《高中物理必修2同步学案：第5章曲线运动第3节.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理必修2同步学案：第5章曲线运动第3节.doc（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3节抛体运动的规律【学习目标】：知识与技能 1理解平抛运动是匀变速运动，其加速度为g 2掌握抛体运动的位置与速度的关系 3掌握研究抛体运动的方法过程与方法 1掌握平抛运动的特点，能够运用平抛规律解决有关问题 2通过例题分析再次体会平抛运动的规律情感、态度与价值观 1有参与实验总结规律的热情，从而能更方便地解决实际问题 2通过实践，巩固自己所学的知识【预习要点】：要点一 关于抛体运动的理解1抛体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运动性质：匀变速运动抛体运动只受重力作用，其加速度恒为重力加速度g，加速度恒定，故抛体运动是匀变速运动3速度变化的特点：抛体运
2、动的物体在任意相等的时间内速度的变化量相等，均为vgt，方向竖直向下4处理方法：将其分解为两个简单的直线运动(1)最常用的分解方法：水平方向上的匀速直线运动；竖直方向上的自由落体运动或竖直上抛、竖直下抛运动(2)图533在任意方向上分解：分正交分解和非正交分解两种情况，但无论怎样分解，都必须把运动的独立性和力的独立作用原理相结合进行系统分解，即将初速度、受力情况、加速度及位移等进行相应分解，如图533所示在x方向：初速度为v0xv0cos ，加速度为axgsin 的匀变速直线运动在y方向：初速度为v0yv0sin ，加速度为aygcos 的匀变速直线运动要点二 平抛运动的规律及几个重要物理量基
3、本思路和方法：由于平抛运动在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，研究平抛运动通常采用“化曲为直”的方法如图534所示，以抛出点为原点，取水平方向为x轴，正方向与初速度v0方向相同，竖直方向为y轴，正方向向下，设物体被抛出时间t后，物体的位置为P，其坐标为x(t时间内的水平位移)和y(t时间内的下落高度)，t时间末的速度v的坐标分量为vx、vy，则图5341速度水平分速度：vxv0，竖直分速度：vygt.t时刻平抛物体的速度大小和方向：vt，tan t.2位移(位置坐标)水平分位移：xv0t，竖直分位移：ygt2.t时间内合位移的大小和方向：s，tan t.3轨迹方程平抛物体在任意时
4、刻的位置坐标x和y所满足的方程，叫做轨迹方程由位移公式消去t可得：yx2或x2y，显然这是顶点在原点，开口向下的抛物线方程，所以平抛运动的轨迹是一条抛物线4两个重要推论推论1：从抛出点开始，任意时刻速度偏向角的正切值等于位移偏向角的正切值的2倍推论2：从抛出点开始，任意时刻速度的反向延长线与x轴的交点为此时刻对应水平位移的中点由图534知：速度的偏向角为：tan 位移的偏向角为：tan 从而得知：tan 2tan ，速度的反向延长线与x轴的交点为此时对应水平位移的中点5几个物理量(1)运动时间t ，即平抛物体在空中的飞行时间仅取决于下落的高度，与初速度v0无关(2)落地的水平距离xv0，即水平
5、距离与初速度v0和下落高度h有关，而与其他因素无关(3)落地速度vt，即落地速度也只与初速度v0和下落高度h有关要点三 斜抛运动的规律图535斜抛运动可以看成是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛或竖直下抛运动的合运动如图535所示，斜上抛物体初速度为v0，与水平方向间夹角为，则1速度公式：水平速度vxv0cos ，竖直速度vyv0sin gt.2位移公式：水平位移xv0cos t，竖直位移yv0sin tgt2.3轨迹方程：由水平位移公式和竖直位移公式可得：yxtan x2，这就是斜抛物体的轨迹方程由上式可以看出：y0时，x0是抛出点位置，而x是水平射程，并由此式可知，当45时，水平射
6、程最大.【答疑解惑】：平抛物体的运动在相等时间内，速度和位移都是均匀变化的吗？图536(1)平抛运动的速度改变量在相等时间内相同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水平方向分速度保持vxv，竖直方向加速度恒为g，速度vygt.从抛出点起，每隔t时间的速度的矢量关系如图536所示这一矢量关系有两个特点：任意时刻的速度，水平分量均等于初速度v.任意相等时间间隔t内的速度改变量均竖直向下，且vvygt.即在相等时间内，速度是均匀变化的(2)位移不是均匀变化的因为平抛运动的水平分速度是匀速直线运动，xv0t，在相等时间t内，x相等；而竖直分运动是自由落体运动，ygt2，在相等
7、时间t内，y的变化是随时间增大的，所以位移不是均匀变化的.【典例剖析】：一、抛体运动概念的理解例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不可能是两个匀速直线运动的合运动解析平抛运动是水平抛出且只有重力作用下的运动，所以是加速度恒为g的匀变速运动，故A、C错误，B正确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，所以D项正确，故选B、D.答案BD方法总结判断物体是否做匀变速运动，只需看物体的加速度(或物体的合外力)，只要是物体的加速度(或物体的合外力)恒定就是匀变速运动加速度恒定指大小和方向都不变，而匀变速运动又因加速度(或合外力
8、)与速度有共线和不共线两种，所以匀变速运动包括匀变速直线运动和匀变速曲线运动. 二、平抛运动规律的应用例2 在20 m高的楼顶以20 m/s的水平速度抛出一个小球，求它落地时速度的大小和方向以及落地点与抛出点之间的水平距离(g取10 m/s2)解析设小球在空中运动的时间为t，下落高度为h，则hgt2，t s2 s落地时竖直分速度vygt102 m/s20 m/s水平分速度vxv020 m/s落地时的合速度v m/s20 m/s设v与水平方向的夹角为，则tan 145落地点与抛出点之间的水平距离xv0t202 m40 m答案20 m/s，与水平方向的夹角为4540 m方法总结在解决平抛运动的问题
9、时，要将平抛运动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，即解决平抛运动的问题，就是解决这两个分运动的问题只要涉及到合运动的物理量，首先要把它分解为两个分量，时间相同是两个分运动之间的联系. 三、斜面上的平抛运动问题例3 如图537所示，图537从倾角为的斜面上的A点，以水平速度v0抛出一个小球，不计空气阻力，它落在斜面上B点所用的时间为()A. B.C. D.解析设小球从抛出至落到斜面上的时间为t，在这段时间内水平位移和竖直位移分别为xv0t，ygt2.如右图所示，由几何关系知tan ，所以小球的运动时间ttan .答案B方法总结1分析平抛运动，采用“化曲为直”的思想，将合运动分
10、解为水平方向和竖直方向的两个分运动，利用平行四边形定则进行求解2与斜面联系时，要充分利用斜面体的倾斜角的几何关系.【课堂练习】：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，方向相同答案A2关于平抛运动，下列说法正确的是()A平抛运动是匀变速运动B平抛运动是变加速运动C任意两段时间内加速度相同D任意两段相等时间内速度变化相同答案ACD解析本题要把握好平抛运动是匀变速曲线运动及速度的矢量性，平抛运动的物体只受重力作用，故ag，即做匀加速曲线运动，选项A正确，选项B错误，选项C正确由匀加速运动的速度公式vgt，所以任意相等时间内
11、v相同，选项D正确3甲、乙两物体做平抛运动的初速度之比为21，若它们的水平射程相等，则它们抛出点离地面的高度之比为()A12B1C14D41答案C解析由xv0t，ygt2得xv0，两物体水平位移x相等，则它们抛出点离地面的高度之比，C正确4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，hgt2，xv0t，则t 所以xv0，故A、C错误由vygt，故B错误由v，则v0越大，落地速度越大，故D正确5物体做平抛运动时，它的速度方向与水平方向的夹角
12、的正切tan 随时间t变化的图象是图中的()答案B6如图538所示，图538以10 m/s的初速度v0水平抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角为30的斜面上，因此可知物体完成这段飞行的时间是()A. s B. sC. s D2 s答案C解析物体做平抛运动，其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当物体落到斜面上时，其竖直分速度vygt，水平分速度仍为v0.又由曲线运动的特点可知，其合速度与斜面垂直，画出速度分解的矢量平行四边形(如右图所示)，由图可知：两分速度关系为vyv0cot ，即gt10cot 30，可解出t s，故C选项正确7一个物体从某一确定的高度以v0的初速度
13、水平抛出，已知它落地时的速度为vt，那么它的运动时间是()A. B.C. D.答案D解析平抛物体落地时的速度分解图如图所示由图可知落地时的竖直分速度vgt，t.8在490 m的高空，以240 m/s的速度水平飞行的轰炸机追击一鱼雷艇，该艇正以25 m/s的速度与飞机同方向行驶飞机应在鱼艇后面多远处投下炸弹，才能击中该艇？答案2 150 m解析从水平飞机上掷出去的炸弹，在离开飞机时具有与飞机相同的水平速度v0240 m/s，因此炸弹做平抛运动因为由h490 m的高空落至水平面所需的时间t由竖直方向的分运动自由落体运动决定，所以由公式ygt2h可求出炸弹的飞行时间t s10 s.在这段时间内，炸弹在水平方向上做匀速运动，飞行的水平距离为xv0t24010 m2 400 m.在这段时间内，鱼雷艇行驶的距离为xvt2510 m250 m因为飞机与鱼雷艇运动的方向相同，所以投下的炸弹要击中鱼雷艇，飞机投弹处应在鱼雷艇后面的水平距离为xxx2 400 m250 m2 150 m【课内探究】：题型 抛体运动的理解 斜抛运动与平抛运动相比较，正确的是()A斜抛运动是曲线运动，它的速度方向不断改变，不可能是匀变速运动B都是加速度逐渐增大的曲线运动C平抛运动是速度一直增大的运动，而斜抛是速度一直减小的运动D都是任意两段相等时间内的速度变化大小相等的运动答案
