《2020年高中物理 第五章 抛体运动 专题一化曲为直法、平抛运动规律的综合应用及拓展学案 新人教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020年高中物理 第五章 抛体运动 专题一化曲为直法、平抛运动规律的综合应用及拓展学案 新人教版必修2（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题一化曲为直法、平抛运动规律的综合应用及拓展课堂任务曲线运动的分析方法化曲为直法物体实际的运动是合运动，所参与的运动是分运动，有时合运动不好解决就把运动进行分解，先求出分运动再求解合运动，比如平抛运动的位移和速度。合运动既可以是直线，也可以是曲线，如果是曲线，解决办法就是“化曲为直”。例1(多选)随着人们生活水平的提高，高尔夫球将逐渐成为普通人的休闲娱乐。如图所示，某人从高出水平地面h的坡上水平击出一个质量为m的高尔夫球，由于恒定的水平风力的作用，高尔夫球竖直地落入距击球点水平距离为L的A穴。则()A球被击出后做平抛运动B该球从被击出到落入A穴所用的时间为 C球被击出时的初速度大小为LD球被
2、击出后受到的水平风力的大小为规范解答球在竖直方向只受重力，做自由落体运动，由hgt2，得球从被击出到落入A穴所用的时间为t ，B正确；球受到恒定的水平风力的作用，且竖直地落入A穴，可知球在水平方向做匀减速直线运动，水平末速度为零，由L得球被击出时的初速度大小为v0L ，A错误，C正确；由v0at得球水平方向加速度大小a，球被击出后受到的水平风力的大小为Fma，D错误。完美答案BC把复杂的曲线运动分解为简单的直线运动，是解决曲线运动的基本方法。分运动彼此独立、运动时间相同。只要解决了分运动的问题，物体的运动(合运动)也就迎刃而解。一物体在光滑水平面上运动，它在相互垂直的x方向和y方向上的两个分运
3、动的速度时间图像如图甲、乙所示。求：(1)物体的初速度大小；(2)物体在前3 s内的位移大小。答案(1)50 m/s(2)30 m解析(1)由图可看出，物体沿x方向的分运动为匀速直线运动，沿y方向的分运动为匀变速直线运动。x方向的初速度vx030 m/s，y方向的初速度vy040 m/s；则物体的初速度大小为v050 m/s。(2)在前3 s内，x方向的分位移大小x3vxt303 m90 my方向的分位移大小y3t3 m60 m故物体在前3 s内的位移大小为s m30 m。课堂任务平抛运动中的相遇问题平抛运动中的相遇问题的解题突破口：两物体在同一时刻运动到同一位置。例2如图所示，在一次空地演习
4、中，离地H高处的飞机以水平速度v1发射一颗炮弹欲轰炸地面目标P，反应灵敏的地面拦截系统同时以速度v2竖直向上发射炮弹拦截，设拦截系统与飞机的水平距离为s，若拦截成功，不计空气阻力，则v1、v2的关系应满足()Av1v2 Bv1v2Cv1 v2 Dv1v2规范解答拦截成功时飞机水平位移sv1t，在竖直方向上二者位移满足gt2v2tgt2H，两式联立解得 v1 v2，故选D。完美答案D两物体相遇的要求就是同一时刻必须在同一位置，从这一点出发分析，并结合平抛运动的性质和规律综合考虑，即可找到求解的思路。(多选)在一次体育活动中，两位同学一前一后在同一水平直线上的两个位置沿水平方向分别抛出两个小球A和
5、B，两个小球的运动轨迹如图所示，不计空气阻力。要使两小球在空中发生碰撞，则必须()A先抛出A球再抛出B球B同时抛出两球CA球抛出速度大于B球抛出速度D使两球质量相等答案BC解析两小球均做平抛运动，根据运动的合成与分解知，小球在竖直方向做自由落体运动，两小球在空中发生碰撞时，两小球在空中下落的高度一定相等，由hgt2得，两小球在空中运动的时间相等，即必须同时抛出两球，与两球质量无关，B正确，A、D错误；小球在水平方向做匀速直线运动，A球的水平位移大于B球的水平位移，由xv0t得，A球抛出速度要大于B球抛出速度，C正确。课堂任务平抛运动中的临界问题当物体的运动从一种性质变为另一种性质时，发生质的飞
6、跃的转折状态，通常叫作临界状态。出现临界状态时，既可理解为“恰好出现”，也可理解为“恰好不出现”。临界问题是一个从量变到质变飞跃的节点，它可能导致某些物理量甚至物理规律发生变化，也往往会有一个标志性的物理量或情景，具体问题要进行具体分析。例3排球场总长18 m，网高2 m，如图所示，设对方飞来一球，刚好在3 m线正上方被我方运动员后排强攻击回。假设排球被击回的初速度方向是水平的，可以认为排球被击回时做平抛运动，g取10 m/s2。若击球的高度h2.5 m，球击回的水平速度与底线垂直，球既不能触网又不能出底线或压线，则球被击回的水平速度应在什么范围内？规范解答如图所示，设球刚好触网，此过程球水平
7、射程x13 m，球下落高度hhh1(2.52) m0.5 m，竖直方向：hgt，所以球飞行时间t1 s，水平方向：x1v1t1，得v13 m/s；设球恰好落在底线上，此过程水平射程x212 m，竖直方向：hgt，球飞行时间t2 s s，水平方向：x2v2t，得v212 m/s，欲使球既不触网也不出底线或压线，则球被击回时的水平速度应满足：3 m/sv012 m/s。完美答案3 m/sv012 m/s解决平抛运动中的临界问题的关键(1)确定运动性质平抛运动。(2)确定临界位置。(3)确定临界轨迹，并画出轨迹示意图。(多选)某次网球比赛中，某选手将球在边界处正上方水平向右击出，球刚好过网落在场中(
8、不计空气阻力)，已知网球比赛场地相关数据如图所示，下列说法中正确的是()A击球高度h1与球网高度h2之间的关系为h11.8h2B若保持击球高度不变，球的初速度v0只要不大于，一定落在对方界内C任意降低击球高度(仍大于h2)，只要击球初速度合适，球一定能落在对方界内D任意增加击球高度，只要击球初速度合适，球一定能落在对方界内答案AD解析根据平抛运动的规律有，解得h11.8h2，A正确；若保持击球高度不变，当球的初速度v0足够小时，球会落在自己界内，B错误；设击球高度为h(仍大于h2)时球刚好擦网而过，落地时又恰好压在底线上，则有，解得hh2，即击球高度低于此值时，球不能落在对方界内，C错误；任意
9、增加击球高度，只要击球初速度合适，球一定能落在对方界内，D正确。课堂任务类平抛运动1类平抛运动与平抛运动的联系与区别：物体的受力情况与平抛运动类似，只是所受合力并非重力，方向也不一定是竖直方向。2类平抛运动的受力特点：物体所受的合外力为恒力，且与初速度的方向垂直。3类平抛运动的运动特点：在初速度v0方向上做匀速直线运动，在合外力方向上做初速度为零的匀加速直线运动，加速度a。4类平抛运动的求解方法(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(即沿合外力的方向)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
10、以过抛出点建立适当的平面直角坐标系，将加速度a分解为ax、ay，初速度v0分解为vx0、vy0，然后分别在x、y方向列方程求解。例4如图所示的光滑斜面长为l，宽为b，倾角为，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。规范解答(1)物块沿斜面做类平抛运动，由mgsinma可知，物块加速度agsin，由lat2可得，物块由P运动到Q所用的时间t 。(2)物块沿水平方向的位移为b，由bv0t可得物块水平射入时的初速度v0b。(3)由vyat，v可得v 。完
11、美答案(1) (2) b(3) 类平抛运动的特点及处理方法(1)类平抛运动的特点是物体所受的合力是恒力，且与初速度方向垂直。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方向，且加速度大小不一定等于重力加速度g。(2)类平抛运动可看成是某一方向的匀速直线运动和垂直此方向的匀加速直线运动的合运动。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。如图所示，质量为m的飞机以水平速度v0飞离跑道后逐渐上升，若飞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)。今测得当飞机在水平方向的位移为l时，它上升的高度为h。
12、求：(1)飞机受到的升力大小；(2)在高度h处飞机的速度大小。答案(1)mg(2)v0 解析(1)飞机在水平方向做匀速直线运动，lv0t，竖直方向加速度恒定hat2，联立得a，由牛顿第二定律：Fmgma，得Fmgmamg。(2)在高度h处，飞机竖直方向的速度vyat则速度大小：vv0 。1(多选)一质量为2 kg的质点在如图甲所示的xOy平面内运动，在x方向的vt图像和y方向的位移时间(yt)图像分别如图乙、丙所示，由此可知()At0时，质点的速度大小为12 m/sB质点做加速度恒定的曲线运动C前2 s，质点所受的合力大小为10 NDt1 s时，质点的速度大小为7 m/s答案BC解析由vt图像
13、可知，质点在x方向上做匀减速直线运动，初速度为12 m/s，而在y方向上，质点做速度为5 m/s的匀速直线运动，故在前2 s内质点做匀变速曲线运动，质点的初速度为水平初速度和竖直初速度的合速度，其大小：v0 m/s13 m/s，故A错误，B正确；由vt图像可知，前2 s，质点的加速度为：a m/s25 m/s2，根据牛顿第二定律，前2 s质点所受合外力为Fma2(5) N10 N，其大小为10 N，故C正确；t1 s时，x方向的速度为7 m/s，而y方向的速度为5 m/s，因此质点的速度大小为 m/s m/s，故D错误。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
14、，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，下列表述正确的是()A球的速度v等于LB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答案AB解析球做平抛运动，则其在竖直方向做自由落体运动，由Hgt2得t ，故B正确，水平方向做匀速运动，由Lvt得vL ，可知A正确。球从击球点到落地点的位移s 与m无关，可知C、D错误。3(多选)如图所示，倾角为足够大的光滑斜面上，有一个xOy坐标系，x轴沿水平方向。若将光滑金属小球从O点分别施以不同的初始运动条件，关于其后运动规律，下列分析正确的有()A将小球以初速度v0分别沿x轴和y轴的正方向抛出后，将同时到达斜面底边B将小球以不同的初速度沿x轴的正方向抛出，到达斜面底边所用的时间不相同C将小球以速度v0沿x轴正方向抛出和无初速度释放小球，到达斜面底边的时间相同D无论怎样将小球沿斜面抛出或释放，小球做的都是匀变速运动，加速度大小均为gsin答案CD解析两球分别沿着x轴和y轴正方向抛出，到达斜面底边时y轴方向的位移相同，在y轴方向上一个一直加速运动到达斜面底边，一个先沿y轴正方向减速后反向加速，故时间一定不同，沿着y轴正方向抛出的小球后到达斜面底边，A错误；无论是以不同的初速度沿x
