速度为g 的匀变速曲线运动,运动轨迹是抛物线.3.研究方法:运动的合成与分解(1)水平方向:匀速直线运动;(2)竖直方向:匀变速直线运动.例题、某同学在练习投篮时将篮球从同一位置斜向上抛出,其中有两次篮球垂直撞在竖直放置的篮板上,运动轨迹如图所示,不计空气阻力,关于这两次篮球从抛出到撞击篮板的过程( )4.基本规律(以斜上抛运动为例,如图所示)(1)水平方向:v 0x =v 0cos θ,F 合x =0;做匀速直线运动,v 0x =v 0cos θ,x =v 0tcos θ. (2)竖直方向:v 0y =v 0sin θ,F 合y =mg .做竖直上抛运动,v 0y =v 0sin θ,y =v 0tsin θ-12gt2四、类平抛运动1.类平抛运动物体受到与初速度垂直的恒定的合外力作用时,其轨迹与平抛运动相似,称为类平抛运动.类平抛运动的受力特点是物体所受合力为恒力,且与初速度的方向垂直.2.类平抛运动问题的求解技巧(1)常规分解法:将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合力方向)的匀加速直线运动,两分运动彼此独立,互不影响,且与合运动具有等时性.(2)特殊分解法:对于有些问题,可以过抛出点建立适当的直角坐标系,将加速度a 分解为a x 、a y ,初速度v 0分解为v x 、v y ,然后分别在x 、y 方向上列方程求解.针对训练题型1:平抛运动性质例题、如图所示的光滑斜面ABCD 是边长为l 的正方形,倾角为30°,一物块(视为质点)沿斜面左上方顶点A 以平行于AB 边的初速度v 0水平射入,到达底边CD 中点E ,则( )A .初速度2glB .初速度4glC .物块由A 点运动到E 点所用的时间2lt g= D .物块由A 点运动到E 点所用的时间lt g=1.关于平抛运动的性质,以下说法中正确的是()A.变加速运动B.匀变速运动C.匀速率曲线运动D.不可能是两个直线运动的合运动2.人站在平台上平抛一小球,球离手时的速度为v1,落地时速度为v2,不计空气阻力,下列图中能表示出速度矢量的演变过程的是()A.B.C.D.题型2:平抛运动规律3.如图所示,从A、B、C三个不同的位置向右分别以v A、v B、v C的水平初速度抛出三个小球A、B、C,其中A、B在同一竖直线上,B、C在同一水平线上,三个小球均同时落在地面上的D点,不计空气阻力。
第2讲平抛运动【教学目标】1.知道平抛运动的定义以及条件,知道其运动轨迹是抛物线;2.理解平抛运动是加速度为g的匀变速曲线运动;3.熟练掌握平抛运动的规律,学会用平抛运动的规律解决实际问题的方法;4.理解平抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动,并且这两个运动互不影响.【重、难点】1.平抛运动的特点和规律;2.对平抛运动的两个分运动的理解和运用.如图所示,沿水平方向扔出一块橡皮,或者将一个小球从水平桌面以一定的初速度推离边沿,可以看到它们做曲线运动的轨迹是相似的.本节课我们来学习这一类常见曲线运动的规律.知识点睛一、平抛运动1.定义:将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,仅在重力作用下物体所做的运动称为平抛运动.2.由于平抛运动只受重力作用,加速度为g,故平抛运动是匀变速曲线运动.二、平抛运动的研究方法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.那么平抛运动可以看成哪两个分运动的合成呢?做平抛运动的物体,在水平方向上由于不受力,将做匀速直线运动;在竖直方向上物体的初速度为零,且只受到重力作用,物体做自由落体运动,加速度等于g.平抛运动可分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动.以上是从理论角度去分析得到的结论,我们能否通过实验来验证我们的结论呢?实验探究平抛运动的特点(1)研究平抛运动水平方向分运动的特点①使电磁铁C 和D 分别相对各自轨道出口水平线处于相同高度.把两个钢球分别吸在电磁铁C 、D 上.切断电源,使两个钢球以相同的初速度同时水平射出.②改变电磁铁C 、D 与各自轨道出口水平线的相对高度,并确保高度相等. ③多次重复以上步骤.观察实验现象,并分析平抛运动水平方向分运动的特点. (2)研究平抛运动竖直方向分运动的特点①把两个钢球分别吸在电磁铁C 、E 上,并确保电磁铁E 上的钢球与轨道A 出口处于同一高度,释放轨道A 的钢球.钢球在水平出口处碰撞开关S ,切断电磁铁E 的电源,使钢球从电磁铁E 处释放. ②改变电磁铁E 的位置,让其从N 向M 移动.③多次重复以上步骤.观察实验现象,并分析平抛运动竖直方向分运动的特点.(3)结论:平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动,在竖直方向的分运动是自由落体运动. 三、平抛运动的规律如图所示,以抛出点O 为坐标原点,水平方向为x 轴(正方向与初速度v 0方向相同),以竖直方向为y 轴(正方向向下),经时间t 做平抛运动的质点到达P 位置,速度为v .1.平抛运动的位置坐标与位移(1)位置坐标⎩⎪⎨⎪⎧x =v 0t y =12gt 2 (2)位移大小s =x 2+y 2=v 20t 2+14g 2t 4(3)位移方向tan α=y x =gt2v 0,其中α为位移与x 轴的夹角2.平抛运动的速度(1)水平分速度v x =v 0 (2)竖直分速度v y =gt (3)合速度大小v =v 20+v 2y =v 20+g 2t 2(4)合速度方向tan θ=v y v x =gtv 0,其中θ为合速度与水平方向的夹角3.平抛运动的轨迹由x =v 0t 与y =12gt 2可得y =g2v 20x 2.因此,平抛运动的轨迹是一条抛物线.考点一 对平抛运动的理解1.物体做平抛运动的条件物体的初速度v 0沿水平方向,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: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,即始终等于重力加速度.(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 =g Δt ,方向竖直向下,如图所示.例1.(多选)在空气阻力可忽略的情况下,下列物体的运动可视为平抛运动的是( ) A .沿水平方向扣出的排球 B .沿斜向上方投出的篮球 C .沿水平方向抛出的小石子 D .沿竖直方向向上抛出的橡皮 例2.(多选)关于平抛运动,下列说法中正确的是( ) A .平抛运动是一种非匀变速曲线运动 B .平抛运动是一种匀变速曲线运动 C .平抛运动的速度,加速度都在变化D .平抛运动中某时刻的速度方向为轨迹切线方向例3.从高空水平方向匀速飞行的飞机上,每隔1分钟投一包货物,空气阻力忽略不计,则空中下落的许多包货物和飞机的连线是( ) A .倾斜直线 B .竖直直线 C .平滑曲线 D .抛物线典例精析考点二 平抛运动中运动参量的决定因素 物体从离地高为h 处以初速度v 0水平抛出,则 1.由h =12gt 2,得落地时间t =2hg,故平抛运动的时间仅由下落高度h 决定,跟其他因素无关; 2.落地时的水平位移x= v 0t = v 02hg,故水平位移由初速度v 0和下落高度h 共同决定; 3.v y =gt =2gh ,落地时的速度v =v 20+v 2y =v 20+2gh ,故落地时的速度由初速度v 0和下落高度h共同决定.例4.(多选)如图所示,滑板运动员以速度v 0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,下列表述正确的是( )A .v 0越大,运动员在空中运动时间越长B .v 0越大,运动员落地瞬间速度越大C .运动员落地瞬间速度与高度h 有关D .运动员落地位置与v 0大小无关变式1、做平抛运动的物体,在水平方向通过的最大距离取决于( ) A .物体的高度和受到的重力 B .物体受到的重力和初速度 C .物体受到的重力、高度和初速度 D .物体的高度和初速度 考点三 平抛运动的规律应用例5.一架老式飞机在高出地面h =2km 的高度,以v 0=3.6×102km/h 的速度水平飞行,为了使飞机上投下的炸弹落在指定的目标上,应该在与轰炸目标的水平距离为多远的地方投弹?g 取10m/s 2,不计空气阻力.变式2、如图所示,飞机离地面高度为H=500m,水平匀速飞行,速度为v1=100m/s,追击一辆速度为v2=20m/s同向行驶的汽车,欲使炸弹击中汽车,飞机应在距离汽车的水平距离多远处投弹?(飞机和汽车均视为质点,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2)变式3、如图所示,在距地面高为H=45 m处,有一小球A以初速度v0=10 m/s水平抛出.与此同时,在A的正下方有一物块B也以相同的初速度v0同方向滑出,B与地面间的动摩擦因数μ=0.5,A、B均可看成质点,空气阻力不计.求:(1)A球从抛出到落地的时间;(2)A球从抛出到落地这段时间内的水平位移;(3)A球落地时,A、B之间的距离.例6.一小球水平抛出时的速度大小为10m/s,落地时的速度大小为20m/s,g取10m/s2.求:(1)在空中的飞行时间t;(2)小球抛出时的高度h;(3)水平位移x.变式4、(多选)以v0的速度水平抛出一个物体,当其竖直分位移与水平分位移相等时,则()A.运动的时间为gv0B.竖直分速度等于水平分速度C.瞬时速度为5v0D.运动的位移是gv2222变式5、(多选)在距离水平地面高为h 处,将一物体以初速度v 0水平抛出(不计空气阻力),落地时速度为v 1,竖直分速度为v y ,落地点与抛出点的水平距离为s ,则能用来计算该物体在空中运动时间的式子有( )A .v 21-v 2gB .2h g C .2hv y D .sv 1例7.如图所示,斜面上a 、b 、c 三点等距,小球从a 点正上方O 点抛出,做初速度为v 0的平抛运动,恰好落在b 点.若小球初速度变为v ,其落点位于c ,则()A .v 0<v <2v 0B .v =2v 0C .2v 0<v <3v 0D .v >3v 0例8.在水平地面上方某一高度处沿水平方向抛出一个小物体,抛出t 1=1s 后物体的速度方向与水平方向的夹角为45°,落地时物体的速度方向与水平方向的夹角为60°,重力加速度g 取10 m/s 2.求: (1)物体平抛时的初速度v 0; (2)抛出点距离地面的竖直高度h ; (3)物体从抛出点到落地点的水平位移x .变式6、如图所示,由倾角为θ的斜面顶端A 处水平抛出一钢球,落到斜面底端B 处,斜面长为L ,重力加速度为g .求抛出时的初速度.研究平抛运动的一般思路1.把平抛运动分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动;2.分别运用两个分运动的运动规律去求分速度、分位移等,再合成得到平抛运动的速度、位移等.这种处理问题的方法可以变曲线运动为直线运动,变复杂运动为简单运动,使问题的解决过程得到简化.考点四 两类与斜面结合的平抛运动 1.模型构建(1)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方向与水平方向的夹角等于斜面的倾角;(2)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.求解思路例9.如图所示,斜面倾角为θ=30°,小球从斜面上的P 点以初速度v 0水平抛出,恰好落到斜面上的Q 点.重力加速度为g .求:(1)小球从P 到Q 运动的时间;(2)PQ 的长度.例10.如图所示,以10m/s 的水平速度抛出的物体,飞行一段时间后垂直撞在倾角为θ=30°的斜面上,空气阻力不计,g 取10m/s 2,物体飞行的时间和物体撞在斜面上的速度的大小分别为( )A .3s ,20 m/sB .3s ,15 m/sC .3s ,15 m/sD .3s ,20 m/s变式7、一水平抛出的小球落到一倾角为θ的斜面上时,其速度方向与斜面垂直,运动轨迹如图中虚线所示.小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为( )A .tan θB .2tan θC .1tan θD .12tan θ考点五 多个物体的平抛问题例11.如图所示,在同一竖直面内,小球a 、b 从高度不同的两点,分别以初速度v a 和v b 沿水平方向抛出,经过时间t a 和t b 后落到与两抛出点水平距离相等的P 点.若不计空气阻力,下列关系式正确的是( )A .t a >t b ,v a <v bB .t a >t b ,v a >v bC .t a <t b ,v a <v bD .t a <t b ,v a >v b 变式8、(多选)如图所示,在同一竖直平面内,距地面不同高度的地方,以不同的水平速度同时抛出两个小球.则两球( )A .一定不能在空中相遇B .抛出到落地的水平距离有可能相等C .落地时间可能相等D .抛出到落地的水平距离一定不相等考点六 平抛运动的两个推论a1.推论一:某时刻速度、位移与初速度方向的夹角α、θ的关系为tan α=2tan θ2.推论二:平抛运动的物体在任意时刻瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点 例12.如图所示,一物体自倾角为θ的固定斜面顶端沿水平方向抛出后落在斜面上,物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角φ满足( )A .tan φ=sin θB .tan φ=cos θC .tan φ=tan θD .tan φ=2tan θ变式9、如图所示,从倾角为θ的足够长的斜面上的A 点,先后将同一小球以不同的初速度水平向右抛出.第一次初速度为v 1,球落到斜面上的瞬时速度方向与斜面夹角为α1,第二次初速度为v 2,球落到斜面上的瞬时速度方向与斜面夹角为α2,则( )A .当v 1>v 2时,α1>α2B .当v 1>v 2时,α1<α2C .α1、α2的关系与斜面倾角θ有关D .无论v 1、v 2关系如何,均有α1=α2变式10、在一斜面顶端,将甲、乙两个小球分别以v 和v2的速度沿同一方向水平抛出,两球都落在该斜面上.甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的( ) A .2倍 B .4倍 C .6倍 D .8倍 考点七 平抛运动中的临界极值问题 1.特点(1)若题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,表明题述过程中存在临界点;(2)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”“取值范围”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.求解思路(1)画出临界轨迹,找出临界状态对应的临界条件; (2)分解速度或位移; (3)列方程求解结果.例13.如图所示,水平屋顶高H=5m,围墙高h=3.2 m,围墙到房子的水平距离L=3m,围墙外马路宽x=10m,为使小球从屋顶水平飞出落在围墙外的马路上,求小球离开屋顶时的速度v的大小范围.(g取10 m/s2)变式11、一阶梯如图所示,其中每级台阶的高度和宽度都是0.4m.一小球以水平速度v飞出,g取10 m/s2,欲打在第四级台阶上,则v的取值范围是()A. 6 m/s <v≤2 2 m/s B.2 2 m/s <v≤3.5 m/sC. 2 m/s<v< 6 m/s D.2 2 m/s<v< 6 m/s【能力展示】【小试牛刀】1.做平抛运动的物体,每秒的速度增量总是()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2.在空中将一个小球水平抛出,不计空气阻力作用,则下列说法正确的是()A.不论抛出速度多大,抛出位置越高,飞得一定越远B.不论抛出速度多大,抛出位置越高,其飞行时间一定越长C.不论抛出位置多高,抛出速度越大的物体,其飞行时间一定越长D.不论抛出位置多高,抛出速度越大的物体,其水平位移一定越大3.从同一点O 抛出三个物体A 、B 、C ,做平抛运动的轨迹如图所示,则三个物体做平抛运动对应的初速度v A 、v B 、v C 的关系和三个物体做平抛运动对应的时间t A 、t B 、t C 的关系分别是( )A .v A >vB >vC t A >t B >t C B .v A =v B =v C t A =t B =t CC .v A <v B <v C t A >t B >t CD .v A >v B >v C t A <t B <t C4.(多选)在高度为h 的同一位置上向水平方向同时抛出两个小球甲和乙,若抛出时甲球的初速度大于乙球的初速度,则下列说法正确的是( )A .甲球落地时间小于乙球落地时间B .在空中飞行的任意时刻,甲球的速度总大于乙球的速度C .在飞行过程中的任一段时间内,甲球的水平位移总是大于乙球的水平位移D .若两球在飞行中遇到一堵竖直的墙,甲球击中墙的高度总是大于乙球击中墙的高度5.(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,将球以初速度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,下列表述正确的是( )A .球的初速度v 等于L g 2HB .球从击出至落地所用时间为2H g 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6.一个物体从某一确定高度以v 0的初速度水平抛出,已知它落地时的速度为v ,那么它的运动时间是( )A .v -v 0gB .v +v 0gC .v 2-v 20gD .v 2+v 20gA OBC7.物体做平抛运动时,它的速度方向和水平方向间的夹角θ的正切tan θ随时间t 变化的图象是图中的( )8.如图所示,斜面上有a 、b 、c 、d 四个点,ab =bc =cd .从a 点正上方的O 点以速度v 水平抛出一个小球,它落在斜面上b 点.若小球从O 点以速度2v 水平抛出,不计空气阻力,则它落在斜面上的( )A .c 点B .b 与c 之间某一点C .d 点D .c 与d 之间某一点9.战斗机在某一高度匀速飞行,发现目标后在离目标水平距离为s 处投弹,可以准确命中目标,现战斗机飞行高度减半,速度大小减为原来的23,要仍能命中目标,则战斗机投弹时到目标的水平距离应为(不考虑空气阻力)( )A .13sB .23sC .23sD .223s 10.平抛物体的运动规律可以概括为两点:(1)水平方向做匀速运动;(2)竖直方向做自由落体运动.为了研究平抛物体的运动,可做下面的实验:如图所示,用小锤打击弹性金属片,A 球就水平飞出,同时B 球被松开,做自由落体运动,两球同时落到地面,这个实验 ( )A .只能说明上述规律中的第(1)条B .只能说明上述规律中的第(2)条C .不能说明上述规律中的任何一条D .能同时说明上述两条规律tA B tC tD t11.如图所示,以v0=10 m/s 的水平初速度抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角θ为45°的斜面上(g取10 m/s2),可知物体完成这段飞行的时间是()3s B. 3 s C.1 s D.2 s 12.(多选)刀削面是同学们喜欢的面食之一,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儿,面片便飞向锅里,若面团到锅的上沿的竖直距离为0.8 m,最近的水平距离为0.5 m,锅的半径为0.5 m.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(g=10 m/s2)()A.1 m/s B.2 m/s C.3 m/s D.4 m/s 【大显身手】13.(多选)甲、乙、丙三个小球分别位于如图所示的竖直平面内,甲、乙在同一条竖直线上,甲、丙在同一条水平线上,水平面上的P点在丙的正下方,在同一时刻甲、乙、丙开始运动,甲以初速度v0做平抛运动,乙以水平速度v0沿光滑水平面向右做匀速直线运动,丙做自由落体运动,则()A.若甲、乙、丙三球同时相遇,则一定发生在P点B.若甲、丙两球在空中相遇,此时乙球一定在P点C.若只有甲、乙两球在水平面上相遇,此时丙球还未着地D.无论初速度v0大小如何,甲、乙、丙三球一定会同时在P点相遇14.(多选)枪管AB对准小球C,A、B、C在同一水平面上,如图所示,枪管和小球距地面的高度为45m.已知BC=100m,当子弹射出枪口时,C球开始自由下落,若子弹射出枪口时的速度v0=50 m/s,子弹恰好能在C下落20m时击中它.现其他条件不变,只改变子弹射出枪口时的速度v0,不计空气阻力,g取10 m/s2.则()A.v0=60 m/s时,子弹能击中小球B.v0=40 m/s时,子弹能击中小球C.v0=30 m/s时,子弹能击中小球D.以上的三个v0值,子弹可能都不能击中小球15.如图所示,一架在2 000 m高空以200 m/s的速度水平匀速飞行的轰炸机,要用两枚炸弹分别炸山脚和山顶的目标点A、B.已知山高720 m,山脚与山顶的水平距离为1 000 m,若不计空气阻力,g取10 m/s2,则投弹的时间间隔应为()A.4 s B.5 s C.9 s D.16 s 16.如图所示,相对的两个斜面,倾角分别为37°和53°,在顶点把两个小球A、B以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出,两个小球最终都落在斜面上.若不计空气阻力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,则该过程中A、B两个小球运动时间之比为()A.1∶1 B.4∶3 C.16∶9 D.9∶16 17.如图所示,在距地面2l高空A处以水平初速度v0=gl投掷飞镖,在与A点水平距离为l的水平地面上的B点有一个气球,选择适当时机让气球以速度v0=gl匀速上升,在升空过程中被飞镖击中.飞镖在飞行过程中受到的空气阻力不计,在计算过程中可将飞镖和气球视为质点,已知重力加速度为g.试求:(1)飞镖是以多大的速度击中气球的?(2)掷飞镖和放气球两个动作之间的时间间隔Δt应为多少?18.如图所示,女排比赛时,排球场总长为18 m,设球网高为2 m,运动员站在网前3 m处正对球网跳起将球水平击出.若击球的高度为2.5 m,为使球既不触网又不越界,求球的速度范围.(不计空气阻力,g取10 m/s2)第2讲 平抛运动答案例1.AC 例2.BD 例3.B 例4.BC 变式1、D例5.2000m 变式2、800m 变式3、(1)3 s (2)30 m (3)20 m 例6.(1) 3 s (2)15m (3)10 3 m 变式4、CD 变式5、ABC例7.A 例8.(1)10 m/s 2)15 m 3)10 3 m 变式6、cos θgL 2sin θ例9.(1)gv 3320(2)g v 3420 例10.A 变式7、D 例11.A 变式8、AB 例12.D 变式9、D 变式10、A 例13.5 m/s≤v ≤13 m/s 变式11、A【能力展示】1.A 2.B 3.C 4.BCD 5.AB 6.C 7.C 8.B 9.C 10.B11.C 12.BC 13.AB 14.AB 15.C 16.D17.答案:(1)2gl (2)12l g解析:(1)飞镖A 被投掷后做平抛运动.从掷出飞镖到击中气球,经过时间t 1=l v 0=l g 此时飞镖在竖直方向上的分速度v y =gt 1=gl故此时飞镖的速度大小v =v 20+v 2y =2gl (2)飞镖从掷出到击中气球过程中下降的高度h 1=12gt 21=l 2气球从被释放到被击中过程中上升的高度h 2=2l -h 1=3l 2气球的上升时间t 2=h 2v 0=3l 2v 0=32l g可见,t 2>t 1,所以应先释放气球.释放气球与掷飞镖之间的时间间隔Δt =t 2-t 1=12l g18.310 m/s<v 0≤122m/s。
人教版物理必修二 5.2平抛运动计算题类型总结【类型1】平抛运动的时间、速度和位移1.物体做平抛运动,在它落地前的1 s内它的速度与水平方向夹角由30°变成60°,取g=10 m/s2.求:(1)平抛运动的初速度v0;(2)平抛运动的时间;(3)平抛时的高度.2.从离地高80 m处水平抛出一个物体,3 s末物体的速度大小为50 m/s,取g=10 m/s2.求:(1)物体抛出时的初速度大小;(2)物体在空中运动的时间;(3)物体落地时的水平位移.3.一架轰炸机在720 m的高空以50 m/s的速度匀速飞行,要轰炸地面上某一固定目标,取g=10 m/s2,求:(1)飞机应在离目标水平距离多少米处投弹?(2)若飞机每隔1 s的时间投出一颗炸弹,这些炸弹在空中如何排列?(3)炸弹落地点间的间距怎样?4.如图所示,从高为h的斜面顶端A点以速度v0水平抛出一个小球,小球落在斜面底端B点(已知重力加速度大小为g,不计空气阻力),求:(1)小球从抛出到落到B点所经过的时间;(2)小球落到B点时的速度大小.【类型2】斜抛运动的规律应用5.从某高处以6 m/s的初速度、以30°抛射角斜向上抛出一石子,落地时石子的速度方向和水平线的夹角为60°,求:(1)石子在空中运动的时间;(2)石子的水平射程;(3)抛出点离地面的高度.(忽略空气阻力,g取10 m/s2)【类型3】平抛运动规律的综合应用6.将某一物体以一定的初速度水平抛出,在某1 s内其速度方向与水平方向的夹角由37°变成53°,则此物体的初速度大小是多少?此物体在这1 s内下落的高度是多少?(g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,结果保留两位有效数字)7.如图所示,水平台面AB距地面的高度h=0.8 m.有一滑块从A点以初速度v0在台面上做匀变速直线运动,滑块与平台间的动摩擦因数μ=0.25.滑块运动到平台边缘的B点后以速度v B水平飞出,且测出滑块落地点到平台边缘的水平距离s=2.0 m.已知AB=2.2 m.不计空气阻力,g取10 m/s2.求:(1)滑块从B点飞出时的速度大小;(2)滑块在A点的初速度v0的大小.8.如图所示,ABC是固定的倾角为θ的斜面,其高AB=h,在其顶端A点,有一个小球以某一初速度水平飞出(不计空气阻力),恰好落在其底端C点.已知重力加速度为g,求:(1)小球飞出的初速度;(2)小球落在C点时的竖直分速度大小、合速度大小及其方向正切值.【类型4】平抛运动结合斜面综合应用10.如图为湖边一倾角为θ=37°的大坝的横截面示意图,水面与大坝的交点为O.一人(身高忽略不计)站在A点处以速度v0沿水平方向扔小石子,已知AO=50 m,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.则:(1)若要求小石子能直接落到水面上,v0最小是多少?(2)若小石子不能直接落到水面上,落到斜面时速度方向与水平面夹角的正切值是多少?11.女子跳台滑雪等6个新项目已加入2014年冬奥会.如图所示,运动员踏着专用滑雪板,不带雪杖在助滑路上(未画出)获得一速度后水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆.设一位运动员由斜坡顶的A点沿水平方向飞出的速度v0=20 m/s,落点在斜坡底的B点,斜坡倾角θ=37°,斜坡可以看成一斜面,不计空气阻力.(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:(1)运动员在空中飞行的时间t.(2)A、B间的距离s.12.如图所示,设一位运动员由A点沿水平方向跃出,到B点着陆,测得AB间距离L=75 m,山坡倾角α=37°(取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),试计算:(不计空气阻力,g取10 m/s2)(1)运动员在空气中飞行的时间t;(2)他起跳时的速度;(3)落地前瞬间速度的大小.13.如图所示,以9.8 m/s的水平速度v0抛出的物体,飞行一段时间后与斜面呈60°撞在倾角θ=30°的斜面上,求:(1)物体做平抛运动所用的时间;(2)物体撞在斜面时的合速度大小;(3)物体的水平位移、竖直位移和合位移;(4)物体的合位移方向.【类型5】平抛运动双边临界位移问题15.女排比赛时,某运动员进行了一次跳发球,若击球点恰在发球处底线上方3.04 m高处,击球后排球以25.0 m/s的速度水平飞出,球的初速度方向与底线垂直,排球场的有关尺寸如图所示,试计算说明:(1)此球能否过网?(2)球是落在对方界内,还是界外?(不计空气阻力,g取10 m/s2)【类型6】平抛运动两物体相遇问题21.如图所示,斜面体ABC固定在地面上,小球p从A点静止下滑,当小球p开始下滑时,另一小球q从A点正上方的D点水平抛出,两球同时到达斜面底端的B处.已知斜面AB光滑,长度l=2.5 m,斜面倾角为θ=30°.不计空气阻力,g取10 m/s2.求:(1)小球p从A点滑到B点的时间;(2)小球q抛出时初速度的大小.22.如图所示,可视为质点的滑块B放在水平面上,在其正上方离水平面高h=0.8 m处有一可视为质点的小球A,某时刻小球A以v1=5 m/s的初速度开始向右做平抛运动,同时滑块B以v2=3 m/s 的初速度开始向右做匀加速直线运动,小球A恰好能击中滑块B,求B运动的加速度a的大小.(g =10 m/s2)【类型7】类平抛运动24.如图所示的光滑斜面长为l,宽为b,倾角为θ,一物块(可看成质点)沿斜面左上方顶点P水平射入,恰好从底端Q点离开斜面,试求:(1)物块由P运动到Q所用的时间t;(2)物块由P点水平射入时的初速度v0;(3)物块离开Q点时速度的大小v.人教版物理必修二 5.2平抛运动计算题类型总结(参考答案)【类型1】平抛运动的时间、速度和位移1.物体做平抛运动,在它落地前的1 s内它的速度与水平方向夹角由30°变成60°,取g=10 m/s2.求:(1)平抛运动的初速度v0;(2)平抛运动的时间;(3)平抛时的高度.【答案】(1)5m/s(2)1.5 s(3)11.25 m【解析】(1)假定轨迹上A、B两点是落地前1 s内的始、终点,画好轨迹图,如图所示.对A点:tan 30°=①对B点:tan 60°=②t′=t+1 s.③由①②③解得t=s,v0=5m/s.④(2)运动总时间t′=t+1 s=1.5 s.(3)高度h=gt′2=11.25 m.2.从离地高80 m处水平抛出一个物体,3 s末物体的速度大小为50 m/s,取g=10 m/s2.求:(1)物体抛出时的初速度大小;(2)物体在空中运动的时间;(3)物体落地时的水平位移.【答案】(1)40 m/s(2)4 s(3)160 m【解析】(1)由平抛运动的规律知v=3 s末v=50 m/s,v y=gt=30 m/s解得v0=v x=40 m/s(2)物体在空中运动的时间t′==s=4 s(3)物体落地时的水平位移x=v0t′=40×4 m=160 m.3.一架轰炸机在720 m的高空以50 m/s的速度匀速飞行,要轰炸地面上某一固定目标,取g=10 m/s2,求:(1)飞机应在离目标水平距离多少米处投弹?(2)若飞机每隔1 s的时间投出一颗炸弹,这些炸弹在空中如何排列?(3)炸弹落地点间的间距怎样?【答案】(1)600 m (2)在空中排列成一条竖直线 (3)间距相等均为50 m【解析】(1)根据得,t==s=12 s.则水平距离x=v0t=50×12 m=600 m.(2)这些炸弹在空中排列成一条竖直线.因为从飞机上落下的每一颗炸弹都具有和飞机一样的水平速度,它们在落地前总位于飞机的正下方.(3)因为飞机在水平方向做匀速直线运动,在相等时间内通过的水平位移相等,所以炸弹落地点是等间距的,Δx=vΔt=50×1 m=50 m.4.如图所示,从高为h的斜面顶端A点以速度v0水平抛出一个小球,小球落在斜面底端B点(已知重力加速度大小为g,不计空气阻力),求:(1)小球从抛出到落到B点所经过的时间;(2)小球落到B点时的速度大小.【答案】(1)(2)【解析】(1)解决平抛运动的方法是通常把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,两个方向上运动的时间相同.设小球飞行时间为t,根据平抛运动的规律,可得竖直方向上有解得:(2)设小球落到B点时的竖直速度为v y,则竖直方向上根据平行四边形定则得:小球落到B点时的速度大小为.【类型2】斜抛运动的规律应用5.从某高处以6 m/s的初速度、以30°抛射角斜向上抛出一石子,落地时石子的速度方向和水平线的夹角为60°,求:(1)石子在空中运动的时间;(2)石子的水平射程;(3)抛出点离地面的高度.(忽略空气阻力,g取10 m/s2)【答案】(1)1.2 s(2)6.2 m(3)3.6 m【解析】(1)如图所示:石子落地时的速度方向和水平线的夹角为60°,则=tan 60°=即:v y=v x=v0cos 30°=×6×m/s=9 m/s取竖直向上为正方向,落地时竖直方向的速度向下,则-v y=v0sin 30°-gt,得t=1.2 s(2)石子在水平方向上做匀速直线运动:x=v0cos 30°·t=6××1.2 m 6.2 m(3)由竖直方向位移公式:h=v0sin 30°t-gt2=(6××1.2-×10×1.22) m=-3.6 m,负号表示落地点比抛出点低.【类型3】平抛运动规律的综合应用6.将某一物体以一定的初速度水平抛出,在某1 s内其速度方向与水平方向的夹角由37°变成53°,则此物体的初速度大小是多少?此物体在这1 s内下落的高度是多少?(g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,结果保留两位有效数字)【答案】17m/s18m【解析】解法一:如图甲所示小球经过A点时v A与水平方向的夹角为37°,经过B点时v B与水平方向的夹角为53°.设从初始位置到A点经历时间t,则到B点共经历t+1 s.v yA=gt=v0tan 37°,v yB=g(t+1 s)=v0tan 53°.由以上两式解得初速度v0≈17 m/s,且t=s在这1 s内下落的高度Δh=yB-yA=g(t+1)2-gt2=×10×2m-×10×2m≈18 m.解法二:如图乙所示,由几何关系可得Δv=gΔt=v0tan 53°-v0tan 37°,解得v0=≈17 m/s根据推导公式有Δh==≈18 m.7.如图所示,水平台面AB距地面的高度h=0.8 m.有一滑块从A点以初速度v0在台面上做匀变速直线运动,滑块与平台间的动摩擦因数μ=0.25.滑块运动到平台边缘的B点后以速度v B水平飞出,且测出滑块落地点到平台边缘的水平距离s=2.0 m.已知AB=2.2 m.不计空气阻力,g取10m/s2.求:(1)滑块从B点飞出时的速度大小;(2)滑块在A点的初速度v0的大小.【答案】(1)5 m/s(2)6 m/s【解析】(1)平抛运动:,s=v B t,解得:v B=5 m/s.(2)由牛顿第二定律:μ m g=m a,运动学公式v B2﹣v02=﹣2a sAB,解得:v0=6m/s.8.如图所示,ABC是固定的倾角为θ的斜面,其高AB=h,在其顶端A点,有一个小球以某一初速度水平飞出(不计空气阻力),恰好落在其底端C点.已知重力加速度为g,求:(1)小球飞出的初速度;(2)小球落在C点时的竖直分速度大小、合速度大小及其方向正切值.【答案】(1)小球飞出的速度为;(2)小球落在C点时的竖直分速度大小为,合速度的大小为,速度与水平方向的正切值为2tanθ.【解析】(1)根据h=得,t=,则小球飞出的初速度.(2)小球落在C点时的竖直分速度.根据平行四边形定则知,合速度大小.设速度方向与水平方向的夹角为α,【类型4】平抛运动结合斜面综合应用10.如图为湖边一倾角为θ=37°的大坝的横截面示意图,水面与大坝的交点为O.一人(身高忽略不计)站在A点处以速度v0沿水平方向扔小石子,已知AO=50 m,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.则:(1)若要求小石子能直接落到水面上,v0最小是多少?(2)若小石子不能直接落到水面上,落到斜面时速度方向与水平面夹角的正切值是多少?【答案】(1)16.33m/s(2)1.5【解析】(1)若小石子恰能落到O点,v0最小,有AO cosθ=v0t,AO sinθ=gt2,解得v0≈16.33m/s.(2)斜面与水平方向夹角θ=37°,若小石子落到斜面上时,设速度方向与水平面的夹角为α,则tanθ==,tanα=,所以tanα=2tanθ=1.5.11.女子跳台滑雪等6个新项目已加入2014年冬奥会.如图所示,运动员踏着专用滑雪板,不带雪杖在助滑路上(未画出)获得一速度后水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆.设一位运动员由斜坡顶的A点沿水平方向飞出的速度v0=20 m/s,落点在斜坡底的B点,斜坡倾角θ=37°,斜坡可以看成一斜面,不计空气阻力.(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:(1)运动员在空中飞行的时间t.(2)A、B间的距离s.【答案】(1)3 s(2)75 m【解析】(1)运动员由A点到B点做平抛运动,则水平方向的位移x=v0t竖直方向的位移y=gt2又=tan 37°,联立以上三式得t==3 s(2)由题意知sin 37°==得A、B间的距离s==75 m.12.如图所示,设一位运动员由A点沿水平方向跃出,到B点着陆,测得AB间距离L=75 m,山坡倾角α=37°(取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),试计算:(不计空气阻力,g取10 m/s2)(1)运动员在空气中飞行的时间t;(2)他起跳时的速度;(3)落地前瞬间速度的大小.【答案】(1)运动员在空气中飞行的时间t为3 s;(2)他起跳时的速度为30 m/s;(3)落地前瞬间速度的大小为.【解析】(1)根据L sin 37=gt2得,t=3 s(2)起跳的速度(3)落地时竖直分速度v y=gt=30 m/s,则落地的速度13.如图所示,以9.8 m/s的水平速度v0抛出的物体,飞行一段时间后与斜面呈60°撞在倾角θ=30°的斜面上,求:(1)物体做平抛运动所用的时间;(2)物体撞在斜面时的合速度大小;(3)物体的水平位移、竖直位移和合位移;(4)物体的合位移方向.【答案】(1)物体做平抛运动所用的时间为(2)物体撞在斜面时的合速度大小为11.3 m/s;(3)物体的水平位移为5.7 m、竖直位移为1.6 m和合位移为5.9 m;(4)物体的合位移与水平方向的夹角为.【解析】(1)小球与斜面呈60°撞在倾角θ=30°的斜面上,根据几何关系知,小球的速度与水平方向的夹角为30°,.(2)根据平行四边形定则知,小球撞在斜面上的合速度大小(3)水平位移.竖直位移.合位移.(4)设合位移与水平方向的夹角为α,因为速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍,=.【类型5】平抛运动双边临界位移问题15.女排比赛时,某运动员进行了一次跳发球,若击球点恰在发球处底线上方3.04 m高处,击球后排球以25.0 m/s的速度水平飞出,球的初速度方向与底线垂直,排球场的有关尺寸如图所示,试计算说明:(1)此球能否过网?(2)球是落在对方界内,还是界外?(不计空气阻力,g取10 m/s2)【答案】(1)能过网(2)落在对方界外【解析】(1)当排球在竖直方向下落Δh=(3.04-2.24) m=0.8 m时,所用时间为t1,满足Δh=gt,x=v0t1.解以上两式得x=10 m>9 m,故此球能过网.(2)当排球落地时h=gt,x′=v0t2.将h=3.04 m代入得x′≈19.5 m>18 m,故排球落在对方界外.16.如图所示,水平屋顶高H=5 m,围墙高h=3.2 m,围墙到房子的水平距离L=3 m,围墙外空地宽x=10 m,为使小球从屋顶水平飞出落在围墙外的空地上,g取10 m/s2.求:(1)小球离开屋顶时的速度v0的大小范围;(2)小球落在空地上的最小速度.【答案】(1)5 m/s≤v0≤13 m/s(2)5m/s【解析】(1)设小球恰好落到空地的右侧边缘时的水平初速度为v01,则小球的水平位移:L+x=v01t1小球的竖直位移:H=gt解以上两式得v01=(L+x)=13 m/s设小球恰好越过围墙的边缘时的水平初速度为v02,则此过程中小球的水平位移:L=v02t2小球的竖直位移:H-h=gt解以上两式得:v02=5 m/s小球抛出时的速度大小为5 m/s≤v0≤13 m/s(2)小球落在空地上,下落高度一定,落地时的竖直分速度一定,当小球恰好越过围墙的边缘落在空地上时,落地速度最小.竖直方向:v=2gH又有:v min=解得:v min=5m/s【类型6】平抛运动两物体相遇问题21.如图所示,斜面体ABC固定在地面上,小球p从A点静止下滑,当小球p开始下滑时,另一小球q从A点正上方的D点水平抛出,两球同时到达斜面底端的B处.已知斜面AB光滑,长度l=2.5 m,斜面倾角为θ=30°.不计空气阻力,g取10 m/s2.求:(1)小球p从A点滑到B点的时间;(2)小球q抛出时初速度的大小.【答案】(1)1s(2)【解析】(1)设小球p从斜面上下滑的加速度为a,根据牛顿第二定律a==g sinθ①下滑所需时间为t1,根据运动学公式得l=②由①②得t1=③代入数据得t1=1s(2)小球q运动为平抛运动,水平方向做匀速直线运动,设抛出速度为v0.则x=l cos30°=v0t2④依题意得:t2=t1⑤由③④⑤得22.如图所示,可视为质点的滑块B放在水平面上,在其正上方离水平面高h=0.8 m处有一可视为质点的小球A,某时刻小球A以v1=5 m/s的初速度开始向右做平抛运动,同时滑块B以v2=3 m/s 的初速度开始向右做匀加速直线运动,小球A恰好能击中滑块B,求B运动的加速度a的大小.(g =10 m/s2)【答案】10 m/s2【解析】设经时间t,小球A击中滑块B,则对小球A由平抛运动的规律得:h=gt2小球A在水平方向上的位移为x,则:x=v1t滑块B在时间t内的位移也为x,则:x=v2t+at2联立以上各式解得:a=10 m/s2【类型7】类平抛运动24.如图所示的光滑斜面长为l,宽为b,倾角为θ,一物块(可看成质点)沿斜面左上方顶点P水平射入,恰好从底端Q点离开斜面,试求:(1)物块由P运动到Q所用的时间t;(2)物块由P点水平射入时的初速度v0;(3)物块离开Q点时速度的大小v.【答案】(1)(2)b(3)【解析】(1)沿斜面向下的方向有mg sinθ=ma,l=at2联立解得t=.(2)沿水平方向有b=v0tv0==b.(3)物块离开Q点时的速度大小v=。
高中物理平抛运动公式详细介绍在高中物理的学习中,平抛运动经常会在物理的答题中考到,下面店铺的小编将为大家带来高中物理关于平抛运动公司的介绍,希望能够帮助到大家。
高中物理平抛运动公式介绍1.水平方向速度V_x=V_o2.竖直方向速度V_y=gt3.水平方向位移S_x=V_ot4.竖直方向位移S_y=gt2/25.运动时间t=(2S_y/g)1/2(通常又表示为(2h/g)1/2)6.合速度V_t=(V_x2+V_y2)1/2=[V_o2+(gt)2]1/2合速度方向与水平夹角β:tgβ=V_y/V_x=gt/V_o7.合位移S=(S_x2+S_y2)1/2,位移方向与水平夹角α:tgα=S_y/S_x=gt/(2V_o)注:(1)平抛运动是匀变速曲线运动,加速度为g,通常可看作是水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合成。
(2)运动时间由下落高度h(S_y)决定与水平抛出速度无关。
(3)θ与β的关系为tgβ=2tgα。
(4)在平抛运动中时间t是解题关键。
(5)曲线运动的物体必有加速度,当速度方向与所受合力(加速度)方向不在同一直线上时物体做曲线运动。
2)匀速圆周运动1.线速度V=s/t=2πR/T2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf3.向心加速度a=V2/R=ω2R=(2π/T)2R4.向心力F心=mV2/R=mω2R=m(2π/T)2R5.周期与频率T=1/f6.角速度与线速度的关系V=ωR7.角速度与转速的关系ω=2πn(此处频率与转速意义相同)8.主要物理量及单位:弧长(S):米(m)角度(Φ):弧度(rad)频率(f):赫(Hz)周期(T):秒(s)转速(n):r/s半径(R):米(m)线速度(V):m/s角速度(ω):rad/s向心加速度:m/s2注:(1)向心力可以由具体某个力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提供,方向始终与速度方向垂直。
(2)做匀速度圆周运动的物体,其向心力等于合力,并且向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持不变,但动量不断改变。
5.3 实验:探究平抛运动的特点基础知识梳理一、抛体运动和平抛运动1.抛体运动:以一定的速度将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受作用的运动.2.平抛运动:初速度沿方向的抛体运动.3.平抛运动的特点:(1)初速度沿水平方向;(2)只受作用.二、实验:探究平抛运动的特点【实验思路】(1)基本思路:根据运动的分解,把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的运动,分别研究物体在这两个方向的运动特点.(2)平抛运动的分解:可以尝试将平抛运动分解为方向的分运动和方向的分运动.【进行实验】方案一:频闪照相(或录制视频)的方法(1)通过频闪照相(或视频录制),获得小球做平抛运动时的频闪照片(如图所示);(2)以抛出点为原点,建立直角坐标系;(3)通过频闪照片描出物体经过时间间隔所到达的位置;(4)测量出经过T,2T,3T,…时间内小球做平抛运动的位移和位移,并填入表格;(5)分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点.方案二:分别研究水平和竖直方向分运动规律步骤1:探究平抛运动竖直分运动的特点图2(1)如图2所示,用小锤击打弹性金属片后,A球做运动;同时B球被释放,做运动.观察两球的运动轨迹,听它们落地的声音.(2)改变小球距地面的高度和小锤击打的力度,即改变A球的初速度,发现两球同时落地,说明平抛运动在竖直方向的分运动为运动.步骤2:探究平抛运动水平分运动的特点1.装置和实验(1)如图所示,安装实验装置,使斜槽M末端水平,使固定的背板竖直,并将一张白纸和复写纸固定在背板上,N为水平装置的可上下调节的向背板倾斜的挡板.(2)让钢球从斜槽上某一高度滚下,从末端飞出后做平抛运动,使小球的轨迹与背板.钢球落到倾斜的挡板N上,挤压复写纸,在白纸上留下印迹.(3) 调节挡板N,进行多次实验,每次使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下,在白纸上记录钢球所经过的多个位置.(4)以斜槽水平末端端口处小球球心在木板上的投影点为坐标原点O,过O点画出竖直的y轴和水平的x轴.(5)取下纸,用平滑的曲线把这些印迹连接起来,得到钢球做平抛运动的轨迹.(6)根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点,在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点,即各点之间的时间间隔,测量这些点之间的水平位移,确定水平方向分运动特点.(7)结论:平抛运动在相等时间内水平方向相等,平抛运动水平方向为运动.2.注意事项:(1)实验中必须调整斜槽末端的(将小球放在斜槽末端水平部分,若小球静止,则斜槽末端水平).(2)背板必须处于,固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直.(3)小球每次必须从斜槽上由静止释放.(4)坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时钢球球心在木板上的投影点.(5)小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的一直到达为宜.【参考答案】重力水平重力直线水平竖直平抛自由落体自由落体平行上下坐标 相等 位移 匀速直线 切线水平 竖直面内 同一位置 左上角 右下角考点一:平抛运动概念、性质、条件、特征【例1】2022年2月15日,北京冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛中,中国选手苏翊鸣夺得冠军。
第3节平抛运动一、平抛运动的认识 1.定义把物体以一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动。
2.特点(1)受力特点:只受重力。
(2)运动特点:初速度水平,加速度为g ,方向竖直向下。
3.性质为匀变速曲线运动。
4.实验探究⎩⎪⎨⎪⎧水平方向:不受力,做匀速直线运动竖直方向:只受重力,做自由落体运动 二、平抛运动的规律 1.水平方向以初速度v 0做匀速直线运动,v x =v 0,x =v 0t 。
2.竖直方向做自由落体运动,v y =gt ,y =12gt 2。
下落时间:t =2yg ,t 只与下落高度y 有关,与其他因素无关。
1.物体以某一初速度水平抛出,不考虑空气阻力,物体只在重力作用下的运动叫平抛运动。
2.平抛运动是匀变速曲线运动,水平方向做匀速直线运动,x =v 0t ,竖直方向做自由落体运动,y =12gt 2。
3.平抛运动在空中运动时间由竖直高度决定,水平位移由竖直高度和水平初速度共同决定。
1.自主思考——判一判(1)平抛运动的速度、加速度都随时间增大。
(×)(2)平抛运动物体的速度均匀变化。
(√)(3)平抛运动不是匀变速曲线运动。
(×)(4)平抛物体的初速度越大,下落得越快。
(×)(5)平抛运动的初速度可以不沿水平方向。
(×)2.合作探究——议一议(1)体育运动中投掷的链球、铅球、铁饼、标枪等,都可以看成是抛体运动吗?都可以看成是平抛运动吗?图3-3-1提示:链球、铅球、铁饼、标枪等,若被抛出后所受空气阻力可忽略不计,可以看成是抛体运动。
它们的初速度不一定沿水平方向,所以它们不一定是平抛运动。
(2)两个小金属球同时从同一高度开始运动,不计空气阻力,A球自由落体,B球平抛运动,两球下落过程中的高度位置相同吗?为什么?提示:相同;A、B两球在竖直方向上的运动情况完全相同,从同一高度同时进行自由落体运动,因此,在下落过程中的高度位置始终相同。
平抛运动的性质与基本规律(公式)一、基础知识 (一)平抛运动1、定义:将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动.2、性质:加速度为重力加速度g 的匀变速曲线运动,运动轨迹是抛物线.3、基本规律:以抛出点为原点,水平方向(初速度v 0方向)为x 轴,竖直向下方向为y 轴,建立平面直角坐标系,则:(1)水平方向:做匀速直线运动,速度v x =v 0,位移x =v 0t . (2)竖直方向:做自由落体运动,速度v y =gt ,位移y =12gt 2.(3)合速度:v =v 2x +v 2y,方向与水平方向的夹角为θ,则tan θ=v y v x =gt v 0. (4)合位移:s =x 2+y 2,方向与水平方向的夹角为α,tan α=y x =gt2v 0.(二)平抛运动基本规律的理解 1、飞行时间:由t = 2hg知,时间取决于下落高度h ,与初速度v 0无关. 2、水平射程:x =v 0t =v 0 2hg,即水平射程由初速度v 0和下落高度h 共同决定,与其他因素无关. 3、落地速度:v t =v 2x +v 2y =v 20+2gh ,以θ表示落地速度与x 轴正方向的夹角,有tan θ=v y v x =2gh v 0,所以落地速度也只与初速度v 0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 =g Δt 相同,方向恒为竖直向下,如图所示. 5、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)运动的物体在任意时刻任一位置处,设其末速度方向与水平方向的夹角为α,位移与水平方向的夹角为θ,则tan α=2tan θ.二、练习1、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 答案 B解析 平抛运动物体只受重力作用,故A 正确;平抛运动是曲线运动,速度时刻变化,由v =v 20+(gt )2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tan θ=v 0v y =v 0gt ,因t 一直增大,所以tan θ变小,θ变小.故D 正确,B 错误.本题应选B.2、对平抛运动,下列说法正确的是( )A .平抛运动是加速度大小、方向不变的曲线运动B .做平抛运动的物体,在任何相等的时间内位移的增量都是相等的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 答案 AC解析 平抛运动的物体只受重力作用,其加速度为重力加速度,故A 项正确;做平抛运动的物体,在任何相等的时间内,其竖直方向位移增量Δy =gt 2,水平方向位移不变,故B 项错误.平抛运动可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,且落地时间t =2hg,落地速度为v =v 2x +v 2y =v 20+2gh ,所以C 项正确,D 项错误.3、质点从同一高度水平抛出,不计空气阻力,下列说法正确的是 ( )A .质量越大,水平位移越大B .初速度越大,落地时竖直方向速度越大C .初速度越大,空中运动时间越长D .初速度越大,落地速度越大 答案 D解析 物体做平抛运动时,h =12gt 2,x =v 0t ,则t =2hg,所以x =v 0 2hg,故A 、C 错误.由v y =gt =2gh ,故B 错误. 由v =v 20+v 2y =v 20+2gh ,则v 0越大,落地速度越大,故D 正确. 4、关于做平抛运动的物体,说法正确的是( )A .速度始终不变B .加速度始终不变C .受力始终与运动方向垂直D .受力始终与运动方向平行 答案 B解析 物体做平抛运动的条件是物体只受重力作用,且初速度沿水平方向,故物体的加速度始终不变,大小为g ,B 正确;物体的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,其合运动是曲线运动,速度的大小和方向时刻变化,A 错误;运动过程中,物体所受的力与运动方向既不垂直也不平行,C 、D 错误. 5、某人用细线系一个小球在竖直面内做圆周运动,不计空气阻力,若在小球运动到最高点时刻,细线突然断了,则小球随后将做( )A .自由落体运动B .竖直下抛运动C .竖直上抛运动D .平抛运动答案 D6、(2012·课标全国·15)如图,x 轴在水平地面内,y 轴沿竖直方向. 图中画出了从y 轴上沿x 轴正向抛出的三个小球a 、b 和c 的运动 轨迹,其中b 和c 是从同一点抛出的.不计空气阻力,则( ) A .a 的飞行时间比b 的长 B .b 和c 的飞行时间相同C .a 的水平初速度比b 的小D .b 的水平初速度比c 的大 答案 BD解析 根据平抛运动的规律h =12gt 2,得t =2hg,因此平抛运动的时间只由高度决定,因为h b =h c >h a ,所以b 与c 的飞行时间相同,大于a 的飞行时间,因此选项A 错误,选项B 正确;又因为x a >x b ,而t a <t b ,所以a 的水平初速度比b 的大,选项C 错误;做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动,b 的水平位移大于c ,而t b =t c ,所以v b >v c ,即b 的水平初速度比c的大,选项D正确7、如图所示,一战斗机由东向西沿水平方向匀速飞行,发现地面目标P后开始瞄准并投掷炸弹,若炸弹恰好击中目标P,则(假设投弹后,飞机仍以原速度水平匀速飞行且不计空气阻力) ()A.此时飞机正在P点正上方B.此时飞机是否处在P点正上方取决于飞机飞行速度的大小C.飞行员听到爆炸声时,飞机正处在P点正上方D.飞行员听到爆炸声时,飞机正处在P点偏西一些的位置答案AD8、为了探究影响平抛运动水平射程的因素,某同学通过改变抛出点的高度及初速度的方法做了6次实验,实验数据记录如下表所示.以下探究方案符合控制变量法的是() 序号抛出点的高度(m)水平初速度(m/s)水平射程(m)10.20 2.00.4020.20 3.00.6030.45 2.00.6040.45 4.0 1.2050.80 2.00.8060.80 6.0 2.40A.若探究水平射程与初速度的关系,可用表中序号为1、3、5的实验数据B.若探究水平射程与高度的关系,可用表中序号为1、3、5的实验数据C.若探究水平射程与高度的关系,可用表中序号为2、4、6的实验数据D.若探究水平射程与初速度的关系,可用表中序号为2、4、6的实验数据答案 B解析本题采用控制变量法分析,选B.9、将一小球从高处水平抛出,最初2 s内小球动能E k随时间t变化的图象如图21所示,不计空气阻力,取g=10 m/s2.根据图象信息,不能确定的物理量是()A.小球的质量薄B.小球的初速度C.最初2 s内重力对小球做功的平均功率D .小球抛出时的高度 答案 D解析 小球水平抛出,最初2 s 内下落的高度为h =12gt 2=20 m .由题图知在0时刻(开始抛时)的动能为5 J ,即12m v 20=5 J .2 s 内由动能定理得:mgh =E k2-E k0=(30-5) J =25 J ,求得m =18 kg ,进而求出v 0.因为P =W t =mght ,可求出P ;只有D 项不能求解,故选D.10、如图所示,P 是水平地面上的一点,A 、B 、C 、D 在一条竖直线上, 且AB =BC =CD .从A 、B 、C 三点分别水平抛出一个物体,这三个物 体都落在水平地面上的P 点.则三个物体抛出时速度大小之比v A ∶v B ∶v C 为( )A.2∶3∶ 6 B .1∶2∶ 3 C .1∶2∶3D .1∶1∶1答案 A解析 由题意及题图可知DP =v A t A =v B t B =v C t C ,所以v ∝1t ;又由h =12gt 2,得t ∝h ,因此有v ∝1h,由此得v A ∶v B ∶v C =2∶3∶ 6. 11、将一只苹果(可看成质点)水平抛出,苹果在空中依次飞过三个完全相同的窗户1、2、3,图中曲线为苹果在空中运行的轨迹.若不计空气阻力的影响,则( )A .苹果通过第1个窗户的竖直方向上的平均速度最大B .苹果通过第1个窗户克服重力做功的平均功率最小C .苹果通过第3个窗户所用的时间最短D .苹果通过第3个窗户重力所做的功最多 答案 BC解析 苹果在空中做平抛运动,在竖直方向经过相同的位移,用时越来越少,重力做功相同,由v =h t 及P =mgh t 知A 、D 错,B 、C 对12、(2011·广东·17)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 .球被击出时的速度v 等于L g2H B .球从击出至落地所用时间为2H gC .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 答案 AB解析 由平抛运动规律知,H =12gt 2得,t =2Hg,B 正确.球在水平方向做匀速直线运动,由s =v t 得,v =st=L2H g=L g2H,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.13、在水平路面上做匀速直线运动的小车上有一固定的竖直杆,其上的三个水平支架上有三个完全相同的小球A 、B 、C ,它们离地面的高度分别为3h 、2h 和h ,当小车遇到障碍物P 时,立即停下来,三个小球同时从支架上水平抛出,先后落到水平路面上,如图所示.则下列说法正确的是( )A .三个小球落地时间差与车速有关B .三个小球落地点的间隔距离L 1=L 2C .三个小球落地点的间隔距离L 1<L 2D .三个小球落地点的间隔距离L 1>L 2 答案 C解析 车停下后,A 、B 、C 均以初速度v 0做平抛运动,且运动时间t 1= 2hg,t 2= 2×2hg=2t 1,t 3= 2×3hg=3t 1 水平方向上有:L 1=v 0t 3-v 0t 2=(3-2)v 0t 1L2=v0t2-v0t1=(2-1)v0t1可知L1<L2,选项C正确.14、(2012·江苏·6)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一定能相碰答案AD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为自由落体运动,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=l v<t1,即v>lt1,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的初速度决定,故选项B、C错误,选项D正确.。
人教版物理必修二 5.2平抛运动计算题类型总结【类型1】平抛运动的时间、速度和位移1.物体做平抛运动,在它落地前的 1 s内它的速度与水平方向夹角由30°变成60°,取g=10 m/s2.求:(1)平抛运动的初速度V。
;(2)平抛运动的时间;⑶平抛时的高度.2.从离地高80 m处水平抛出一个物体, 3 s末物体的速度大小为50 m/s,取g= 10 m/s2求:(1)物体抛出时的初速度大小;(2)物体在空中运动的时间;(3)物体落地时的水平位移.3.一架轰炸机在720 m的高空以50 m/s的速度匀速飞行,要轰炸地面上某一固定目标,取g=10 m/s2,求:(1)飞机应在离目标水平距离多少米处投弹?(2)若飞机每隔1 s的时间投出一颗炸弹,这些炸弹在空中如何排列?(3)炸弹落地点间的间距怎样?4.如图所示,从高为h的斜面顶端A点以速度V0水平抛出一个小球,小球落在斜面底端B点(已知重力加速度大小为g,不计空气阻力),求:(1)小球从抛出到落到B点所经过的时间;滑块从B 点飞出时的速度大小;即JZL8.如图所示,ABC 是固定的倾角为 。
的斜面,其高 AB=h ,在其顶端 A 点,有一个小球以某一初速 度水平飞出(不计空气阻力),恰好落在其底端 C 点.已知重力加速度为 g,求:(1)小球飞出的初速度;(2)小球落在C 点时的竖直分速度大小、合速度大小及其方向正切值.(2)小球落到B 点时的速度大小 【类型2】斜抛运动的规律应用5 .从某高处以6 m/s 的初速度、以 30 °抛射角斜向上抛出一石子,落地时石子的速度方向和水平线 的夹角为60。
,求: (1)石子在空中运动的时间; (2)石子的水平射程;⑶抛出点离地面的高度.(忽略空气阻力,g 取10 m/s 2) 【类型3】平抛运动规律的综合应用 6 .将某一物体以一定的初速度水平抛出,在某 则此物体的初速度大小是多少?此物体在这 1 s 内其速度方向与水平方向的夹角由37°变成53°,1 s 内下落的高度是多少? (g= 10 m/s 2, sin 37° = 0.6,cos 37 = 0.8,结果保留两位有效数字)7 .如图所示,水平台面 AB 距地面的高度 h=0.8 m.有一滑块从 A 点以初速度vo 在台面上做匀变速 直线运动,滑块与平台间的动摩擦因数 且测出滑块落地点到平台边缘的水平距离 户0.25 .滑块运动到平台边缘的B 点后以速度V B 水平飞出,s=2.0 m.已知 AB=2.2 m.不计空气阻力,g 取10m/s 2. 求:(2) 滑块在A 点的初速度vo 的大小.10 .如图为湖边一倾角为。
平抛物体的运动是一种典型的匀变速曲线运动,它体现了处理复杂的曲线运动的基本方法。
下面我们一起来学习一下《平抛运动》优秀教学设计,希望对大家有所帮助。
下面是白话文整理的《平抛运动》优秀教学设计(3篇),如果对您有一些参考与帮助,请分享给最好的朋友。
《平抛运动》优秀教学设计篇一授课课题平抛运动教材分析平抛物体的运动是曲线运动一章的重点,是一种最基本、最重要的曲线运动,是运动的合成和分解知识的第一次应用,是理解和掌握其它曲线运动的基础。
平抛物体的运动是一种典型的匀变速曲线运动,它体现了处理复杂的曲线运动的基本方法——先分解成几个简单的直线运动——再进行合成,从而理解运动的独立性原理和叠加原理,并且会利用这种方法解决问题。
本节的内容较简单,得出结论也并不难,但是用运动的合成和分解分析问题的方法,是运动学中常用的一种重要的研究问题的方法,本节的重点是掌握平抛运动的研究方法,使学生学会用运动的分解和合成来研究复杂的曲线运动,并通过实验探索分析、归纳出其运动规律是本节的难点。
学情分析认识平抛运动采用的是运动的合成与分解的方法,它是一种研究问题的方法,这种方法在“力的合成与分解”的学习中学生已有基础,因此,在教学中应让学生主动尝试应用这种方法来解决平抛物体运动规律这个新问题。
这一学习过程的经历,能激发学生探究未知问题的乐趣,领悟怎样将复杂的问题化为简单的问题,将未知问题化为已知问题。
让学生真正理解运动合成与分解这种方法的意义,理解为什么平抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
日常生活中平抛运动的现象也较多,通过与生产、生活的联系,可以使学生更深入了解这两种运动的规律。
教学目标知识与技能:(1)知道什么是抛体运动,知道什么是平抛运动;(2)知道平抛运动的受力特点,会用运动的合成与分解方法分析平抛运动;(3)掌握平抛运动的规律,会处理简单的问题。
过程与方法:(1)通过举例、实验,完全由感性认识到理性认识,培养观察能力和分析能力。
引言:平抛运动是物理学的基础知识之一,它描述了物体在受到水平方向初速度和重力作用下的运动轨迹。
在本文中,我将详细讨论平抛运动的知识点,包括受力分析、轨迹方程、最大高度、飞行时间和速度分析等。
概述:平抛运动是指一个物体在水平方向上具有初速度的情况下向上抛出后,在竖直方向受到重力的作用下运动的情况。
在平抛运动中,忽略空气阻力的影响,认为重力沿竖直方向作用。
下面将从受力分析、轨迹方程、最大高度、飞行时间和速度分析等五个大点详细阐述平抛运动的知识点。
正文:一、受力分析1.重力作用:在平抛运动中,物体受到一个向下的重力作用,其大小为物体质量乘以重力加速度。
重力作用的方向垂直向下,垂直于运动轨迹。
2.初速度作用:物体的初速度是平抛运动的初始条件之一,它决定了物体在水平方向上的运动速度。
初速度的方向决定了运动轨迹的方向。
3.空气阻力忽略:在平抛运动中,通常可以忽略空气阻力的影响。
这是因为平抛运动的速度较低,空气阻力的影响较小。
二、轨迹方程1.水平方向运动:在平抛运动中,物体的水平方向运动是匀速直线运动,速度恒定不变。
轨迹方程可以用x=v0xt来表示,其中v0x为物体在水平方向上的初速度,t为时间。
2.竖直方向运动:在竖直方向上,物体受到重力的作用,产生了加速度。
根据竖直方向的运动学公式,可以得到物体的竖直位置与时间的关系,轨迹方程可以用y=v0yt1/2gt^2来表示,其中v0y 为物体在竖直方向上的初速度,g为重力加速度。
三、最大高度1.最大高度的求解:最大高度是指物体在平抛运动过程中达到的最高点。
根据竖直方向的运动学公式,可以求解最大高度。
最大高度的求解公式为H=v0y^2/(2g)。
2.最大高度与初速度的关系:最大高度与物体的初速度有关。
初速度越大,物体的最大高度越高。
反之,初速度越小,最大高度越低。
四、飞行时间1.飞行时间的求解:飞行时间是指物体在平抛运动中从抛出到落地所经历的时间。
根据物体的竖直方向运动,可以求解飞行时间。