（新课标）2020版高考物理一轮复习第四章第2讲抛体运动课件.pptx

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1、第2讲 抛体运动,一 平抛运动,二 斜抛运动,基础过关,考点一 平抛运动规律的应用,考点二 平抛运动中的临界、极值问题,考点突破,基础过关,一、平抛运动 1.定义:将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力,物体 只在 重力 作用下所做的运动,叫平抛运动。 2.性质:平抛运动是加速度恒为 重力加速度g 的匀变速曲线运动, 轨迹是抛物线。,3.规律:以抛出点为坐标原点,以初速度v0的方向为x轴正方向,以竖直向 下为y轴正方向建立平面直角坐标系。则: (1)水平方向:做 匀速直线 运动,速度vx= v0 ,位移x= v0t 。 (2)竖直方向:做 自由落体 运动,速度vy= gt ,位移y

2、= gt2 。,(3)合运动 a.合速度:v= ,设方向与水平方向间的夹角为,则tan = = 。 b.合位移:x合= ,设方向与水平方向间的夹角为,则tan = = 。,二、斜抛运动 1.运动性质:加速度为g的 匀变速曲线 运动,其轨迹为抛物线。 2.基本规律(以斜向上抛为例说明,如图所示)(1)水平方向:做 匀速 直线运动,速度vx=v0 cos 。 (2)竖直方向:做 竖直上抛 运动,速度vy=v0 sin -gt。,1.判断下列说法对错。 (1)以一定的初速度水平抛出的物体的运动是平抛运动。 ( ) (2)做平抛运动的物体的速度方向时刻在变化,加速度方向也时刻在变 化。 ( ) (3)

3、做平抛运动的物体初速度越大,水平位移越大。 ( ) (4)做平抛运动的物体,初速度越大,在空中飞行时间越长。 ( ) (5)做平抛运动的物体,在任意相等的时间内速度的变化量是相同的。 ( ) (6)无论平抛运动还是斜抛运动,都是匀变速曲线运动。 ( ),2.(多选)如图所示,从地面上同一位置抛出两小球A、B,分别落在地面上 的M、N点,两球运动的最大高度相同。空气阻力不计,则 ( CD ),A.B的加速度比A的大 B.B的飞行时间比A的长 C.B在最高点的速度比A在最高点的大 D.B在落地时的速度比A在落地时的大,3.(2016海南单科,1,3分)在地面上方某点将一小球以一定的初速度沿水 平方

4、向抛出,不计空气阻力,则小球在随后的运动中 ( B ) A.速度和加速度的方向都在不断变化 B.速度与加速度方向之间的夹角一直减小 C.在相等的时间间隔内,速率的改变量相等 D.在相等的时间间隔内,动能的改变量相等,4.(多选)如图甲是古代一种利用抛出的石块打击敌人的装置,图乙是其 工作原理的简化图。将质量为m=10 kg的石块装在距离转轴L=4.8 m的 长臂末端口袋中。发射前长臂与水平面的夹角=30。发射时对短臂 施力使长臂转到竖直位置时立即停止,石块靠惯性被水平抛出。若石块 落地位置与抛出位置间的水平距离 为s=19.2 m。不计空气阻力, G=10 m/s2。则以下判断正确 的是 (

5、),A.石块被抛出瞬间速度大小为12 m/s B.石块被抛出瞬间速度大小为16 m/s C.石块落地瞬间速度大小为20 m/s D.石块落地瞬间速度大小为16 m/s,答案 BC,考点一 平抛运动规律的应用,考点突破,1.平抛(类平抛)运动所涉及物理量的特点,2.关于平抛(类平抛)运动的两个重要推论推论一:从抛出点开始,做平抛(或类平抛)运动的物体,在任意时刻的速 度方向的反向延长线一定通过水平位移的中点。如图所示,xB= 。 推论二:从抛出点开始,做平抛(或类平抛)运动的物体,在任意时刻速度 方向与水平方向的夹角和位移方向与水平方向的夹角的关系为tan =2 tan 。,例1 如图所示,从倾

6、角为的斜面上的A点以初速度v0水平抛出一个物 体,物体落在斜面上的B点,不计空气阻力。求:(1)抛出后经多长时间物体与斜面间距离最大? (2)A、B间的距离为多少?,答案 (1) (2),解析 解法一 (1)以抛出点为坐标原点,沿斜面方向为x轴,垂直于斜面方向为y轴,建立 坐标系(如图1所示)图1,vx=v0 cos ,vy=v0 sin ax=g sin ,ay=g cos 物体沿斜面方向做初速度为vx、加速度为ax的匀加速直线运动,垂直于 斜面方向做初速度为vy、加速度为ay的匀减速直线运动,类似于竖直上 抛运动。 令vy=v0 sin -g cos t=0,即t= (2)当t= 时,物体

7、离斜面最远,由对称性可知总飞行时间T=2t=,A、B间距离s=v0 cos T+ g sin T2= 解法二 (1)如图2所示,当速度方向与斜面平行时,离斜面最远,v的切线反向延长 与v0交点为此时横坐标的中点P,则tan = = ,t= 。,图2 (2)AC=y= gt2= ,而ACCD=13 所以AD=4y= ,A、B间距离s= = 解法三,(1)设物体运动到C点离斜面最远,所用时间为t,将v分解成vx和vy,如图3所 示,则由 tan = = ,得t= 。图3 (2)设由A到B所用时间为t,水平位移为x,竖直位移为y,如图4所示,由图可 得,图4 tan = ,y=x tan y= gt

8、2 ,x=v0t 由得:t= 而x=v0t= 因此A、B间的距离s= =,考向1 分解思想在平抛运动中的应用 1.(2017课标,15,6分)发球机从同一高度向正前方依次水平射出 两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)。速度较大的球越过球网,速 度较小的球没有越过球网;其原因是 ( C ) A.速度较小的球下降相同距离所用的时间较多 B.速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大 C.速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少 D.速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大,解析 发球机从同一高度水平射出两个速度不同的乒乓球,根据平 抛运动规律,竖直方向上,h= gt2,可知两球下落相

9、同距离h所用的时间是 相同的,选项A错误;由 =2gh可知,两球下落相同距离h时在竖直方向上 的速度vy相同,选项B错误;由平抛运动规律,水平方向上,x=vt,可知速度 较大的球通过同一水平距离所用的时间t较少,选项C正确;由于做平抛 运动的球在竖直方向的运动为自由落体运动,两球在相同时间间隔内下 降的距离相同,选项D错误。,考向2 速度偏向角表达式的应用 2.如图所示是倾角为45的斜坡,在斜坡底端P点正上方某一位置Q 处以速度v0水平向左抛出一个小球A,小球恰好能垂直落在斜坡上,运动 时间为t1。若在小球A抛出的同时,小球B从同一点Q处开始自由下落,下 落至P点的时间为t2,则A、B两球运动

10、的时间之比 t1t2为(不计空气阻 力) ( ),A.12 B.1 C.13 D.1,答案 D 因小球A恰好垂直落在斜坡上,则此时其速度方向与水平方 向的夹角为45,则有tan 45= = = =1,y= ,得Q点高度h=x+y=3y, 则A、B两球下落高度之比为13,由h= 可得t= ,则A、B两球运动 时间之比为1 ,D正确。,考向3 位移偏向角表达式的应用 3.(2018课标,17,6分)在一斜面顶端,将甲、乙两个小球分别以v和 的速度沿同一方向水平抛出,两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时 的速率是乙球落至斜面时速率的 ( A ) A.2倍 B.4倍 C.6倍 D.8倍,解析 甲、乙两球

11、都落在同一斜面上,则隐含做平抛运动的甲、乙 的最终位移方向相同,根据位移方向与末速度方向的关系,即末速度与 水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角的正切值的2倍,可得它 们的末速度方向也相同,在速度矢量三角形中,末速度比值等于初速度 比值,故A正确。,考向4 对斜抛运动的分析 4.有A、B两小球,B的质量为A的两倍。现将它们以相同速率沿同 一方向抛出,不计空气阻力。图中为小球A的运动轨迹,则小球B的运 动轨迹是 ( A )A. B. C. D.,解析 不计空气阻力,A、B两球运动过程中加速度a=g,以相同速率 沿同一方向抛出,都做斜上抛运动,故A、B两小球的轨迹相同,A项正 确。,方法技巧,

12、考点二 平抛运动中的临界、极值问题,在平抛运动中,由于时间由高度决定,水平位移由高度和初速度决 定,因而在越过障碍物时,有可能会出现恰好过去或恰好过不去的临界 状态,还会出现运动位移的极值等情况。,1.临界点的确定 (1)若题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,明显表明题述的过 程中存在着临界点。 (2)若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语,表明 题述的过程中存在着“起止点”,而这些“起止点”往往就是临界点。 (3)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明题述 的过程中存在着极值点,这些极值点也往往是临界点。,2.求解平抛运动临界问题的一般思路 (1)找出临界状

13、态对应的临界条件。 (2)分解速度或位移。 (3)若有必要,画出临界轨迹。,1.一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示。水平台面的长和宽 分别为L1和L2,中间球网高度为h。发射机安装于台面左侧边缘的中点, 能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球,发射点距台面高度为 3h。不计空气的作用,重力加速度大小为g。若乒乓球的发射速率v在某 范围内,通过选择合适的方向,就能使乒乓球落到球网右侧台面上,则v的 最大取值范围是 ( ),A. vL1 B. v C. v,D. v,答案 D 乒乓球做平抛运动,落到右侧台面上时经历的时间t1满足3h= g 。当v取最大值时其水平位移最大,落点应在右侧台面的台角

14、处,有 vmaxt1= ,解得vmax= ;当v取最小值时其水平位移最 小,发射方向沿正前方且恰好擦网而过,此时有3h-h= g , =vmint2,解得 vmin= 。故D正确。,2.(2018广东揭阳检测)如图,长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=2AD=2 AA1,将可视为质点的小球从顶点A在BAD所在范围内(包括边界)分别 沿不同方向水平抛出,落点都在A1B1C1D1范围内(包括边界)。不计空气 阻力,以A1B1C1D1所在水平面为重力势能参考平面,则小球 ( C ),A.抛出速度最大时落在B1点 B.抛出速度最小时落在D1点 C.从抛出到落在B1D1线段上任何一点所需的时间都相

15、等 D.落在B1D1中点时的机械能与落在D1点时的机械能相等,解析 由于小球抛出时离A1B1C1D1所在水平面高度相等,故各小球 在空中运动的时间相等,则可知水平位移越大,抛出时的速度越大,故落 在C1点的小球抛出速度最大,落点靠近A1点的小球抛出速度最小,故A、 B错误,C正确;由题图可知,落在B1D1中点和落在D1点的水平位移不同,所 以两种情况中对应的水平速度不同,则可知它们在最高点时的机械能不 相同,因下落过程机械能守恒,故D错误。,3.(多选)(2019山西大同期末)乒乓球在我国有广泛的群众基础,并 有“国球”的美誉。里约奥运会乒乓球男子单打决赛,马龙战胜张继科 夺得冠军,成为世界上

16、第五个实现大满贯的男子乒乓球选手。现讨论乒 乓球发球问题:已知球台长L,网高h,若球在球台边缘O点正上方某高度 处,以一定的垂直于球网的水平速度发出,如图所示,球恰好在最高点时 刚好越过球网。假设乒乓球反弹前后水平分速度不变,竖直分速度大小 不变、方向相反,且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力。则根据以上信息 可以求出(设重力加速度为g) ( ),A.球的初速度大小 B.发球时的高度 C.球从发出到第一次落在球台上的时间 D.球从发出到被对方运动员接住的时间,答案 ABC 由题意可知,球从发出到到达P1点做平抛运动,根据运动 的对称性知,发球的高度等于h,根据h= gt2得,乒乓球从发出到第一次落

17、到球台的时间t= ,球的初速度v0= = ,故A、B、C项正确;由于 对方运动员接球的位置未知,无法求出球从发出到被对方运动员接住的 时间,故D项错误。,平抛运动规律的应用 例2 如图所示是排球场的场地示意图,设排球场的总长为L,前场区的 长度为 ,网高为h,在排球比赛中,对运动员的弹跳水平要求很高。如果 运动员的弹跳水平不高,运动员的击球点的高度小于某个临界值H,那么 无论水平击球的速度多大,排球不是触网就是越界。设某一次运动员站 在前场区和后场区的交界处,正对网前竖直跳起垂直网将排球水平击 出,关于该种情况下临界值H的大小,下列关系式正确的是 ( ),热点题型探究,A.H= h B.H=

18、C.H= h D.H= h,答案 C 将排球水平击出后排球做 平抛运动,排球刚好触网到达底线时,有 H-h= g ,H= g =v0t1, + =v0t2 联立解得H= h 故C正确。,1.一阶梯如图所示,其中每级台阶的高度和宽度都是0.4 m,一小球(可视 为质点)以水平速度v飞出,欲打在第四个台阶上,不计空气阻力,g取 10 m/s2,则v的取值范围是 ( A ),A. m/sv2 m/s B.2 m/sv3.5 m/s C. m/sv m/s D.2 m/sv m/s,解析 若小球打在第3个台阶的边缘上,高度h1=3d,根据h= gt2,可得 小球从抛出到落到第3个台阶边缘所用时间t1=

19、 = = s,水平 位移x1=3d,则平抛运动的速度v1= = m/s= m/s。 若小球打在第4个台阶的边缘上,高度h2=4d,根据h= gt2,可得小球从抛 出到落到第4个台阶边缘所用时间t2= = = s,水平位移x2= 4d,则平抛运动的速度v2= =2 m/s。,故速度的取值范围是 m/sv2 m/s,选A。,2.(2018辽宁沈阳模拟)一位网球运动员以拍击球,使网球沿水平方向飞 出,第一只球落在自己一方场地的B点,弹跳起来后,刚好擦网而过,落在 对方场地的A点处,如图所示,第二只球直接擦网而过,也落在A点处,设球 与地面的碰撞过程没有能量损失,且运动过程不计空气阻力,则两只球 飞过球网C处时水平速度之比为 ( B )A.11 B.13 C.31 D.19,解析 由平抛运动的规律可知,两球分别被击出至各自第一次落地 的时间是相等的。由于球与地面的碰撞没有能量损失,设第一只球自击 出到落到A点时间为t1,第二只球自击出到落到A点时间为t2,则t1=3t2。 由于两球在水平方向均为匀速运动,水平位移大小相等,设它们从O点出 发时的初速度分别为v1、v2,由x=v0t得:v2=3v1,所以有 = ,即两只球飞过 球网C处时水平速度之比为13,故B正确。,