高考物理复习课件 专题四(第2讲 抛体运动)

第2讲抛体运动考点1平抛运动及其规律1．定义：将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，物体只在______作用下所做的运动．重力智浪教育--普惠英才文库2．性质(1)物体做平抛运动时，由于只受重力作用，所以物体的加速度是重力加速度g，而物体的初速度v0沿水平方向，故平抛运动是匀变速曲线运动，轨迹是抛物线．在运动过程中，任何相等时间Δt内，速度的变化量均_____，均为Δv＝gΔt，并且速度变化方向始终是_______________的．(2)平抛物体运动中水平方向和竖直方向的两个分运动是相互独立的，每个分运动都不会因另一分运动的存在而受到影响，水平方向和竖直方向的两个分运动及其合运动具有等时性．由t＝2hg可知，平抛物体在空中运动的时间t只决定于物体抛出时离地的__________，而与抛出时的初速度v0无关．相等竖直向下高度h智浪教育--普惠英才文库3．平抛运动的运动学特征设物体以初速度v0水平抛出后(如图4－2－1)，t时刻物体的位置为P，其坐标为(x，y)，t时刻的速度vt的坐标分量为vx、图4－2－1vy，则x＝v0ty＝12gt2，vx＝v0vy＝gt智浪教育--普惠英才文库平抛物体在时间t内的位移大小为s＝x2＋y2＝v0t2＋12gt22位移的方向与水平方向的夹角α的正切值为tanα＝yx＝12gt2v0t＝gt2v0平抛物体在t时刻的速度大小为vt＝v2x＋v2y＝v20＋gt2速度vt的方向与水平方向的夹角β的正切值为tanβ＝vyvx＝gtv0.智浪教育--普惠英才文库4．相关的推论(1)做平抛(或类平抛)运动的物体在任一时刻任一位置，设其末速度方向与水平方向的夹角为β，位移与水平方向的夹角为α，则tanβ＝2tanα.(2)做平抛(或类平抛)运动的物体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．智浪教育--普惠英才文库考点2类平抛运动和斜抛运动1．类平抛运动：一般来说，质点受恒力作用具有恒定的加速度，初速度与恒力垂直，质点的运动就与平抛运动类似，通常我们把物体的这类运动称为类平抛运动．例如带电粒子在电场中的偏转运动等．2．由平抛运动可推广得到物体做类平抛运动的条件(1)有初速度．(2)受恒力作用，且与初速度方向垂直.智浪教育--普惠英才文库3．解决此类问题最基本的方法是正交分解法，同时要正确理解合运动与分运动的关系．(1)等时性：合运动与分运动经历的时间相等，即同时开始，同时进行，同时停止．(2)独立性：一个物体同时参与几个分运动，各分运动独立进行，不受其他分运动的影响．(3)等效性：各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果．智浪教育--普惠英才文库4．斜抛运动：将物体斜向上抛出，只在重力作用下，物体做匀变速曲线运动，它的运动轨迹是对称性的抛物线，这种运动叫做斜抛运动．可以把斜抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直上抛运动来处理.智浪教育--普惠英才文库题组1对应考点11．(2011年东莞五校联考)关于平抛运动，下列说法中正确的是()A．平抛运动是匀速运动B．平抛运动是匀变速曲线运动C．平抛运动不是匀变速运动D．做平抛运动的物体落地时速度方向一定是竖直向下的智浪教育--普惠英才文库解析：平抛运动是水平抛出且只有重力作用的运动，是加速度恒为g的匀变速曲线运动．答案：B智浪教育--普惠英才文库2．一次扑灭森林火灾的行动中，一架专用直升机载有足量的水悬停在火场上空320m高处，机身可绕旋翼的轴原地旋转，机身下出水管可以从水平方向到竖直向下方向旋转90°，水流喷出速度为30m/s，不计空气阻力，取g＝10m/s2.请估算能扑灭地面上火灾的面积．(计算结果保留两位有效数字)智浪教育--普惠英才文库解：已知h＝320m，水流喷出速度v0＝30m/s，当水流沿水平方向射出时，在水平地面上落点最远，由平抛运动规律有h＝gt22,x＝v0t即x＝v02hg,解得x＝240m由于水管可在竖直方向和水平方向旋转，所以灭火面积是半径为x的圆面积，圆面积为S＝πx2得S＝3.14×2402m2＝1.8×105m2.智浪教育--普惠英才文库题组2对应考点2)3．下列运动不属于匀变速运动的是(A．自由落体运动B．竖直上抛运动C．斜抛运动D．匀速圆周运动答案：D智浪教育--普惠英才文库4．一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向．两个质量相等的带正电的粒子a和b，从电容器边缘的P点(如图4－2－2)以相同的水平速度射入两平行板之间．测得a和b与电容器的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1∶2.若不计重力，则a和b的带电量之比是()图4－2－2A．1∶2B．1∶1C．2∶1D．4∶1答案：D智浪教育--普惠英才文库热点抛体运动【例题】(2010年浙江卷)在一次国际城市运动会中，要求运动员从高为H的平台上A点由静止出发，沿着动摩擦因数为μ的滑道向下运动到B点后水平滑出，最后落在水池中．设滑道的水平距离为L，B点的高度h可由运动员自由调节(取g＝10m/s2)．求：(1)运动员到达B点的速度与高度h的关系；(2)运动员要达到最大水平运动距离，B点的高度h应调为多大？对应的最大水平距离sBH为多少？智浪教育--普惠英才文库(3)若图4－2－3中H＝4m，L＝5m，动摩擦因数μ＝0.2，则水平运动距离要达到7m，h值应为多少？图4－2－3思路点拨：运动员先做匀加速直线运动，然后做平抛运动．第一问可以按照运动学的规律处理，也可运用动能定理．智浪教育--普惠英才文库[答题规范]解：(1)设斜面长度为L1，斜面倾角为α，根据动能定理得mg(H－h)－μmgL1cosα＝12mv20①又L＝L1cosα②得v0＝2gH－h－μL.③智浪教育--普惠英才文库(2)根据平抛运动公式x＝v0t④h＝12gt2⑤由③～⑤式得x＝2H－μL－hh.⑥由⑥式可得，当h＝12(H－μL)sBH＝L＋H－μL.(3)在⑥式中令x＝2m，H＝4m，L＝5m,μ＝0.2则可得到－h2＋3h－1＝0解得h1＝3＋52m＝2.62m，h2＝3－52m＝0.38m.智浪教育--普惠英才文库备考策略：此题主要考查了平抛运动的规律．近年高考联系生活实际的命题显著增多，考生在处理问题时，要善于将实际问题抽象成平时所熟悉的物理模型，再根据运动的特点和规律进行分析处理．智浪教育--普惠英才文库1．(双选，2012年广州一模)如图4－2－4所示，节水灌溉中的喷嘴距地高0.8m，假定水从喷嘴水平喷出，喷灌半径为)4m，不计空气阻力，取g＝10m/s2.则(图4－2－4A.水下落的加速度为8m/s2B.水从喷嘴到地面的时间为0.4sC.水从喷嘴喷出后动能不变D.水从喷嘴喷出的速率为10m/s答案：BD智浪教育--普惠英才文库2．如图4－2－5所示，在水平地面上固定一倾角θ＝37°、表面光滑的斜面体，物体A以v1＝6m/s的初速度沿斜面上滑，同时在物体A的正上方，有一物体B以某一初速度v2水平抛出．如果当A上滑到最高点时恰好被B物体击中．(A、B均可看做质点，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2)求：图4－2－5(1)物体A上滑到最高点所用的时间t；(2)物体B抛出时的初速度v2；(3)物体A、B间初始位置的高度差h.智浪教育--普惠英才文库解：(1)物体A上滑的过程中，由牛顿第二定律得mgsinθ＝ma代入数据得a＝6m/s2设经过t时间物体B击中物体A，由运动学公式得0＝v1－at代入数据得t＝1s.(2)平抛物体B的水平位移x＝12v1tcos37°＝2.4m平抛速度v2＝xt＝2.4m/s.(3)物体A、B间的高度差h＝12v1tsin37°＋12gt2＝6.8m.智浪教育--普惠英才文库易错点将直线运动规律误用到曲线运动中【例题】(双选)有一个物体在h高处，以水平初速度v0抛出，落地时的速度为vt，竖直分速度为vy，下列公式能用来计算该物体在空中运动时间的是()A.v2t－v20gB.vt－v0gC.2hgD.2hvy智浪教育--普惠英才文库错解分析：因为平抛运动是a＝g的匀变速运动，据vt＝v0＋gt，则有t＝vt－v0g，故B正确．形成以上错误有两个原因：一是模型与规律配套．vt＝v0＋gt是匀加速直线运动的速度公式，而平抛运动是曲线运动，不能用此公式；二是不理解运动的合成与分解．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，每个分运动都对应自身运动规律．智浪教育--普惠英才文库正确解析：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x＝v0t①竖直方向h＝12gt2②h＝vyt＝vy2t③vy＝gt④vy＝v2t－v20⑤根据①～⑤式知A、D正确．智浪教育--普惠英才文库指点迷津：选择运动公式首先要判断物体的运动性质．运动性质确定了，模型确定了，运动规律就确定了．判断运动性质要根据合外力和初速度v0的关系．当合外力与v0共线时，物体做直线运动；当合外力与v0不共线时，物体做曲线运动；当合外力与v0垂直且恒定时，物体做平抛运动．当物体合外力总与v0垂直时，物体做圆周运动．智浪教育--普惠英才文库1．(双选)以速度v0水平抛出一小球，如果从抛出到某时刻小球的竖直分位移与水平分位移大小相等，以下判断正确的是()A．此时小球的竖直分速度大小等于水平分速度大小B．此时小球的速度大小为5v0C．小球运动的时间为2v0gD．此时小球速度的方向与位移的方向相同智浪教育--普惠英才文库答案：BC解析：竖直分位移与水平分位移大小相等，根据平均速度公式，则竖直速度vy＝2v0，所以小球运动的时间为2v0g；此时小球的速度大小v＝v2y＋v20＝5v0.智浪教育--普惠英才文库1．(双选，2011年广东卷)如图4－2－6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，下列表述正确的是()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图4－2－6答案：AB智浪教育--普惠英才文库2．(2011年江苏卷)如图4－2－7所示，长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置．将一质量为m的小球固定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为M＝km的小物块相连，小物块悬挂于管口．现将小球释放，一段时间后，小物块落地静止不动，小球继续向上运动，通过管口的转向装置后做平抛运动，小球在转向过程中速率不变．(重力加速度为g)(1)求小物块下落过程中的加速度大小；(2)求小球从管口抛出时的速度大小；(3)试证明小球平抛运动的水平位移总小于22L.图4－2－7智浪教育--普惠英才文库解：(1)设细线中的张力为T，根据牛顿第二定律，有Mg－T＝Ma,T－mgsin30°＝ma且M＝km,解得a＝2k－12k＋1g.(2)设M落地时的速度大小为v，m射出管口时速度大小为v0，M落地后m的加速度为a0.根据牛顿第二定律，有－mgsin30°＝ma0由匀变速直线运动公式得v2＝2aLsin30°,v20－v2＝2a0L(1－sin30°)解得v0＝k－22k＋1gL(k2)．智浪教育--普惠英才文库(3)小球做平抛运动时，有x＝v0t,Lsin30°＝12gt2解得x＝Lk－22k＋1因为k－2k＋11，所以x22L，得证．智浪教育--普惠英才文库3．(2010年全国卷Ⅰ)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K4－2－8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()图4－2－8A．tanθB．2tanθ1C.tanθD.12tanθ智浪教育--普惠英才文库答案：D图26解析：如图26，平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角θ，有tanθ＝v0gt，则下落高度与水平射程之比为