2018-2019學(xué)年高中物理 第1章 怎樣研究拋體運(yùn)動(dòng) 1.2.2 研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(二)學(xué)案 滬科版必修2.doc
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1.2.2研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(二)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.會(huì)從理論上分析平拋運(yùn)動(dòng)水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn).2.會(huì)計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)兩個(gè)方向的位移和速度.3.會(huì)利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解決實(shí)際問題研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律1研究方法:分別在水平和豎直方向上運(yùn)用兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)規(guī)律求分速度和分位移,再用平行四邊形定則合成得到平拋運(yùn)動(dòng)的速度、位移等2平拋運(yùn)動(dòng)的速度(1)水平方向:不受力,為勻速直線運(yùn)動(dòng),vxv0.(2)豎直方向:只受重力,為自由落體運(yùn)動(dòng),vygt.(3)合速度:大?。簐;方向:tan (是v與水平方向的夾角)3平拋運(yùn)動(dòng)的位移(1)水平位移xv0t,豎直位移ygt2.(2)t時(shí)刻平拋物體的位移:s,位移s與x軸正方向的夾角為,則tan .4平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡方程:yx2,即平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)拋物線即學(xué)即用1判斷下列說法正誤(1)平拋運(yùn)動(dòng)的加速度是恒定不變的()(2)平拋運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間成正比()(3)平拋運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的二次方成正比()(4)平拋運(yùn)動(dòng)物體的速度方向與水平方向的夾角越來越大,若足夠高,速度方向最終可能豎直向下()(5)平拋運(yùn)動(dòng)的合位移的方向與合速度的方向一致()2在80 m的低空有一小型飛機(jī)以30 m/s的速度水平飛行,假定從飛機(jī)上釋放一物體,g取10 m/s2,不計(jì)空氣阻力,那么物體落地時(shí)間是_ s,它在下落過程中發(fā)生的水平位移是_ m;落地時(shí)的速度大小為_ m/s.答案412050解析由hgt2,得:t,代入數(shù)據(jù)得:t4 s水平位移xv0t,代入數(shù)據(jù)得:x304 m120 mv030 m/s,vy40 m/s故v代入數(shù)據(jù)得v50 m/s.一、平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示為小球水平拋出后,在空中做平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡(自由落體加速度為g,初速度為v0)圖1(1)小球做平拋運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線,為了便于研究,我們應(yīng)如何建立坐標(biāo)系?(2)以拋出時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn),求t時(shí)刻小球的速度大小和方向(3)以拋出時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn),求t時(shí)刻小球的位移大小和方向答案(1)一般以初速度v0的方向?yàn)閤軸的正方向,豎直向下的方向?yàn)閥軸的正方向,以小球被拋出的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系(2)如圖,初速度為v0的平拋運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t后,其水平分速度vxv0,豎直分速度vygt.根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成規(guī)律可知,小球在這個(gè)時(shí)刻的速度(即合速度)大小v,設(shè)這個(gè)時(shí)刻小球的速度方向與水平方向的夾角為,則有tan .(3)如圖,水平方向:xv0t豎直方向:ygt2合位移:s合位移方向:tan (表示合位移方向與水平方向之間的夾角)知識(shí)深化1平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)速度位移加速度合成、分解圖示水平分運(yùn)動(dòng)(勻速直線運(yùn)動(dòng))vxv0xv0tax0豎直分運(yùn)動(dòng)(自由落體運(yùn)動(dòng))vygtygt2ayg合運(yùn)動(dòng)(平拋運(yùn)動(dòng))vtan stan ag,方向豎直向下2.平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和水平射程(1)飛行時(shí)間:由hgt2,得t,即平拋物體在空中的飛行時(shí)間取決于下落高度h,與初速度v0無關(guān)(2)水平射程:平拋物體的水平射程即落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)間的水平距離xv0tv0,即水平射程與初速度v0和下落高度h有關(guān),與其他因素?zé)o關(guān)例1(多選)有一物體在離水平地面高h(yuǎn)處以初速度v0水平拋出,落地時(shí)速度為v,豎直分速度為vy,水平射程為l,不計(jì)空氣阻力,則物體在空中飛行的時(shí)間為()A. B. C. D.答案ACD解析由lv0t得物體在空中飛行的時(shí)間為,故A正確;由hgt2,得t,故B錯(cuò)誤;由vy以及vygt,得t,故C正確;由于豎直方向?yàn)槌跛俣葹?的勻變速直線運(yùn)動(dòng),故ht,所以t,D正確二、平拋運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)重要推論導(dǎo)學(xué)探究1以初速度v0水平拋出的物體,經(jīng)時(shí)間t后速度方向和位移方向相同嗎?兩量與水平方向夾角的正切值有什么關(guān)系?答案方向不同如圖所示,tan .tan tan .2結(jié)合以上結(jié)論并觀察速度的反向延長線與x軸的交點(diǎn),你有什么發(fā)現(xiàn)?答案把速度反向延長后交于x軸的B點(diǎn),由tan tan ,tan ,tan 可知OB,即B點(diǎn)為此時(shí)水平位移的中點(diǎn)知識(shí)深化1做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在任一時(shí)刻任一位置處,設(shè)其速度方向與水平方向的夾角為,位移與水平方向的夾角為,則tan 2tan .2做平拋運(yùn)動(dòng)的物體任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度的反向延長線一定通過此時(shí)水平位移的中點(diǎn)例2如圖2所示,從傾角為的斜面上某點(diǎn)先后將同一小球以不同的初速度水平拋出,小球均落在斜面上,當(dāng)拋出的速度為v1時(shí),小球到達(dá)斜面時(shí)速度方向與斜面的夾角為1;當(dāng)拋出速度為v2時(shí),小球到達(dá)斜面時(shí)速度方向與斜面的夾角為2,則(不計(jì)空氣阻力)()圖2A當(dāng)v1v2時(shí),12B當(dāng)v1v2時(shí),12C無論v1、v2關(guān)系如何,均有12D1、2的關(guān)系與斜面傾角有關(guān)答案C解析小球從斜面某點(diǎn)水平拋出后落到斜面上,小球的位移與水平方向的夾角等于斜面傾角,即tan ,小球落到斜面上時(shí)速度方向與水平方向的夾角的正切值tan ,故可得tan 2tan ,只要小球落到斜面上,位移方向與水平方向夾角就總是,則小球的速度方向與水平方向的夾角也總是,故速度方向與斜面的夾角就總是相等,與v1、v2的關(guān)系無關(guān),C選項(xiàng)正確三、平拋運(yùn)動(dòng)的臨界問題例3如圖3所示,排球場的長度為18 m,其網(wǎng)的高度為2 m運(yùn)動(dòng)員站在離網(wǎng)3 m遠(yuǎn)的線上,正對(duì)網(wǎng)前豎直跳起把球垂直于網(wǎng)水平擊出設(shè)擊球點(diǎn)的高度為2.5 m,問:球被水平擊出時(shí)的速度v在什么范圍內(nèi)才能使球既不觸網(wǎng)也不出界?(g取10 m/s2)圖3答案見解析解析如圖所示,排球恰觸網(wǎng)時(shí)其運(yùn)動(dòng)軌跡為,排球恰出界時(shí)其軌跡為,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律xv0t和ygt2可得,當(dāng)排球恰觸網(wǎng)時(shí)有x13 m,x1v1t1h12.5 m2 m0.5 m,h1gt12由可得v19.5 m/s.當(dāng)排球恰出界時(shí)有:x23 m9 m12 m,x2v2t2h22.5 m,h2gt22由可得v217 m/s.所以球既不觸網(wǎng)也不出界的水平擊出速度范圍是:9.5 m/sy甲,x乙x甲,故v0乙vBvC,tAtBtCBvAvBvC,tAtBtCCvAvBtBtCDvAvBvC,tAtBtC答案C解析根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律,水平方向xv0t,豎直方向ygt2,由于xAxByByC,因此,平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間tAtBtC,平拋運(yùn)動(dòng)的初速度vAvBvC,所以正確選項(xiàng)為C.5如圖3所示,從某高度水平拋出一小球,經(jīng)過時(shí)間t到達(dá)地面時(shí),速度與水平方向的夾角為,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,下列說法正確的是()圖3A小球水平拋出時(shí)的初速度大小為gttan B小球在t時(shí)間內(nèi)的位移方向與水平方向的夾角為C若小球初速度增大,則平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長D若小球初速度增大,則減小答案D解析速度、位移分解如圖所示,vygt,v0,故A錯(cuò)設(shè)位移方向與水平方向夾角為,則tan 2tan ,故B錯(cuò)平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由下落高度決定,與水平初速度無關(guān),故C錯(cuò)由tan 知,v0增大則減小,D正確6.如圖4所示,水平地面上有一個(gè)坑,其豎直截面為半圓,O為圓心,AB為沿水平方向的直徑若在A點(diǎn)以初速度v1沿AB方向平拋一小球,小球?qū)糁锌颖谏系淖畹忘c(diǎn)D點(diǎn);而在C點(diǎn)以初速度v2沿BA方向平拋的小球也能擊中D點(diǎn)已知COD60,則兩小球初速度大小之比為(小球視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)空氣阻力)()圖4A12B13C.2D.3答案D解析小球從A點(diǎn)平拋擊中D點(diǎn):Rv1t1,Rgt;小球從C點(diǎn)平拋擊中D點(diǎn):Rsin 60v2t2,R(1cos 60)gt,聯(lián)立解得,D正確考點(diǎn)二平拋運(yùn)動(dòng)的臨界問題7(多選)如圖5所示,一個(gè)電影替身演員準(zhǔn)備跑過一個(gè)屋頂,然后水平地跳躍并離開屋頂,在下一棟建筑物的屋頂上著地如果他在屋頂跑動(dòng)的最大速度是4.5 m/s,那么下列關(guān)于他能否安全跳過去的說法正確的是(g取 10 m/s2,不計(jì)空氣阻力)()圖5A他安全跳過去是可能的B他安全跳過去是不可能的C如果要安全跳過去,他在屋頂水平跳躍速度應(yīng)不小于6.2 m/sD如果要安全跳過去,他在屋頂水平跳躍速度應(yīng)小于4.5 m/s答案BC解析由hgt2,xv0t將h5 m,x6.2 m代入解得:安全跳過去的最小水平速度v06.2 m/s,選項(xiàng)B、C正確8如圖6所示,M、N是兩塊擋板,擋板M高h(yuǎn)10 m,其上邊緣與擋板N的下邊緣在同一水平面從高h(yuǎn)15 m的A點(diǎn)以速度v0水平拋出一小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),A點(diǎn)與兩擋板的水平距離分別為d110 m,d220 mN板的上邊緣高于A點(diǎn),若能使小球直接進(jìn)入擋板M的右邊區(qū)域,則小球水平拋出的初速度v0的大小是下列給出數(shù)據(jù)中的哪個(gè)(g取10 m/s2,空氣阻力不計(jì))()圖6Av08 m/s Bv04 m/sCv015 m/s Dv021 m/s答案C解析要讓小球落到擋板M的右邊區(qū)域,下落的高度為兩高度之差,由t得t1 s,由d1v01t,d2v02t,得v0的范圍為10 m/sv020 m/s,故選C.9一帶有乒乓球發(fā)射機(jī)的乒乓球臺(tái)如圖7所示水平臺(tái)面的長和寬分別為L1和L2,中間球網(wǎng)高度為h.發(fā)射機(jī)安裝于臺(tái)面左側(cè)邊緣的中點(diǎn),能以不同速率向右側(cè)不同方向水平發(fā)射乒乓球,發(fā)射點(diǎn)距臺(tái)面高度為3h.不計(jì)空氣的作用,重力加速度大小為g.若乒乓球的發(fā)射速率v在某范圍內(nèi),通過選擇合適的方向,就能使乒乓球落到球網(wǎng)右側(cè)臺(tái)面上,則v的最大取值范圍是()圖7A.vL1B.vC.vD.v答案D解析設(shè)以速率v1發(fā)射乒乓球,經(jīng)過時(shí)間t1剛好落到球網(wǎng)正中間,則豎直方向上有3hhgt水平方向上有v1t1由兩式可得v1.設(shè)以速率v2發(fā)射乒乓球,經(jīng)過時(shí)間t2剛好落到球網(wǎng)右側(cè)臺(tái)面的兩角處,在豎直方向有3hgt在水平方向有v2t2由兩式可得v2.則v的最大取值范圍為v1vv2,故選項(xiàng)D正確考點(diǎn)三斜面上的平拋運(yùn)動(dòng)10.兩相同高度的斜面傾角分別為30、60,兩小球分別由斜面頂端以相同水平速率v拋出,不計(jì)空氣阻力,如圖8所示,假設(shè)兩球都能落在斜面上,則分別向左、右兩側(cè)拋出的小球下落高度之比為()圖8A12 B31C19 D91答案C解析根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律以及落在斜面上的特點(diǎn)可知,xv0t,ygt2,tan ,分別將30、60代入可得兩球平拋所經(jīng)歷的時(shí)間之比為13,兩球下落高度之比為19,選項(xiàng)C正確11(多選)如圖9所示,在斜面頂端的A點(diǎn)以速度v平拋一小球,經(jīng)t1時(shí)間落到斜面上B點(diǎn)處,若在A點(diǎn)將此小球以速度0.5v水平拋出,經(jīng)t2時(shí)間落到斜面上的C點(diǎn)處,以下判斷正確的是(不計(jì)空氣阻力)()圖9AABAC21 BABAC41Ct1t221 Dt1t21答案BC解析由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有:xv0t,ygt2,則tan ,代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得t1t221,C正確,D錯(cuò)誤它們豎直位移之比yByCgtgt41,所以ABAC41,故A錯(cuò)誤,B正確二、非選擇題12(平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用)物體做平拋運(yùn)動(dòng),在它落地前的1 s內(nèi)它的速度方向與水平方向夾角由30變成60,取g10 m/s2.求:(1)平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0的大?。?2)平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;(3)平拋時(shí)的高度答案(1)5 m/s(2)1.5 s(3)11.25 m解析(1)假定軌跡上A、B兩點(diǎn)是落地前1 s內(nèi)的始、終點(diǎn),畫好軌跡圖,如圖所示對(duì)A點(diǎn):tan 30對(duì)B點(diǎn):tan 60tt1 s由解得t s,v05 m/s.(2)運(yùn)動(dòng)總時(shí)間tt1 s1.5 s.(3)高度hgt211.25 m.13(平拋運(yùn)動(dòng)的臨界問題)在真空環(huán)境內(nèi)探測微粒在重力場中能量的簡化裝置如圖10所示,P是一個(gè)微粒源,能持續(xù)水平向右發(fā)射質(zhì)量相同、初速度不同的微粒高度為h的探測屏AB豎直放置,離P點(diǎn)的水平距離為L,上端A與P點(diǎn)的高度差也為h,重力加速度為g.圖10(1)若微粒打在探測屏AB的中點(diǎn),求微粒在空中飛行的時(shí)間;(2)求能被屏探測到的微粒的初速度范圍答案(1)(2)vL解析(1)打在AB中點(diǎn)的微粒,豎直方向有hgt2解得t(2)打在B點(diǎn)的微粒,有v1,2hgt解得v1同理,打在A點(diǎn)的微粒初速度v2L微粒初速度范圍為vL- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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