2021年高中物理新人教版必修第二册 第5章 4 抛体运动的规律 课件（67张PPT）
文档属性
| 名称 | 2021年高中物理新人教版必修第二册 第5章 4 抛体运动的规律 课件（67张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 12.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-10-13 08:22:40 | ||
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文档简介
(共67张PPT)
第五章 抛体运动
4 抛体运动的规律
学习目标 学法指导
1.知道平抛运动的受力特点，会应用运动的合成与分解分析平抛运动 2．理解平抛运动的规律，会确定运动的速度，知道平抛运动的轨迹是一条抛物线 3．能利用运动的合成与分解的方法分析一般的抛体运动 4．知道并能推导平抛运动的两个重要推论 5．利用相关知识解决与斜面有关的平抛问题 1.通过对平抛运动速度和位移的讨论，进一步掌握分析曲线运动的方法——运动的合成与分解的方法
2．通过对生活中抛体运动的分析，拓展对运动多样性的认识，体会物理学中化繁为简的研究方法
知识导图
预习导学 | 新知领悟
1．抛体运动
以一定的________将物体抛出，在__________可以忽略的情况下，物体只在________作用下的运动．
2．平抛运动
初速度沿__________方向的抛体运动．
抛体运动和平抛运动
速度
空气阻力
重力
水平
【答案】不一定．因为石子不一定水平掷出．
不考虑空气阻力，掷出的石子的运动是平抛运动吗？为什么？
平抛运动的速度
v0
gt
在平坦的垒球运动场上，击球手挥动球棒将垒球水平击出，垒球飞行一段时间后落地．若不计空气阻力，则 ( )
A．垒球落地时瞬时速度的大小仅由初速度决定
B．垒球落地时瞬时速度的方向仅由击球点离地面的高度决定
C．垒球在空中运动的水平位移仅由初速度决定
D．垒球在空中运动的时间仅由击球点离地面的高度决定
【答案】D
1．水平方向
x＝__________.
2．竖直方向
y＝__________.
3．轨迹方程
y＝__________，式中g、v0都是与x、y无关的常量，其轨迹是一条__________.
平抛运动的位移与轨迹
v0t
抛物线
观察下面平抛运动的位移和速度示意图．任一时刻平抛运动合位移的方向与合速度的方向是否一致？
【答案】不一致．
物体抛出的速度v0斜向上方或斜向下方时，物体做斜抛运动(设v0与水平方向的夹角为θ)．
1．水平方向
物体做__________运动，初速度vx＝__________.
2．竖直方向
物体做竖直上抛或竖直下抛运动，初速度vy＝______.
一般的抛体运动
匀速直线
v0cos θ
v0sin θ
斜上抛运动物体到达最高点时速度大小为零吗？为什么？
【答案】不是．因为最高点还有水平方向的速度，斜抛运动中速度不可能为零．
多维课堂 | 素养初培
平抛运动的规律及应用
问题
(1)如图甲所示，从O点抛出的物体经时间t到达P点，速度的反向延长线交OB于A点，试证明A是OB的中点．
甲 乙
(2)若平抛运动的速度偏向角为θ，位移的偏向角为α，如图乙所示，试证明tan θ＝2tan α.
探究总结
1．平抛运动的规律
精练1 用30 m/s的初速度水平抛出一个物体，经过一段时间后，物体的速度方向与水平方向成30°角，不计空气阻力，g取10 m/s2.求：
(1)此时物体相对于抛出点的水平位移大小和竖直位移大小；
(2)再经过多长时间，物体的速度方向与水平方向的夹角为60°.(物体的抛出点足够高)
变式1 (多选)如图所示，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向．图中画出了从y轴上沿x轴正方向抛出的三个小球a、b、c的运动轨迹，其中b和c是从同一点抛出的(不计空气阻力)，则 ( )
A．a的飞行时间比b的长
B．b和c的飞行时间相同
C．a的初速率比b的小
D．b的初速度比c的大
【答案】BD
平抛运动物体垂直打到斜面上
与斜面有关的平抛运动
【答案】(1)2 s (2)20 m
变式2 如图所示，小球从斜面底端A点正上方h高处，以某一速度正对倾角为θ的斜面水平抛出时，小球到达斜面的位移最小(重力加速度为g)，则 ( )
【答案】D
从斜面上平抛并落回斜面
精练3 如图所示，一名滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出，经过3.0 s落到斜坡上的A点．已知O点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角θ＝37°，不计空气阻力(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)．求：
(1)O点与A点的距离L；
(2)运动员落到A点时的速度大小．
变式3 如图所示，从倾角为θ的斜面上的M点水平抛出一个小球，小球的初速度为v0，最后小球落在斜面上的N点，下列判断中错误的是 ( )
A．可求出M、N之间的距离
B．不可以求出小球什么时刻与斜面间的距离最大
C．可求出小球运动的时间
D．可求小球落到N点时的速度大小和方向
【答案】B
在解答平抛运动与斜面的结合问题时，除要运用平抛运动的位移和速度规律，还要充分运用斜面倾角，找出位移或速度与斜面倾角的关系，从而使问题得到顺利解决．常见的模型如下：
精练4 如图所示，水平房顶高H＝5 m，墙高h＝3.2 m，墙到房子的距离l＝3 m，墙外马路宽d＝10 m．欲使小球从房顶水平飞出后落在墙外的马路上，求小球离开房顶时的速度v0应满足什么条件？(墙体厚度不计，g取10 m/s2)
【答案】5 m/s≤v0≤13 m/s
平抛运动临界问题
变式4 如图所示，小球从离地高h＝5 m，离竖直墙水平距离s＝4 m处水平抛出，不计空气阻力，g取10 m/s2，则：
(1)若要使小球碰不到墙，则它的初速度应满足什么条件？
(2)若以v0＝8 m/s的初速度向墙水平抛出小球，碰撞点离地面的高度是多少？
【答案】(1)v0≤4 m/s (2)3.75 m
解答此类题的关键点
(1)将小球的运动抽象为平抛运动的物理模型．
(2)小球落在马路上有两个临界条件．一是刚好从墙的顶部通过，二是恰好落在马路边缘上．
(3)画出符合条件的轨迹示意图，应用平抛运动的规律列式求解．
设斜上抛物体的抛出点和落地点位于同一水平面上
斜抛运动
精练5 如图所示，将一篮球从地面上方B点斜向上抛出，刚好垂直击中篮板上的A点，不计空气阻力，若从抛射点B向篮板方向水平移动一小段距离，仍使抛出的篮球垂直击中A点，则可行的是 ( )
A．增大抛射速度v0，同时减小抛射角θ
B．增大抛射角θ，同时减小抛出速度v0
C．减小抛射速度v0，同时减小抛射角θ
D．增大抛射角θ，同时增大抛出速度v0
【答案】B
【解析】把篮球斜上抛的运动逆向看作平抛运动，若从抛射点B向篮板方向水平移动一小段距离，仍使抛出的篮球垂直击中A点，则需要增大抛射角θ，同时减小抛出速度v0，选项B正确．
变式5(多选)如图所示，甲球从O点以水平速度v1飞出，落在水平地面上的A点．乙球从O点以水平速度v2飞出，落在水平地面上的B点反弹后恰好也落在A点．已知乙球的B点与地面碰撞反弹后瞬间水平方向的分速度不变，竖直方向的分速度方向相反、大小不变，不计空气阻力．下列说法正确的是 ( )
A．由O点到A点，甲球运动时间与乙球运动时间相等
B．甲球由O点到A点的水平位移是乙球由O点到B点水平位移的3倍
C．v1∶v2＝3∶1
D．v1∶v2＝2∶1
【答案】BC
核心素养微专题
科学态度与责任——体育运动中的平抛问题
体育运动中有很多项目与抛体运动相关，若将这些项目加以抽象，在理想状态下，很多球类、投掷类项目可以看成是平抛运动．
假如我们把乒乓球、排球等运动看成平抛运动，由于球网高度、球台、球场边界条件的限制，往往会出现平抛运动临界条件的问题．
解决这样的问题，要求我们从实际出发，建立物理模型，用平抛运动的规律进行求解．学会分析这类问题，可以提高解决问题的能力，加强科学态度与责任的培养．
专练 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 ( )
课堂小练 | 素养达成
1．做平抛运动的物体，在水平方向通过的最大距离取决于( )
A．物体的高度和受到的重力
B．物体受到的重力和初速度
C．物体的高度和初速度
D．物体受到的重力、高度和初速度
【答案】C
2．人站在平台上平抛一小球，球离手时的速度为v1，落地时速度为v2，不计空气阻力，下列图中能表示出速度矢量的演变过程的是( )
【答案】D
【解析】小球做的是平抛运动，任何时刻在水平方向的速度的大小都是不变的，即任何时刻的速度的水平的分量都是一样的，在竖直方向上是自由落体运动，加速度方向竖直向下，所以速度变化的方向竖直向下，故D正确．
3．如图所示的两个斜面，倾角分别为37°和53°，在顶点两个小球以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出，小球都落在斜面上，若不计空气阻力，则A、B两个小球平抛运动的时间之比为( )
A．1∶1 B．4∶3
C．16∶9 D．9∶16
【答案】D
4．以30 m/s的水平初速度v0抛出的物体，飞行一段时间后，打在倾角θ＝30°的斜面上，此时速度方向与斜面的夹角α＝60°(如图所示)，则物体在空中飞行的时间为(不计空气阻力，g取10 m/s2)( )
【答案】B
课后 | 提升练习
第五章 抛体运动
4 抛体运动的规律
学习目标 学法指导
1.知道平抛运动的受力特点，会应用运动的合成与分解分析平抛运动 2．理解平抛运动的规律，会确定运动的速度，知道平抛运动的轨迹是一条抛物线 3．能利用运动的合成与分解的方法分析一般的抛体运动 4．知道并能推导平抛运动的两个重要推论 5．利用相关知识解决与斜面有关的平抛问题 1.通过对平抛运动速度和位移的讨论，进一步掌握分析曲线运动的方法——运动的合成与分解的方法
2．通过对生活中抛体运动的分析，拓展对运动多样性的认识，体会物理学中化繁为简的研究方法
知识导图
预习导学 | 新知领悟
1．抛体运动
以一定的________将物体抛出，在__________可以忽略的情况下，物体只在________作用下的运动．
2．平抛运动
初速度沿__________方向的抛体运动．
抛体运动和平抛运动
速度
空气阻力
重力
水平
【答案】不一定．因为石子不一定水平掷出．
不考虑空气阻力，掷出的石子的运动是平抛运动吗？为什么？
平抛运动的速度
v0
gt
在平坦的垒球运动场上，击球手挥动球棒将垒球水平击出，垒球飞行一段时间后落地．若不计空气阻力，则 ( )
A．垒球落地时瞬时速度的大小仅由初速度决定
B．垒球落地时瞬时速度的方向仅由击球点离地面的高度决定
C．垒球在空中运动的水平位移仅由初速度决定
D．垒球在空中运动的时间仅由击球点离地面的高度决定
【答案】D
1．水平方向
x＝__________.
2．竖直方向
y＝__________.
3．轨迹方程
y＝__________，式中g、v0都是与x、y无关的常量，其轨迹是一条__________.
平抛运动的位移与轨迹
v0t
抛物线
观察下面平抛运动的位移和速度示意图．任一时刻平抛运动合位移的方向与合速度的方向是否一致？
【答案】不一致．
物体抛出的速度v0斜向上方或斜向下方时，物体做斜抛运动(设v0与水平方向的夹角为θ)．
1．水平方向
物体做__________运动，初速度vx＝__________.
2．竖直方向
物体做竖直上抛或竖直下抛运动，初速度vy＝______.
一般的抛体运动
匀速直线
v0cos θ
v0sin θ
斜上抛运动物体到达最高点时速度大小为零吗？为什么？
【答案】不是．因为最高点还有水平方向的速度，斜抛运动中速度不可能为零．
多维课堂 | 素养初培
平抛运动的规律及应用
问题
(1)如图甲所示，从O点抛出的物体经时间t到达P点，速度的反向延长线交OB于A点，试证明A是OB的中点．
甲 乙
(2)若平抛运动的速度偏向角为θ，位移的偏向角为α，如图乙所示，试证明tan θ＝2tan α.
探究总结
1．平抛运动的规律
精练1 用30 m/s的初速度水平抛出一个物体，经过一段时间后，物体的速度方向与水平方向成30°角，不计空气阻力，g取10 m/s2.求：
(1)此时物体相对于抛出点的水平位移大小和竖直位移大小；
(2)再经过多长时间，物体的速度方向与水平方向的夹角为60°.(物体的抛出点足够高)
变式1 (多选)如图所示，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向．图中画出了从y轴上沿x轴正方向抛出的三个小球a、b、c的运动轨迹，其中b和c是从同一点抛出的(不计空气阻力)，则 ( )
A．a的飞行时间比b的长
B．b和c的飞行时间相同
C．a的初速率比b的小
D．b的初速度比c的大
【答案】BD
平抛运动物体垂直打到斜面上
与斜面有关的平抛运动
【答案】(1)2 s (2)20 m
变式2 如图所示，小球从斜面底端A点正上方h高处，以某一速度正对倾角为θ的斜面水平抛出时，小球到达斜面的位移最小(重力加速度为g)，则 ( )
【答案】D
从斜面上平抛并落回斜面
精练3 如图所示，一名滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出，经过3.0 s落到斜坡上的A点．已知O点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角θ＝37°，不计空气阻力(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)．求：
(1)O点与A点的距离L；
(2)运动员落到A点时的速度大小．
变式3 如图所示，从倾角为θ的斜面上的M点水平抛出一个小球，小球的初速度为v0，最后小球落在斜面上的N点，下列判断中错误的是 ( )
A．可求出M、N之间的距离
B．不可以求出小球什么时刻与斜面间的距离最大
C．可求出小球运动的时间
D．可求小球落到N点时的速度大小和方向
【答案】B
在解答平抛运动与斜面的结合问题时，除要运用平抛运动的位移和速度规律，还要充分运用斜面倾角，找出位移或速度与斜面倾角的关系，从而使问题得到顺利解决．常见的模型如下：
精练4 如图所示，水平房顶高H＝5 m，墙高h＝3.2 m，墙到房子的距离l＝3 m，墙外马路宽d＝10 m．欲使小球从房顶水平飞出后落在墙外的马路上，求小球离开房顶时的速度v0应满足什么条件？(墙体厚度不计，g取10 m/s2)
【答案】5 m/s≤v0≤13 m/s
平抛运动临界问题
变式4 如图所示，小球从离地高h＝5 m，离竖直墙水平距离s＝4 m处水平抛出，不计空气阻力，g取10 m/s2，则：
(1)若要使小球碰不到墙，则它的初速度应满足什么条件？
(2)若以v0＝8 m/s的初速度向墙水平抛出小球，碰撞点离地面的高度是多少？
【答案】(1)v0≤4 m/s (2)3.75 m
解答此类题的关键点
(1)将小球的运动抽象为平抛运动的物理模型．
(2)小球落在马路上有两个临界条件．一是刚好从墙的顶部通过，二是恰好落在马路边缘上．
(3)画出符合条件的轨迹示意图，应用平抛运动的规律列式求解．
设斜上抛物体的抛出点和落地点位于同一水平面上
斜抛运动
精练5 如图所示，将一篮球从地面上方B点斜向上抛出，刚好垂直击中篮板上的A点，不计空气阻力，若从抛射点B向篮板方向水平移动一小段距离，仍使抛出的篮球垂直击中A点，则可行的是 ( )
A．增大抛射速度v0，同时减小抛射角θ
B．增大抛射角θ，同时减小抛出速度v0
C．减小抛射速度v0，同时减小抛射角θ
D．增大抛射角θ，同时增大抛出速度v0
【答案】B
【解析】把篮球斜上抛的运动逆向看作平抛运动，若从抛射点B向篮板方向水平移动一小段距离，仍使抛出的篮球垂直击中A点，则需要增大抛射角θ，同时减小抛出速度v0，选项B正确．
变式5(多选)如图所示，甲球从O点以水平速度v1飞出，落在水平地面上的A点．乙球从O点以水平速度v2飞出，落在水平地面上的B点反弹后恰好也落在A点．已知乙球的B点与地面碰撞反弹后瞬间水平方向的分速度不变，竖直方向的分速度方向相反、大小不变，不计空气阻力．下列说法正确的是 ( )
A．由O点到A点，甲球运动时间与乙球运动时间相等
B．甲球由O点到A点的水平位移是乙球由O点到B点水平位移的3倍
C．v1∶v2＝3∶1
D．v1∶v2＝2∶1
【答案】BC
核心素养微专题
科学态度与责任——体育运动中的平抛问题
体育运动中有很多项目与抛体运动相关，若将这些项目加以抽象，在理想状态下，很多球类、投掷类项目可以看成是平抛运动．
假如我们把乒乓球、排球等运动看成平抛运动，由于球网高度、球台、球场边界条件的限制，往往会出现平抛运动临界条件的问题．
解决这样的问题，要求我们从实际出发，建立物理模型，用平抛运动的规律进行求解．学会分析这类问题，可以提高解决问题的能力，加强科学态度与责任的培养．
专练 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 ( )
课堂小练 | 素养达成
1．做平抛运动的物体，在水平方向通过的最大距离取决于( )
A．物体的高度和受到的重力
B．物体受到的重力和初速度
C．物体的高度和初速度
D．物体受到的重力、高度和初速度
【答案】C
2．人站在平台上平抛一小球，球离手时的速度为v1，落地时速度为v2，不计空气阻力，下列图中能表示出速度矢量的演变过程的是( )
【答案】D
【解析】小球做的是平抛运动，任何时刻在水平方向的速度的大小都是不变的，即任何时刻的速度的水平的分量都是一样的，在竖直方向上是自由落体运动，加速度方向竖直向下，所以速度变化的方向竖直向下，故D正确．
3．如图所示的两个斜面，倾角分别为37°和53°，在顶点两个小球以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出，小球都落在斜面上，若不计空气阻力，则A、B两个小球平抛运动的时间之比为( )
A．1∶1 B．4∶3
C．16∶9 D．9∶16
【答案】D
4．以30 m/s的水平初速度v0抛出的物体，飞行一段时间后，打在倾角θ＝30°的斜面上，此时速度方向与斜面的夹角α＝60°(如图所示)，则物体在空中飞行的时间为(不计空气阻力，g取10 m/s2)( )
【答案】B
课后 | 提升练习