2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第5章抛体运动第4节抛体运动的规律(1)课件(共48张PPT)
文档属性
| 名称 | 2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第5章抛体运动第4节抛体运动的规律(1)课件(共48张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-08 21:59:37 | ||
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文档简介
(共48张PPT)
抛体运动的规律
1．性质：是加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动，轨迹是 ．水平方向和竖直方向的两个分运动同时存在，互不影响，具有独立性．
2．条件(同时满足)
(1)v0≠0，沿水平方向．
(2)只受重力作用．
一条抛物线
一、平抛运动的性质和条件
1．研究方法：运动的合成与分解，将平抛运动分解为水平方向的 运动和竖直方向的
运动．分别研究两个分运动的规律，必要时再用运动合成方法进行合成．
2．运动规律：设平抛运动的初速度为v0，建立坐标系如图所示：
匀速直线
自由落体
二、平抛运动的研究方法和运动规律
水平方向 vx＝v0 x＝
竖直方向 vy＝ y＝
合运动 1.合速度：v＝ ＝
2．合位移：s＝
3．速度方向角α：tanα＝ ＝
4．位移方向角φ：tanφ＝ ＝
gt
例1 如图，置于圆形水平
转台边缘的小物块随转台加速转动，
当转速达到某一数值时，物块恰好滑
离转台开始做平抛运动．现测得转台半径R＝0.5 m，离水平地面的高度H＝0.8 m，物块平抛落地过程水平位移的大小s＝0.4 m．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10 m/s2 求：
(1)物块做平抛运动的初速度大小v0；
(2)物块与转台间的动摩擦因数μ.
题型一：平抛规律的应用
【方法与知识感悟】平抛运动问题要么分解速度，要么分解位移，一定能使问题得到解决，只是问题可能会隐含一定的速度条件或位移条件，要注意挖掘这些条件．对平抛运动的分解不是惟一的，可借用斜抛运动的分解方法研究平抛，即要灵活合理地运用运动的合成与分解解决曲线运动．
研究平抛运动的基本思路是：
1．涉及落点问题一般要建立水平位移和竖直位移之间的关系．
2．涉及末速度的大小和方向问题的，一般要建立水平速度和竖直速度之间的关系．
3．要注意挖掘和利用好合运动、分运动及题设情景之间的几何关系．
例2 抛体运动在各类体育运动项目中很常见，如乒乓球运动．现讨论乒乓球发球问题，设球台长2L、网高h，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．(设重力加速度为g)
题型二：平抛运动的临界问题
(1)若球在球台边缘O点正上方高度为h1处以速度v1水平发出，落在球台的P1点(如图中实线所示)，求P1点距O点的距离x1.
(2)若球在O点正上方以速度v2水平发出，恰好在最高点时越过球网落在球台的P2点(如图中虚线所示)，求v2的大小．
(3)若球在O点正上方水平发出后，球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘P3处，求发球点距O点的高度h3.
【思路点拨】找出轨迹中的几个关键点，画出轨迹，确定水平位移和竖直位移是解题的关键．
【方法与知识感悟】解决有关临界问题的实际问题时，首先应善于根据运动情景构建物理模型(生活中的许多抛体运动在忽略空气阻力的情况下都可以看作平抛运动，如：乒乓球、排球、铅球、飞镖等等物体的运动)，分析临界条件，养成画图的良好解题习惯．解决本题的两个关键点为：(1)确定临界轨迹，并画出轨迹示意图．(2)找出临界轨迹所对应的水平位移和竖直位移．
例3 a、b两质点从同一点O分别以相同的水平速度v0沿x轴正方向抛出，a在竖
直平面内运动，落地点为
P1，b沿光滑斜面运动，落
地点为P2，P1和P2在同一
水平面上，如图，不计空气阻力，则下列说法中正确的是( )
A．a、b的运动时间相同
B．a、b沿x轴方向的位移相同
C．a、b落地时的速度大小相同
D．a、b落地时的速度相同
题型三：类平抛运动问题
【思路点拨】分析物体所受的合外力是否为恒力，其方向是否与初速度方向垂直，确定是否为类平抛运动，再将运动分解为沿初速度方向和沿合外力方向处理．
【答案】C
3. 类平抛运动的求解方法
(1)常规分解法：将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合力的方向)的匀加速直线运动，两分运动彼此独立、互不影响、且与合运动具有等时性.
(2)特殊分解法：对于有些问题，可以过抛出点建立适当的直角坐标系，将加速度分解为ax、ay，初速度v0分解为vx、vy，然后分别在x、y方向列方程求解.
4. 类平抛运动问题的求解思路
(1)根据物体受力特点和运动特点判断该问题属于类平抛运动问题.
(2)求出物体运动的加速度.
(3)根据具体问题选择用常规分解法还是特殊分解法求解.
1．做平抛运动的物体，每秒的速度增量总是( )
A．大小相等，方向相同
B．大小不等，方向不同
C．大小相等，方向不同
D．大小不等，方向相同
【解析】因为平抛运动的运动性质为匀变速曲线运动，其加速度是恒定不变的，即速度的变化率是恒定不变的，再根据平抛运动的特点：水平方向做匀速运动，竖直方向做自由落体运动，合外力为重力，合加速度为重力加速度，故每秒速度的增量大小恒定不变，方向沿竖直方向．A选项正确．
A
*2.如图，从倾角为θ的足够长的
斜面顶端水平抛出一个小球，
小球落在斜面上某处．关于小球
落在斜面上时的速度方向与斜面的夹角α，下列说法正确的是( )
A．夹角α不可能等于90°
B．夹角α随初速度增大而增大
C．夹角α随初速度增大而减小
D．夹角α与初速度大小无关
AD
3．在光滑的水平面内，一质量
m＝1 kg的质点以速度v0＝10 m/s
沿x轴正方向运动，经过原点后
受一沿y轴正方向上的水平恒力
F＝15 N作用，直线OA与x轴成α＝37°，如图所示曲线为质点的轨迹图(g取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，求：
(1)如果质点的运动轨迹与直线OA相交于P点，质点从O点到P点所经历的时间以及P点的坐标；
(2)质点经过P点的速度大小．
【巩固基础】
D
2．平抛物体的运动规律可以概括为两
点：①水平方向做匀速直线运动，
②竖直方向做自由落体运动．为了
研究平抛物体的运动，可进行如下实验：如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面．这个实验( )
A．只能说明上述规律中的第①条
B．只能说明上述规律中的第②条
C．不能说明上述规律中的任何一条
D．能同时说明上述两条规律
B
【解析】本实验只能验证平抛运动在竖直方向是自由落体运动，不能验证平抛运动的水平运动是匀速直线运动．
*3.取稍长的细杆，其一端固定一枚
铁钉，另一端用羽毛做一个尾翼，
做成A、B两只飞镖，将一软木板挂
在竖直墙壁上，作为镖靶．在离墙
壁一定距离的同一处，将它们水平
掷出，且抛出时细杆成水平状态，不计空气阻力及飞镖的插入时间，两只飞镖插在靶上的状态如图所示(侧视图)．则下列说法中正确的是( )
A．B镖到达靶时的速度方向与A镖到达靶时的速度方向相同
B．A镖掷出时的初速度比B镖掷出时的初速度大
C．B镖的运动时间比A镖的运动时间长
D．A镖的质量一定比B镖的质量大
BC
*4.如图所示，斜面上有a、b、c、
d四个点，ab＝bc＝cd，从a点以
初动能Ek0水平抛出一个小球，
它落在斜面上的b点，动能为 Ek；若小球从 a 点以初动能 2Ek0水平抛出，不计空气阻力，则下列判断正确的是( )
A．小球可能落在d点与c点之间
B．小球一定落在c点
C．小球落在斜面的速度方向与斜面的夹角增大
D．小球落在斜面上的动能为2Ek
BD
*5．图中AB为斜面，BC为水平
面，从A点以水平速度v0抛出
一小球，其落点到A的水平距
离为x1；从A点以水平速度3v0抛出小球，其落点到A的水平距离为x2，不计空气阻力，则x1∶x2可能等于
( )
A．1∶3 B．1∶6 C．1∶9 D．1∶12
ABC
【提升能力】
*6.如图，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轴正向抛出的三个小球a、b和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的水平速度比b的小
D．b的初速度比c的大
BD
7．如图所示，在地面上方的
A点以Ek1＝3.0 J的初动能水
平抛出一小球，小球刚要落
地时的动能Ek2＝7.0 J，落地点在B点．不计空气阻力，则A、B两点的连线与水平面间的夹角为( )
A．30° B．37° C．45 ° D．60°
A
8．如图所示，一架在2 000 m
高空以200 m/s的速度水平匀速
飞行的轰炸机，要想用两枚
炸弹分别炸山脚和山顶的目
标A和B.已知山高720 m，山脚与山顶的水平距离为1 000 m，若不计空气阻力，g取10 m/s2，则投弹的时间间隔应为( )
A．4 s B．5 s
C．9 s D．16 s
C
9．如图，某同学把一个小球在O点对准前方的一块竖直放置的挡板水平抛出，O与A在同一高度，小球的水平初速度分别为v1、v2、v3，不计空 气 阻力，打在挡板上的位置分别是B、C、D，且AB∶BC∶CD＝1∶3∶5. v1、v2、
v3之间的正确关系是( )
A．v1∶v2∶v3＝3∶2∶1
B．v1∶v2∶v3＝5∶3∶1
C．v1∶v2∶v3＝6∶3∶2
D．v1∶v2∶v3＝9∶4∶1
C
10．某物理兴趣小组采
用如图所示的装置深入研究平抛
运动．质量分别为mA和mB的A、
B小球处于同一高度，M为A球中
心初始时在水平地面上的垂直投
影．用小锤打击弹性金属片，使
A球沿水平方向飞出，同时松开B球，B球自由下落．A球落到地面N点处，B球落到地面P点处．测得mA＝0.04 kg，mB＝0.05 kg，B球距地面的高度是1.225 m，M、N点间的距离为1.500 m，则B球落到P点的时间是
s，A球落地时的动能是 J．(忽略空气阻力，g取9.8 m/s2)
0.5
0.66
12．如图所示，ABC和
ABD为两个光滑固定轨
道，A、B、E在同一水平面，C、D、E在同一竖直线上，D点距水平面的高度h，C点高度为2h，一滑块从A点以初速度v0分别沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出．
(1)求滑块落到水平面时，落点与E点间的距离sC和sD.
(2)为实现sC＜sD，v0应满足什么条件？
【再上台阶】
抛体运动的规律
1．性质：是加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动，轨迹是 ．水平方向和竖直方向的两个分运动同时存在，互不影响，具有独立性．
2．条件(同时满足)
(1)v0≠0，沿水平方向．
(2)只受重力作用．
一条抛物线
一、平抛运动的性质和条件
1．研究方法：运动的合成与分解，将平抛运动分解为水平方向的 运动和竖直方向的
运动．分别研究两个分运动的规律，必要时再用运动合成方法进行合成．
2．运动规律：设平抛运动的初速度为v0，建立坐标系如图所示：
匀速直线
自由落体
二、平抛运动的研究方法和运动规律
水平方向 vx＝v0 x＝
竖直方向 vy＝ y＝
合运动 1.合速度：v＝ ＝
2．合位移：s＝
3．速度方向角α：tanα＝ ＝
4．位移方向角φ：tanφ＝ ＝
gt
例1 如图，置于圆形水平
转台边缘的小物块随转台加速转动，
当转速达到某一数值时，物块恰好滑
离转台开始做平抛运动．现测得转台半径R＝0.5 m，离水平地面的高度H＝0.8 m，物块平抛落地过程水平位移的大小s＝0.4 m．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10 m/s2 求：
(1)物块做平抛运动的初速度大小v0；
(2)物块与转台间的动摩擦因数μ.
题型一：平抛规律的应用
【方法与知识感悟】平抛运动问题要么分解速度，要么分解位移，一定能使问题得到解决，只是问题可能会隐含一定的速度条件或位移条件，要注意挖掘这些条件．对平抛运动的分解不是惟一的，可借用斜抛运动的分解方法研究平抛，即要灵活合理地运用运动的合成与分解解决曲线运动．
研究平抛运动的基本思路是：
1．涉及落点问题一般要建立水平位移和竖直位移之间的关系．
2．涉及末速度的大小和方向问题的，一般要建立水平速度和竖直速度之间的关系．
3．要注意挖掘和利用好合运动、分运动及题设情景之间的几何关系．
例2 抛体运动在各类体育运动项目中很常见，如乒乓球运动．现讨论乒乓球发球问题，设球台长2L、网高h，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．(设重力加速度为g)
题型二：平抛运动的临界问题
(1)若球在球台边缘O点正上方高度为h1处以速度v1水平发出，落在球台的P1点(如图中实线所示)，求P1点距O点的距离x1.
(2)若球在O点正上方以速度v2水平发出，恰好在最高点时越过球网落在球台的P2点(如图中虚线所示)，求v2的大小．
(3)若球在O点正上方水平发出后，球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘P3处，求发球点距O点的高度h3.
【思路点拨】找出轨迹中的几个关键点，画出轨迹，确定水平位移和竖直位移是解题的关键．
【方法与知识感悟】解决有关临界问题的实际问题时，首先应善于根据运动情景构建物理模型(生活中的许多抛体运动在忽略空气阻力的情况下都可以看作平抛运动，如：乒乓球、排球、铅球、飞镖等等物体的运动)，分析临界条件，养成画图的良好解题习惯．解决本题的两个关键点为：(1)确定临界轨迹，并画出轨迹示意图．(2)找出临界轨迹所对应的水平位移和竖直位移．
例3 a、b两质点从同一点O分别以相同的水平速度v0沿x轴正方向抛出，a在竖
直平面内运动，落地点为
P1，b沿光滑斜面运动，落
地点为P2，P1和P2在同一
水平面上，如图，不计空气阻力，则下列说法中正确的是( )
A．a、b的运动时间相同
B．a、b沿x轴方向的位移相同
C．a、b落地时的速度大小相同
D．a、b落地时的速度相同
题型三：类平抛运动问题
【思路点拨】分析物体所受的合外力是否为恒力，其方向是否与初速度方向垂直，确定是否为类平抛运动，再将运动分解为沿初速度方向和沿合外力方向处理．
【答案】C
3. 类平抛运动的求解方法
(1)常规分解法：将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合力的方向)的匀加速直线运动，两分运动彼此独立、互不影响、且与合运动具有等时性.
(2)特殊分解法：对于有些问题，可以过抛出点建立适当的直角坐标系，将加速度分解为ax、ay，初速度v0分解为vx、vy，然后分别在x、y方向列方程求解.
4. 类平抛运动问题的求解思路
(1)根据物体受力特点和运动特点判断该问题属于类平抛运动问题.
(2)求出物体运动的加速度.
(3)根据具体问题选择用常规分解法还是特殊分解法求解.
1．做平抛运动的物体，每秒的速度增量总是( )
A．大小相等，方向相同
B．大小不等，方向不同
C．大小相等，方向不同
D．大小不等，方向相同
【解析】因为平抛运动的运动性质为匀变速曲线运动，其加速度是恒定不变的，即速度的变化率是恒定不变的，再根据平抛运动的特点：水平方向做匀速运动，竖直方向做自由落体运动，合外力为重力，合加速度为重力加速度，故每秒速度的增量大小恒定不变，方向沿竖直方向．A选项正确．
A
*2.如图，从倾角为θ的足够长的
斜面顶端水平抛出一个小球，
小球落在斜面上某处．关于小球
落在斜面上时的速度方向与斜面的夹角α，下列说法正确的是( )
A．夹角α不可能等于90°
B．夹角α随初速度增大而增大
C．夹角α随初速度增大而减小
D．夹角α与初速度大小无关
AD
3．在光滑的水平面内，一质量
m＝1 kg的质点以速度v0＝10 m/s
沿x轴正方向运动，经过原点后
受一沿y轴正方向上的水平恒力
F＝15 N作用，直线OA与x轴成α＝37°，如图所示曲线为质点的轨迹图(g取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，求：
(1)如果质点的运动轨迹与直线OA相交于P点，质点从O点到P点所经历的时间以及P点的坐标；
(2)质点经过P点的速度大小．
【巩固基础】
D
2．平抛物体的运动规律可以概括为两
点：①水平方向做匀速直线运动，
②竖直方向做自由落体运动．为了
研究平抛物体的运动，可进行如下实验：如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面．这个实验( )
A．只能说明上述规律中的第①条
B．只能说明上述规律中的第②条
C．不能说明上述规律中的任何一条
D．能同时说明上述两条规律
B
【解析】本实验只能验证平抛运动在竖直方向是自由落体运动，不能验证平抛运动的水平运动是匀速直线运动．
*3.取稍长的细杆，其一端固定一枚
铁钉，另一端用羽毛做一个尾翼，
做成A、B两只飞镖，将一软木板挂
在竖直墙壁上，作为镖靶．在离墙
壁一定距离的同一处，将它们水平
掷出，且抛出时细杆成水平状态，不计空气阻力及飞镖的插入时间，两只飞镖插在靶上的状态如图所示(侧视图)．则下列说法中正确的是( )
A．B镖到达靶时的速度方向与A镖到达靶时的速度方向相同
B．A镖掷出时的初速度比B镖掷出时的初速度大
C．B镖的运动时间比A镖的运动时间长
D．A镖的质量一定比B镖的质量大
BC
*4.如图所示，斜面上有a、b、c、
d四个点，ab＝bc＝cd，从a点以
初动能Ek0水平抛出一个小球，
它落在斜面上的b点，动能为 Ek；若小球从 a 点以初动能 2Ek0水平抛出，不计空气阻力，则下列判断正确的是( )
A．小球可能落在d点与c点之间
B．小球一定落在c点
C．小球落在斜面的速度方向与斜面的夹角增大
D．小球落在斜面上的动能为2Ek
BD
*5．图中AB为斜面，BC为水平
面，从A点以水平速度v0抛出
一小球，其落点到A的水平距
离为x1；从A点以水平速度3v0抛出小球，其落点到A的水平距离为x2，不计空气阻力，则x1∶x2可能等于
( )
A．1∶3 B．1∶6 C．1∶9 D．1∶12
ABC
【提升能力】
*6.如图，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轴正向抛出的三个小球a、b和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的水平速度比b的小
D．b的初速度比c的大
BD
7．如图所示，在地面上方的
A点以Ek1＝3.0 J的初动能水
平抛出一小球，小球刚要落
地时的动能Ek2＝7.0 J，落地点在B点．不计空气阻力，则A、B两点的连线与水平面间的夹角为( )
A．30° B．37° C．45 ° D．60°
A
8．如图所示，一架在2 000 m
高空以200 m/s的速度水平匀速
飞行的轰炸机，要想用两枚
炸弹分别炸山脚和山顶的目
标A和B.已知山高720 m，山脚与山顶的水平距离为1 000 m，若不计空气阻力，g取10 m/s2，则投弹的时间间隔应为( )
A．4 s B．5 s
C．9 s D．16 s
C
9．如图，某同学把一个小球在O点对准前方的一块竖直放置的挡板水平抛出，O与A在同一高度，小球的水平初速度分别为v1、v2、v3，不计空 气 阻力，打在挡板上的位置分别是B、C、D，且AB∶BC∶CD＝1∶3∶5. v1、v2、
v3之间的正确关系是( )
A．v1∶v2∶v3＝3∶2∶1
B．v1∶v2∶v3＝5∶3∶1
C．v1∶v2∶v3＝6∶3∶2
D．v1∶v2∶v3＝9∶4∶1
C
10．某物理兴趣小组采
用如图所示的装置深入研究平抛
运动．质量分别为mA和mB的A、
B小球处于同一高度，M为A球中
心初始时在水平地面上的垂直投
影．用小锤打击弹性金属片，使
A球沿水平方向飞出，同时松开B球，B球自由下落．A球落到地面N点处，B球落到地面P点处．测得mA＝0.04 kg，mB＝0.05 kg，B球距地面的高度是1.225 m，M、N点间的距离为1.500 m，则B球落到P点的时间是
s，A球落地时的动能是 J．(忽略空气阻力，g取9.8 m/s2)
0.5
0.66
12．如图所示，ABC和
ABD为两个光滑固定轨
道，A、B、E在同一水平面，C、D、E在同一竖直线上，D点距水平面的高度h，C点高度为2h，一滑块从A点以初速度v0分别沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出．
(1)求滑块落到水平面时，落点与E点间的距离sC和sD.
(2)为实现sC＜sD，v0应满足什么条件？
【再上台阶】