《新高考物理一轮复习精品讲义专题4.2 抛体运动的规律及实验（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习精品讲义专题4.2 抛体运动的规律及实验（含解析）（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题4.2 抛体运动的规律及实验【讲】目录一 讲核心素养1二 讲必备知识1【知识点一】平抛运动基本规律的应用1【知识点二】斜抛运动5【知识点三】实验：探究平抛运动的特点6三讲关键能力10【能力点一】.会分析平抛运动的临界和极值问题10【能力点二】.会分析有约束条件的平抛运动问题12四讲模型思想15斜面平抛模型15一 讲核心素养1.物理观念：平抛运动、斜抛运动。(1)掌握平抛运动的规律，会用运动的合成与分解方法分析平抛运动。(2)会处理平抛运动中的临界、极值问题。(3)能定性分析斜抛运动。2.科学思维：平抛斜面、圆弧面模型。(1)知道常见的四类斜面平抛模型并能区分不同类型的斜面倾角的物理含义。(
2、2)会利用运动合成与分解的思想分析几种常见的平抛圆弧组合模型。3.科学探究：实验：探究平抛运动的特点(1)用实验的方法描出平抛运动的轨迹(2)判断平抛运动的轨迹是否为抛物线(3)根据平抛运动的轨迹求其初速度4.科学态度与责任：平抛运动在生活实际中的应用。能将具体问题情景通过构建物理模型转化为物理问题进而应用物理规律来解决，以此提升分析推理能力和模型构建能力。二 讲必备知识【知识点一】平抛运动基本规律的应用1飞行时间由t知，时间取决于下落高度h，与初速度v0无关2水平射程xv0tv0，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，以表示落地速度与水平正方向的夹角，有ta
3、n ，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t内的速度改变量vgt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定通过此时水平位移的中点，如图所示，即xB.推导：xB(2)做平抛运动的物体在任意时刻任意位置处，有tan 2tan .推导：tan 2tan 【例1】(2021东北师大附中一模)在空中同一位置水平抛出初速度不同的两个小球(忽略空气的影响)，则从抛出开始()A下降相同高度时初速度较大的球的速度与水平方向的夹角大B下降相同高度时初速度较小
4、的球在竖直方向上的速度较小C通过同一水平距离时初速度较大的球在竖直方向上的速度较大D通过同一水平距离时初速度较大的球在竖直方向上的速度较小【答案】D【解析】设球的速度与水平方向的夹角为，则tan ，由2ghv可知，下降相同高度时vy相同，初速度越大则球的速度与水平方向的夹角越小，故A、B错误；由球在水平方向做匀速直线运动可知t，x相同时，初速度大的小球所用时间少，由vygt可知，初速度较大的小球在竖直方向上的速度较小，故C错误，D正确。【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念中的运动观及科学思维中的科学推理。要求考生能正确建立模型情境图写出相关表达式根据表达式的含义得出正确结论。【变式训练
5、1】(20211月江苏新高考适应性考试，5)某生态公园的人造瀑布景观如图所示，水流从高处水平流出槽道，恰好落入步道边的游泳池中。现制作一个为实际尺寸的模型展示效果，模型中槽道里的水流速度应为实际的()A. B.C. D.【答案】B【解析】由题意可知，水流出后做平抛运动的水平位移和竖直位移均变为原来的，则有hgt2，得t，所以时间变为实际的，则水流出的速度v，由于水平位移变为实际的，时间变为实际的，则水流出的速度为实际的，故选项B正确。【变式训练2】(2020全国卷16)如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h，其左边缘a点比右边缘b点高0.5h.若摩
6、托车经过a点时的动能为E1，它会落到坑内c点.c与a的水平距离和高度差均为h；若经过a点时的动能为E2，该摩托车恰能越过坑到达b点.等于()A.20 B.18 C.9.0 D.3.0【答案】B【解析】摩托车从a点做平抛运动到c点，水平方向：hv1t1，竖直方向：hgt12，可解得v1，动能E1mv12；摩托车从a点做平抛运动到b点，水平方向：3hv2t2，竖直方向：0.5hgt22，解得v23，动能E2mv22mgh，故18，B正确.【变式训练3】 (多选)(2020江苏卷，8)如图所示，小球A、B分别从2l和l的高度水平抛出后落地，上述过程中A、B的水平位移分别为l和2l。忽略空气阻力，则
7、()A.A和B的位移大小相等 B.A的运动时间是B的2倍C.A的初速度是B的 D.A的末速度比B的大【答案】AD【解析】由题意可知，落地后，小球A的位移的大小为sAl，小球B的位移的大小为sBl，显然小球A、B的位移大小相等，A正确；小球A的运动时间为tA，小球B的运动时间为tB，则tAtB1，B错误；小球A的初速度为vOA，小球B的初速度为vOB，则vOAvOB12，C错误；落地瞬间，小球A竖直方向的速度为vyA，小球B竖直方向的速度为vyB，则落地瞬间小球A的速度为vA，小球B的速度为vB，显然vAvB，D正确。【知识点二】斜抛运动1.定义：将物体以初速度v0斜向上方或斜向下方抛出，物体只
8、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.4.基本规律(以斜上抛运动为例，如图所示)(1)水平方向：v0xv0cos，F合x0；(2)竖直方向：v0yv0sin，F合ymg.【例1】(2020济南一模)狞猫弹跳力惊人，栖息在干燥的旷野和沙漠中，善于捕捉鸟类。一只狞猫以某一初速度斜向上与水平地面成角跳离地面，落地前其最大高度为h，最大水平位移为x。不考虑空气阻力。下列说法正确的是()A保持起跳速度大小不变，增大角，狞猫在空中的运动时间不变B保持起跳速度大小不变，
9、增大角，狞猫在空中的最大高度h增大C保持起跳角度不变，增大起跳速度，x与h的比值减小D保持起跳角度不变，增大起跳速度，x与h的比值增大【答案】B【解析】：狞猫做斜抛运动，在竖直方向有vyv0sin gt1，狞猫在空中的运动时间t2t1，保持起跳速度大小不变，增大角，狞猫在空中的运动时间增大，故A错误；狞猫在空中的最大高度hgt，保持起跳速度大小不变，增大角，狞猫在空中的最大高度增大，故B正确；狞猫最大水平位移为xvxt，最大水平位移与最大高度的比值为；保持起跳角度不变，增大起跳速度，x与h的比值不变，故C、D错误。【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。【技巧点拨】对斜上抛运动
10、从抛出点到最高点的运动，可逆过程分析为平抛运动，分析完整的斜上抛运动，还可根据对称性求解某些问题.【变式训练1】(2021福建宁德市5月质检)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()A.两次在空中运动的时间相等 B.两次抛出时的速度相等C.第1次抛出时速度的水平分量小 D.第2次抛出时速度的竖直分量大【答案】C【解析】将篮球的运动反向处理，即为平抛运动.由题图可知，第2次运动过程中的高度较小，所以运动时间较短，故A错误.平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，第2次运动过程中的高度
11、较小，故第2次抛出时速度的竖直分量较小，故D错误.平抛运动在水平方向是匀速直线运动，水平射程相等，由xv0t可知，第2次抛出时水平分速度较大，第1次抛出时水平分速度较小，故C正确.水平分速度第2次大，竖直分速度第1次大，根据速度的合成可知，两次抛出时的速度大小关系不能确定，故B错误.【变式训练2】 (2020福建漳州模拟)某同学练习定点投篮，篮球从同一位置出手，两次均垂直撞在竖直篮板上，其运动轨迹如图所示，不计空气阻力，下列说法正确的是()A第1次击中篮板时的速度小B两次击中篮板时的速度相等C球在空中运动过程第1次速度变化快D球在空中运动过程第2次速度变化快【答案】A【解析】：将篮球的运动反过
12、来看，则篮球两次做平抛运动，由于第1次平抛运动的高度更大，由hgt2得t，所以第1次运动的时间更长，由于两次的水平位移相等，则时间越长的水平初速度越小，故第1次击中篮板时的速度小，故A正确，B错误；球在空中运动过程速度变化快慢即为加速度，由于球只受重力作用，加速度为重力加速度，则两次速度变化快慢相同，故C、D错误。【知识点三】实验：探究平抛运动的特点一、实验思路以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力的作用，这时的运动叫作抛体运动如果初速度是沿水平方向的，这样的抛体运动就叫作平抛运动. 平抛运动的轨迹是曲线，比直线运动复杂我们可以按照把复杂的曲线运动分解为两个相对简单的
13、直线运动的思路，分别研究物体在竖直方向和水平方向的运动特点平抛运动可以看作是在竖直方向的分运动和水平方向的分运动的合运动如果这两个分运动研究清楚了，平抛运动的规律自然就清楚了二、实验方案方案一为了研究平抛运动的特点，我们应该想办法把运动物体的位置随时间变化的信息记录下来比如，用频闪照相的方法，记录物体在不同时刻的位置当然也可以用别的方法记录信息，开展研究如图是用频闪照相的方法记录的做平抛运动的小球每隔相等的时间的位置图以左边第一个小球的中心为原点，沿水平向右和竖直向下的方向建立直角坐标系，将各球中心点的横坐标和纵坐标记录在自己设计的表格中方案二步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点在如图甲所示的
14、实验中，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，记录实验现象步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点在如图乙所示的装置中，斜槽M末端水平钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N，钢球飞出后，落到挡板上实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置最后，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹根据步骤1得出的平抛运动在竖直方向分速度随时间变化的规律，设法确定“相等的时间间隔”再看相等的时间内水平分运动的位移，进而确定水平分运动的规律三、数据处理根据所记录的数据，以及相邻小球时间间隔相等的特点，分析小球在水平方向分运动的特点然后再按照这个办法，分析小球在竖直方向分运动的特点四、误差分析1安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小球离开斜槽后不做平抛运动2建立坐标系时，坐标原点的位置确定不准确
