5.4 抛体运动的规律 课件（共50页）

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第五章 抛体运动
5.4 抛体运动的规律
【新课导入】
在排球比赛中，你是否曾为排球下网或者出界而感到惋惜？如果运动员沿水平方向击球，在不计空气阻力的情况下，要使排球既能过网，又不出界，需要考虑哪些因素？如何估算球落地时的速度大小？
一 、平抛运动的速度
垒球、铁球、标枪被投掷后再空中的运动可以看做抛体运动
喷出别的水柱可以看作初速度水平的抛体运动，即平抛运动
以上两个运动过程运动具有哪些共同点
（1）具有一定的初速度
（2）忽略空气阻力，只受重力的作用
-----抛体运动
（3）运动轨迹是曲线
一、平抛运动
1.定义：以一定的初速度将物体沿水平方向抛出，如果物体只受重力的作用(空气阻力可以忽略的情况下) ，这时的运动叫平抛运动.
2.性质：
物体只受重力作用或空气阻力远远小于重力，加速度为重力加速度,即 。
由于速度方向与受力方向不在一条直线上。
平抛运动匀变速曲线运动。
平抛运动是匀变速运动
平抛运动是曲线运动
3.平抛运动的特点
（1）初速度沿水平方向
（2）只受重力作用
做平抛运动的物体只受重力作用，其加速度为重力加速度。(是恒定的)
匀变速曲线运动
4.探究平抛运动的规律
沿水平方向
v0
G
沿竖直方向
分解
具有初速度而且不受力
初速度为零且只受重力作用
自由落体运动
匀速直线运动
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
如何处理平抛运动？
----将其分解为水平、竖直两个方向的运动
研究方法：
化曲为直
轨迹是曲线
运动的分解
二、平抛运动的运动规律
(1)水平方向
观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上.
B
A
V0
(1)水平方向
观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上.
B
A
V0
(1)水平方向
观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上.
B
A
V0
(1)水平方向
观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上.
B
A
V0
(1)水平方向
观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上.
B
A
V0
(1)水平方向
观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上.
B
A
V0
(1)水平方向
观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上.
B
A
V0
(1)水平方向
观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上.
B
A
V0
(1)水平方向
观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上.
B
A
V0
(1)水平方向
观察如下实验,两小球具有相同初速度V0,B球在一光滑平板上.
B
A
V0
x
y
对A球B球:
因为 Fx=0
则 ax=0
所以A,B两球在水平方向上
均作匀速直线运动.
(2)竖直方向
观察实验:A,B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,
B球获得一水平初速度,A球自由下落.
A
B
(2)竖直方向
观察实验:A,B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,
B球获得一水平初速度,A球自由下落.
A
B
(2)竖直方向
观察实验:A,B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,
B球获得一水平初速度,A球自由下落.
A
B
v0
(2)竖直方向
观察实验:A,B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,
B球获得一水平初速度,A球自由下落.
A
B
v0
(2)竖直方向
观察实验:A,B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,
B球获得一水平初速度,A球自由下落.
A
B
v0
(2)竖直方向
观察实验:A,B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,
B球获得一水平初速度,A球自由下落.
A
B
v0
(2)竖直方向
观察实验:A,B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,
B球获得一水平初速度,A球自由下落.
A
B
v0
(2)竖直方向
观察实验:A,B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,
B球获得一水平初速度,A球自由下落.
A
B
v0
(2)竖直方向
观察实验:A,B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,
B球获得一水平初速度,A球自由下落.
A
B
v0
(2)竖直方向
观察实验:A,B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,
B球获得一水平初速度,A球自由下落.
A
B
v0
(2)竖直方向
观察实验:A,B两球开始在同一水平面,重锤敲击后,
B球获得一水平初速度,A球自由下落.
A
B
v0
对于A,B两球:
FyA=FyB=mg
Vy0=0
x
y
所以A,B两球在竖直方向上
均作自由落体运动
以速度v0沿水平方向抛出一物体，物体做平抛运动。以抛出点为原点，以初速度v0的方向为x轴方向，竖直向下的方向为 y 轴方向，建立平面直角坐标系.
由于物体受到的重力是竖直向下的，它在x方向的分力是0，根据牛顿运动定律，物体在x方向的加速度是0；又由于物体在x方向的分速度vx在运动开始的时候是v0，所以它将保持v0不变，与时间t无关，即在整个运动过程中始终有：vx＝v0
在y方向受到的重力等于mg。以a表示物体在y方向的加速度，应用牛顿第二定律，得到mg＝ma，所以a＝g，即物体在竖直方向的加速度等于自由落体加速度。
物体的初速度v0沿x方向，它在y方向的分速度是0，所以，物体在y方向的分速度vy与时间t的关系是：vy＝gt
平抛运动可以分解为:
水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动．
研究平抛运动的规律：
速度规律:
X
Y
O
水平方向： =
竖直方向： =
合速度：
v＝
合速度方向：
tanθ＝
(θ表示与水平方向之间的夹角,随时间推移θ 趋进900)
V
Vy
Vx
v0
gt
V0
【例题 1】将一个物体以 10 m/s 的速度从 10 m 的高度水平抛出，落地时它的速度方向与水 平地面的夹角 θ 是多少？不计空气阻力，g 取 10 m/s2 。
【分析 】物体在水平方向不受力，所以加速度的水平分量为 0，水平方向的分速度是 初速度 v0 =10 m/s；在竖直方向只受重力，加速度为 g，初速度的竖直分量为 0，可 以应用匀变速直线运动的规律求出竖直方向的分速度。求得分速度后就可以求得夹角 θ。
二、平抛运动的位移与轨迹
平抛运动的研究方法
v0
——运动的合成与分解
将v和l沿水平方向和竖直方向分解
x
y
化曲为直
1、平抛运动是曲线运动，怎样研究？
——建立平面直角坐标系
P
vx
vy
v
怎样确定vx, vy , x, y
l
x
y
O
平抛运动的研究方法
——受力和初速度
①水平方向：
2、根据什么来确定水平方向和竖直方向的运动情况？
水平方向：以v0做匀速直线运动
v0
G
x
y
P
vx
vy
v
O
物体只受重力，方向：竖直向下
初速度为v0
不受力的作用，根据牛二，加速度为0
分速度：
分位移：
②竖直方向：
竖直方向：自由落体运动
G
x
y
P
vx
vy
v
O
初速度为0
受力情况：受到重力G=mg
分速度：
分位移：
3、速度方向
v0
G
x
y
P
vx
vy
v
θ
O
随着抛体的下落，角θ越来越大，越来越接近90°，也就是说，抛体下落的方向越来越接近竖直向下的方向。
但永远不会竖直向下！
4、位移方向
( x,y)
v0
x
y
P
vx
vy
v
l
θ
x
y
O
【例题2】 如图 5.4-3，某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无 人机以 v0 ＝ 2 m/s 的速度水平向右匀速飞行，在某时 刻释放了一个小球。此时无人机到水平地面的距离 h ＝ 20 m，空气阻力忽略不计，g 取 10 m/s2 。
（1）求小球下落的时间。
（2）求小球释放点与落地点之间的水平距离。
【分析】 忽略空气阻力，小球脱离无人机后做平抛运 动，它在竖直方向的分运动是自由落体运动，根据自由落体运动的特点可以求出下 落的时间，根据匀速直线运动的规律可以求出小球释放点与落地点之间的水平距离。