5.4抛体运动的规律 学案 （有答案）
文档属性
| 名称 | 5.4抛体运动的规律 学案 （有答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-30 09:33:03 | ||
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文档简介
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5.4抛体运动的规律
一学科核心素养
物理观念:用“演绎推理”的方法生成平抛运动的规律，使学生亲历物理观念建立的过程。
科学思维:利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透“化曲为直化繁为简”等效替换"等重要的物理思想。
科学探究:通过实例分析再次体会平抛运动的规律。
科学态度与责任:通过对平抛运动的规律的建立，增强学生学习物理的兴趣，感受学习成功的快乐。
二学习重难点
重点:平抛运动、抛体运动的特点和规律，应用平抛运动、抛体运动规律解决实际问题。
2.难点:让学生能根据运动合成与分解的方法探究出平抛运动和斜抛运动的一般规律。
三课前预习
1．以速度沿水平方向抛出一物体，抛出点为原点，建立如图所示的平面直角坐标系。
水平方向：不受力，加速度是_______，水平方向为_______运动，x=________，vx=________。
竖直方向：只受重力，加速度a=_______，竖直方向的初速度为_______，所以竖直方向为_______运动，y=_______， vy=_______。
2．一般的抛体运动
（1）斜抛运动：物体被抛出时的速度不沿水平方向，而是斜向_______或斜向_______。
（2）受力情况：水平方向不受力，加速度为__，竖直方向只受重力，加速度为_______。
（3）运动分解：水平方向做_______直线运动，速度v0x＝_______；竖直方向做_______直线运动，初速度v0y＝_______。（θ为v0与水平方向间夹角）
3．判断下列说法的正误．
（1）抛体运动一定是匀变速运动。( )
（2）平抛运动的物体初速度越大，下落得越快。( )
（3）平抛运动物体的速度方向与水平方向的夹角越来越大，若足够高，速度方向最终可能竖直向下。( )
（4）平抛运动的合位移的方向与合速度的方向一致。( )
（5）斜上抛运动的物体到达最高点时，速度为零。( )
4．平抛运动物体在水平方向上的速度不随时间发生变化，vx＝______；
平抛运动物体在竖直方向上的速度随时间变化的规律是：vy＝______；
平抛运动的速度大小：v＝______；
设平抛运动物体在t时刻的速度方向与初速度方向间的夹角为θ，则有tanθ＝______。
5．在距地面高的低空有一小型飞机以的速度水平飞行，假定从飞机上释放一物体，取，不计空气阻力，那么物体落地所用时间是__________，它在下落过程中发生的水平位移是__________。
6．平抛运动的速度
（1）水平速度：做平抛运动的物体，由于只受到竖直向下的_______作用，在x方向的分力为_______，加速度为________，故物体在x方向的速度将保持v0不变，即vx＝______。
（2）竖直速度：物体在y方向上受重力mg作用，由mg＝ma可知，物体在竖直方向的加速度等于自由落体加速度，vy＝________。
（3）合速度：由图可知，物体在时刻t的速度v＝＝_______。tanθ＝＝_______。
（4）结论：物体在下落过程中速度v越来越_______，速度方向与水平方向间夹角θ越来越_______。
7．如图所示，小球从楼梯上以2m/s的速度水平抛出，所有台阶的高度和宽度均为0.25m，g取10m/s2，小球抛出后首先落到的台阶是第_____级。
四自我检测
1．如图所示，某人在左侧的山坡上水平抛出两个质量不等的小石块，分别落在右侧的山坡上的A、B两处，不计空气阻力。则落到B处的石块（ ）
A．初速度小，运动时间长 B．初速度小，运动时间短
C．初速度大，运动时间长 D．初速度大，运动时间短
2．北京冬奥会报道中利用“”技术，把全新的“时间切片特技效果首次运用在直播中，更精准清晰地抓拍运动员比赛精彩瞬间，给观众带来全新的视觉体验。“时间切片”是一种类似于多次“曝光”的呈现手法。如图所示为我国运动员谷爱凌在自由式滑雪女子大跳台比赛中第三跳的时间切片特技图。忽略空气阻力，将运动员看做质点，其轨迹abc段为抛物线。已知起跳点a的速度大小为v，起跳点a与最高点b之间的高度差为h，重力加速度大小为g，下列说法不正确的是（ ）
A．“时间切片”特技每次“曝光”的时间间隔均相同
B．运动员从a到b的时间为
C．运动员到达最高点时速度的大小为
D．运动员从a到b的过程中速度变化的大小为
3．如图所示，从倾角为θ且足够长的斜面的顶点A，先后将同一小球以不同的初速度水平向右抛出，第一次初速度为，小球落到斜面上前一瞬间的速度方向与斜面的夹角为，第二次初速度为，小球落在斜面上前一瞬间的速度方向与斜面间的夹角为，若，则和的大小关系是（ ）
A． B． C． D．无法确定
4．如图所示，x轴在水平地面上，y轴在竖直方向。图中画出了从y轴上不同位置沿x轴正向水平抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹。小球a从（0，2L）抛出，落在（2L，0）处；小球b、c从（L，0）抛出，分别落在（2L，0）和（L，0）处。不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．a和b初速度相同
B．b和c运动时间不同
C．b的初速度是c的两倍
D．a运动时间是b的两倍
5．如图所示，某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机以的速度水平向右匀速飞行，在某时刻释放了一个小球（可看作质点）。此时释放点到水平地面的距离h=20m，空气阻力忽略不计，取重力加速度g=10m/s2小球的落地点到释放点的水平距离为（ ）
A．4m B．10m C．20m D．0
6．如图所示，在斜面顶端a处以速度水平抛出一小球，经过时间恰好落在斜面底端c处。今在c点正上方与a等高的b处以速度水平抛出另一小球，经过时间恰好落在斜面的三等分点d处。若不计空气阻力，下列关系式正确的是（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，以10m/s的水平初速度抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角为θ＝30°的斜面上，g取10m/s2，这段飞行所用的时间为（ ）
A．s B．s C．s D．2s
8．如图所示，一质点做平抛运动，落地时速度大小为20m/s，速度方向与水平地面夹角为60°，则水平分速度大小是（ ）
A．10m/s B． C．20m/s D．
9．2020年受“新冠肺炎”的影响，全国人民自愿居家隔离。小豆在家和爸爸玩“套圈”游戏，第一次扔在小黄人正前M点，不计空气阻力。第二次扔之前小豆适当调整方案，则小豆可能仍中的措施是（ ）
A．小豆在原处，仅增加扔套圈的水平初速度
B．小豆在原处，仅减小水平扔出套圈时的高度
C．小豆沿小黄人与M点连线方向后退，仅增加人和小黄人之间的距离
D．小豆在原处，降低扔套圈的高度和扔套圈的水平初速度
10．如图所示，窗子上、下沿间的高度H＝1.6m，竖直墙的厚度d＝0.4m，某人在距离墙壁L＝1.4m、距窗子上沿h＝0.2m 处的P点，将可视为质点的小物件以垂直于墙壁的速度v水平抛出，要求小物件能直接穿过窗口并落在水平地面上，不计空气阻力，g＝10 m/s2。则可以实现上述要求的速度大小是( )
A．2 m/s B．4 m/s
C．8 m/s D．10 m/s
三课前预习
1． 0##零 匀速直线 v0t v0 g 0##零 自由落体 gt
2． 上方 下方 0 g 匀速 v0cosθ 匀变速 v0sinθ
3． 正确 错误 错误 错误 错误
4．
5． 6 210
6． 重力 0 0 v0 gt 大 大
7．四
四自我检测
参考答案：
1．D
【详解】根据平抛运动可得
落在B处的小石块下落的高度小，石块运动时间短，而其水平位移大，可知石块初速度大。
故选D。
2．A
【详解】A．运动员竖直方向做上抛运动，若时间间隔相同应该满足
从图中可以看出运动员在各点竖直方向位移差并不相同，“时间切片”特技每次“曝光”的时间间隔不同，故A错误，符合题意；
B．运动员做斜抛运动，竖直方向做竖直上抛运动，运动到最高点满足
所以运动员从a到b的时间为
故B正确，不符合题意；
C．运动员竖直方向初速度
则水平方向初速度
运动员在水平方向做匀速直线运动，到达最高点时只有水平速度，即最高点时速度的大小为，故C正确，不符合题意；
D．运动员从a到b的过程中速度变化的大小为
故D正确，不符合题意。
故选A。
3．C
【详解】根据平抛运动的推论，做平抛（或类平抛）运动的物体在任一时刻或任一位置时，设其速度方向与水平方向的夹角为α，位移与水平方向的夹角为β，则
由上述关系式结合题图中的几何关系可得
此式表明小球的速度方向与斜面间的夹角仅与有关，而与初速度无关，因此
即以不同初速度平抛的物体，落在斜面上各点的速度方向是互相平行的。
故选C。
4．C
【详解】BD．由平抛运动规律得
解得b和c运动时间
同理可得
所以b、c的运动时间相同，a的运动时间是b运动时间的倍，故B、D错误；
A．因为a的飞行时间长，但是水平位移相同，根据
x=v0t
可知，a的水平速度小于b的水平速度，故A错误；
C．b、c的运动时间相同，b的水平位移是c的水平位移的两倍，则b的初速度是c的初速度的两倍，故C正确。
故选C。
5．A
【详解】在竖直方向有
解得
在水平方向有
故选A。
6．C
【详解】AB．a、b两球下降的高度之比为，根据可知
则a、b两球运动的时间关系为
故AB错误；
CD．因为a、b两球水平位移之比为，由
得
故C正确，D错误。
故选C。
7．C
【详解】物体做平抛运动，当垂直地撞在倾角为θ的斜面上时，把物体的速度分解如图所示
代入数据解得
故选C。
8．A
【详解】根据题意可知，落地速度与水平分速度的关系，如图所示
由几何关系可得
故选A。
9．A
【详解】ABD．物体做平抛运动满足
解得
第一次扔在小黄人正前M点，因此说明，其中为第一次扔圈时小豆和小黄人之间的距离。当小豆站在原处时，增加水平初速度、抛出高度都能增加“圈”的水平位移，使其等于，增加套中的几率，故A正确，BD错误；
C．小豆沿小黄人与M点连线方向后退，仅增加人和小黄人之间的距离，相当于进一步增大，而保持不变，因此不可能套中小黄人，故C错误。
故选A。
10．B
【详解】小物件做平抛运动，恰好擦着窗子上沿右侧墙边缘穿过时速度v最大，此时有
L＝vmaxt1
h＝gt12
代入数据解得
vmax＝7m/s
小物件恰好擦着窗口下沿左侧墙边缘穿过时速度v最小，则有
L＋d＝vmint2
H＋h＝gt22
代入数据解得
vmin＝3m/s
故v的取值范围是
3m/s≤v≤7m/s
故选B。
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5.4抛体运动的规律
一学科核心素养
物理观念:用“演绎推理”的方法生成平抛运动的规律，使学生亲历物理观念建立的过程。
科学思维:利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透“化曲为直化繁为简”等效替换"等重要的物理思想。
科学探究:通过实例分析再次体会平抛运动的规律。
科学态度与责任:通过对平抛运动的规律的建立，增强学生学习物理的兴趣，感受学习成功的快乐。
二学习重难点
重点:平抛运动、抛体运动的特点和规律，应用平抛运动、抛体运动规律解决实际问题。
2.难点:让学生能根据运动合成与分解的方法探究出平抛运动和斜抛运动的一般规律。
三课前预习
1．以速度沿水平方向抛出一物体，抛出点为原点，建立如图所示的平面直角坐标系。
水平方向：不受力，加速度是_______，水平方向为_______运动，x=________，vx=________。
竖直方向：只受重力，加速度a=_______，竖直方向的初速度为_______，所以竖直方向为_______运动，y=_______， vy=_______。
2．一般的抛体运动
（1）斜抛运动：物体被抛出时的速度不沿水平方向，而是斜向_______或斜向_______。
（2）受力情况：水平方向不受力，加速度为__，竖直方向只受重力，加速度为_______。
（3）运动分解：水平方向做_______直线运动，速度v0x＝_______；竖直方向做_______直线运动，初速度v0y＝_______。（θ为v0与水平方向间夹角）
3．判断下列说法的正误．
（1）抛体运动一定是匀变速运动。( )
（2）平抛运动的物体初速度越大，下落得越快。( )
（3）平抛运动物体的速度方向与水平方向的夹角越来越大，若足够高，速度方向最终可能竖直向下。( )
（4）平抛运动的合位移的方向与合速度的方向一致。( )
（5）斜上抛运动的物体到达最高点时，速度为零。( )
4．平抛运动物体在水平方向上的速度不随时间发生变化，vx＝______；
平抛运动物体在竖直方向上的速度随时间变化的规律是：vy＝______；
平抛运动的速度大小：v＝______；
设平抛运动物体在t时刻的速度方向与初速度方向间的夹角为θ，则有tanθ＝______。
5．在距地面高的低空有一小型飞机以的速度水平飞行，假定从飞机上释放一物体，取，不计空气阻力，那么物体落地所用时间是__________，它在下落过程中发生的水平位移是__________。
6．平抛运动的速度
（1）水平速度：做平抛运动的物体，由于只受到竖直向下的_______作用，在x方向的分力为_______，加速度为________，故物体在x方向的速度将保持v0不变，即vx＝______。
（2）竖直速度：物体在y方向上受重力mg作用，由mg＝ma可知，物体在竖直方向的加速度等于自由落体加速度，vy＝________。
（3）合速度：由图可知，物体在时刻t的速度v＝＝_______。tanθ＝＝_______。
（4）结论：物体在下落过程中速度v越来越_______，速度方向与水平方向间夹角θ越来越_______。
7．如图所示，小球从楼梯上以2m/s的速度水平抛出，所有台阶的高度和宽度均为0.25m，g取10m/s2，小球抛出后首先落到的台阶是第_____级。
四自我检测
1．如图所示，某人在左侧的山坡上水平抛出两个质量不等的小石块，分别落在右侧的山坡上的A、B两处，不计空气阻力。则落到B处的石块（ ）
A．初速度小，运动时间长 B．初速度小，运动时间短
C．初速度大，运动时间长 D．初速度大，运动时间短
2．北京冬奥会报道中利用“”技术，把全新的“时间切片特技效果首次运用在直播中，更精准清晰地抓拍运动员比赛精彩瞬间，给观众带来全新的视觉体验。“时间切片”是一种类似于多次“曝光”的呈现手法。如图所示为我国运动员谷爱凌在自由式滑雪女子大跳台比赛中第三跳的时间切片特技图。忽略空气阻力，将运动员看做质点，其轨迹abc段为抛物线。已知起跳点a的速度大小为v，起跳点a与最高点b之间的高度差为h，重力加速度大小为g，下列说法不正确的是（ ）
A．“时间切片”特技每次“曝光”的时间间隔均相同
B．运动员从a到b的时间为
C．运动员到达最高点时速度的大小为
D．运动员从a到b的过程中速度变化的大小为
3．如图所示，从倾角为θ且足够长的斜面的顶点A，先后将同一小球以不同的初速度水平向右抛出，第一次初速度为，小球落到斜面上前一瞬间的速度方向与斜面的夹角为，第二次初速度为，小球落在斜面上前一瞬间的速度方向与斜面间的夹角为，若，则和的大小关系是（ ）
A． B． C． D．无法确定
4．如图所示，x轴在水平地面上，y轴在竖直方向。图中画出了从y轴上不同位置沿x轴正向水平抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹。小球a从（0，2L）抛出，落在（2L，0）处；小球b、c从（L，0）抛出，分别落在（2L，0）和（L，0）处。不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．a和b初速度相同
B．b和c运动时间不同
C．b的初速度是c的两倍
D．a运动时间是b的两倍
5．如图所示，某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机以的速度水平向右匀速飞行，在某时刻释放了一个小球（可看作质点）。此时释放点到水平地面的距离h=20m，空气阻力忽略不计，取重力加速度g=10m/s2小球的落地点到释放点的水平距离为（ ）
A．4m B．10m C．20m D．0
6．如图所示，在斜面顶端a处以速度水平抛出一小球，经过时间恰好落在斜面底端c处。今在c点正上方与a等高的b处以速度水平抛出另一小球，经过时间恰好落在斜面的三等分点d处。若不计空气阻力，下列关系式正确的是（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，以10m/s的水平初速度抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角为θ＝30°的斜面上，g取10m/s2，这段飞行所用的时间为（ ）
A．s B．s C．s D．2s
8．如图所示，一质点做平抛运动，落地时速度大小为20m/s，速度方向与水平地面夹角为60°，则水平分速度大小是（ ）
A．10m/s B． C．20m/s D．
9．2020年受“新冠肺炎”的影响，全国人民自愿居家隔离。小豆在家和爸爸玩“套圈”游戏，第一次扔在小黄人正前M点，不计空气阻力。第二次扔之前小豆适当调整方案，则小豆可能仍中的措施是（ ）
A．小豆在原处，仅增加扔套圈的水平初速度
B．小豆在原处，仅减小水平扔出套圈时的高度
C．小豆沿小黄人与M点连线方向后退，仅增加人和小黄人之间的距离
D．小豆在原处，降低扔套圈的高度和扔套圈的水平初速度
10．如图所示，窗子上、下沿间的高度H＝1.6m，竖直墙的厚度d＝0.4m，某人在距离墙壁L＝1.4m、距窗子上沿h＝0.2m 处的P点，将可视为质点的小物件以垂直于墙壁的速度v水平抛出，要求小物件能直接穿过窗口并落在水平地面上，不计空气阻力，g＝10 m/s2。则可以实现上述要求的速度大小是( )
A．2 m/s B．4 m/s
C．8 m/s D．10 m/s
三课前预习
1． 0##零 匀速直线 v0t v0 g 0##零 自由落体 gt
2． 上方 下方 0 g 匀速 v0cosθ 匀变速 v0sinθ
3． 正确 错误 错误 错误 错误
4．
5． 6 210
6． 重力 0 0 v0 gt 大 大
7．四
四自我检测
参考答案：
1．D
【详解】根据平抛运动可得
落在B处的小石块下落的高度小，石块运动时间短，而其水平位移大，可知石块初速度大。
故选D。
2．A
【详解】A．运动员竖直方向做上抛运动，若时间间隔相同应该满足
从图中可以看出运动员在各点竖直方向位移差并不相同，“时间切片”特技每次“曝光”的时间间隔不同，故A错误，符合题意；
B．运动员做斜抛运动，竖直方向做竖直上抛运动，运动到最高点满足
所以运动员从a到b的时间为
故B正确，不符合题意；
C．运动员竖直方向初速度
则水平方向初速度
运动员在水平方向做匀速直线运动，到达最高点时只有水平速度，即最高点时速度的大小为，故C正确，不符合题意；
D．运动员从a到b的过程中速度变化的大小为
故D正确，不符合题意。
故选A。
3．C
【详解】根据平抛运动的推论，做平抛（或类平抛）运动的物体在任一时刻或任一位置时，设其速度方向与水平方向的夹角为α，位移与水平方向的夹角为β，则
由上述关系式结合题图中的几何关系可得
此式表明小球的速度方向与斜面间的夹角仅与有关，而与初速度无关，因此
即以不同初速度平抛的物体，落在斜面上各点的速度方向是互相平行的。
故选C。
4．C
【详解】BD．由平抛运动规律得
解得b和c运动时间
同理可得
所以b、c的运动时间相同，a的运动时间是b运动时间的倍，故B、D错误；
A．因为a的飞行时间长，但是水平位移相同，根据
x=v0t
可知，a的水平速度小于b的水平速度，故A错误；
C．b、c的运动时间相同，b的水平位移是c的水平位移的两倍，则b的初速度是c的初速度的两倍，故C正确。
故选C。
5．A
【详解】在竖直方向有
解得
在水平方向有
故选A。
6．C
【详解】AB．a、b两球下降的高度之比为，根据可知
则a、b两球运动的时间关系为
故AB错误；
CD．因为a、b两球水平位移之比为，由
得
故C正确，D错误。
故选C。
7．C
【详解】物体做平抛运动，当垂直地撞在倾角为θ的斜面上时，把物体的速度分解如图所示
代入数据解得
故选C。
8．A
【详解】根据题意可知，落地速度与水平分速度的关系，如图所示
由几何关系可得
故选A。
9．A
【详解】ABD．物体做平抛运动满足
解得
第一次扔在小黄人正前M点，因此说明，其中为第一次扔圈时小豆和小黄人之间的距离。当小豆站在原处时，增加水平初速度、抛出高度都能增加“圈”的水平位移，使其等于，增加套中的几率，故A正确，BD错误；
C．小豆沿小黄人与M点连线方向后退，仅增加人和小黄人之间的距离，相当于进一步增大，而保持不变，因此不可能套中小黄人，故C错误。
故选A。
10．B
【详解】小物件做平抛运动，恰好擦着窗子上沿右侧墙边缘穿过时速度v最大，此时有
L＝vmaxt1
h＝gt12
代入数据解得
vmax＝7m/s
小物件恰好擦着窗口下沿左侧墙边缘穿过时速度v最小，则有
L＋d＝vmint2
H＋h＝gt22
代入数据解得
vmin＝3m/s
故v的取值范围是
3m/s≤v≤7m/s
故选B。
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