5.4 抛体运动的规律课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（38张PPT）

(共38张PPT)
第五章 抛体运动
5.4抛体运动的规律
1. 定义：物体以某一初速度被抛出，在忽略空气阻力，只受重力的情况下，物体的运动叫抛体运动。
2. 平抛运动：初速度方向为水平方向的抛体运动。
平抛运动
抛体运动
一、抛体运动
如何处理平抛运动
处理方法
思路：化曲为直
方法：运动的分解
1.平抛运动有什么样的运动效果？
平抛运动
水平方向运动
竖直方向运动
2.水平方向和竖直方向分运动分别是什么样的运动？
水平方向：
判断依据：
初速度为 v0，且不受力
匀速直线运动
竖直方向：
判断依据：
初速度为零，只受重力
自由落体运动
v0
G
（分运动）
（分运动）
（合运动）
水平方向：匀速直线运动
竖直方向：自由落体运动
速
度
大小：
方向：
一、平抛运动的速度
θ
vx
vy
v
O
x
y
v0
P (x,y)
θ叫速度偏转角
(4)位移的方向：
(2)平抛运动在竖直方向分位移：
(1)平抛运动在水平方向分位移：
(3)合位移:
1.平抛运动的位移
二、平抛运动的位移和轨迹
l
O
x
y
P (x,y)
B
A
v0
ɑ
ɑ叫位移偏转角
(3)结论：平抛运动的轨迹是一条抛物线。
(1)水平方向：匀速直线运动
(2)竖直方向：自由落体运动
消去 t 得：
2.平抛运动的轨迹
二、平抛运动的位移和轨迹
B
A
1．平抛运动的物体在某一点的速度方向和位移方向
相同吗？它们之间有什么关系？
问题设计
答案 方向不同．
平抛运动的两个推论
　
2．观察速度反向延长线与x轴的交点，你有什么发现？
答案 因为tan α＝ tan θ，可知B为此时水平位移的中点．
v
C
O
x
y
t
θ
vx
vy
α
x
y
竖直方向：
水平方向：
合位移：
合速度：
分运动规律
合运动规律
P
θ
Ox 中点
平抛运动的轨迹方程（两个分位移方程联立）：
即平抛物体的运动轨迹是一个顶点在原点、开口向下的抛物线
平抛运动的理解
典例精析
例1　关于平抛物体的运动，以下说法正确的是(　　)
A．做平抛运动的物体，速度和加速度
都随时间的增加而增大
B．做平抛运动的物体仅受到重力的作
用，所以加速度保持不变
C．平抛物体的运动是匀变速运动
D．平抛物体的运动是变加速运动
BC
加速度恒定
加速曲线运动
匀变速曲线运动
解析
例2. 将一个物体以 10 m/s 的速度从 5 m 的高度水平抛出，落地时它的速度方向与地面的夹角 θ 是多少 （不计空气阻力，取 g = 10 m/s2）
解析：落地时，物体水平分速度：
vx= v0 = 10 m/s
vy 根据匀变速运动的规律，竖直方向分速度 vy 满足以下关系：
vy2 0 = 2gh，由此解出：vy= 10 m/s
tan θ = vy/vx = 1
物体落地时速度与地面的夹角是 45°
1. 小球从 h 高处以 v0 的初速度做平抛运动，求小球在空中的飞行时间 t 和水平射程 x 。
解：小球在竖直方向做自由落体运动，
由 得
小球在水平方向做匀速直线运动，水平射程
飞行时间仅与下落的高度h有关，与初速度 v0 无关。
水平射程（落地时的水平位移）与初速度 v0 和下落的高度 h 有关
x
v0
h
2. 小球从 h 高处以 v0 的初速度做平抛运动，求小球落地时速度 v 的大小。
x
v0
h
落体的速度 v 由初速度 v0 和下落高度 h 共同决定
v
vx
vy
1. 平抛运动在空中飞行时间：
与质量和初速度大小无关，只由高度 h 决定
2. 平抛运动的水平最大射程：
3. 落地速度
由初速度 v0 和下落高度 h 共同决定，与质量无关
由初速度 v0 和下落高度 h 共同决定，与质量无关
(1)理想化特点：平抛运动是一种理想化的模型，即把物体看成质点，抛出后只考虑重力作用，忽略空气阻力．
(2)匀变速特点：平抛运动的加速度恒定，即始终等于重力加速度．
(3)速度变化特点：任意两个相等的时间间隔内速度的变化相同，
Δv＝gΔt，方向竖直向下，如下所示．
v0
gΔt
Δv=gΔt
Δv=gΔt
Δv=gΔt
2gΔt
3gΔt
平抛运动的三个特点
1. 概念：把物体以一定的初速度 v0 斜向上或斜向下抛出去，物体只在重力作用下所做的运动叫做斜抛运动。
2.斜抛运动的性质：由于斜抛运动的加速度是重力加速度，且与速度方向有夹角，因此，斜抛运动是匀变速曲线运动.
斜抛运动
x
水平方向初速度: Vox = Vo cos , ax = 0
竖直方向初速度: Voy = Vo sin , ay = g,方向向下

y
vox
voy
vo
射高H
射程S
水平方向：匀速直线运动
竖直方向：竖直上抛运动
斜上抛运动
位移:x=voxt= v0tcosθ
位移:
速度:vy=v0y-gt=v0sin θ-gt
速度:vx=v0x=v0cosθ
匀速直线运动
竖直上抛运动
X轴:
Y轴:
v0y
v0
x
v0x
y
0
v
vx
vy
合速度大小:
合速度方向:
合位移大小:
s
y
x
合位移方向:
分
解
斜抛运动的规律
平抛
课堂小结
斜抛
抛体运动的规律
思路：化曲为直
方法：运动的分解
水平方向：
竖直方向：
速度
位移
x=v0tcos
vx=v0cos
vy=v0sin - gt
【例1】. 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
【例2】玩具轰炸机沿水平方向匀速飞行，到达山坡底端正上方时释放一颗炸弹，并垂直击中山坡上的目标A。已知A点高度为h=3.6m，山坡倾角为37°，g取10m/s2，由此可算出( )
A. 炸弹的飞行时间为0.8s
B. 轰炸机的飞行速度是8m/s
C. 轰炸机的飞行高度为5.2m
D. 炸弹飞行的水平位移为3.6m
A
【例3】 （2021·浙江高一月考）如图所示，从倾角为θ的足够长的斜面顶端P以速度v抛出一个小球，落在斜面上某处Q点，小球落在斜面上的速度与斜面的夹角为α，若把初速度变为2v，则（ ）
A．小球的水平位移和竖直位移之比变为原来的2倍
B．夹角α将变原来的2倍
C．PQ间距一定为原来问距的2倍
D．空中的运动时间变为原来的2倍
D
1.某同学在某一水平直线上相同高度的A、B、C三个位置先后斜上抛出三个小球，结果三个小球都能够垂直击中墙壁的同一位置，设三次抛出的小球在空中飞行时间分别为t1、t2、t3，到达墙壁的速度分别为v1、v2、v3，不计空气阻力，则（ ）
A.t1>t2>t3 , v1>v2>v3
B.t1>t2>t3 , v1=v2=v3
C.t1=t2=t3 , v1>v2>v3
D.t1=t2=t3 , v1=v2=v3
A
C
B
C
题型1.多体平抛
2.如图所示，用6 m 长的轻绳将 A、B两球相连，两球相隔0.8 s先后从C点以4.5m/s的初速度水平抛出.那么，将A球抛出后经多长时间，A、B 间的轻绳刚好被拉直 (g=10m/s2)
【答案】1s
3.如图所示，一把玩具枪在同一高度以分别以速度2v和3v射出两颗子弹并击中竖直墙壁的A和B两点，下列说法正确的是（　　）
A．子弹击中A、B的运动时间之比为1:1
B．子弹击中A、B的运动时间之比为3:2
C．子弹击中A、B的竖直位移之比为2 ：1
D．子弹击中A、B的竖直位移之比为9 ：4
BD
题型2.各种落地方式的平抛
平抛时间由下落高度决定，不是离地高度
4.如图所示，从倾角为θ的足够长的斜面顶端P以速度v抛出一个小球，落在斜面上某处Q点，小球落在斜面上的速度与斜面的夹角为α，若把初速度变为2v，则（ ）
A．小球的水平位移和竖直位移之比变为原来的2倍
B．夹角α将变原来的2倍
C．PQ间距一定为原来间距的2倍
D．空中的运动时间变为原来的2倍
D
顺抛落地，“三角”一定
斜面上的顺抛
5.如图所示，小球以v0正对倾角为θ的斜面水平抛出，若小球垂直撞击斜面，则飞行时间t为（重力加速度为g）
（　　）
A．v0tanθ B．
C． D．
C
垂直落地，“一角”一定
斜面上垂直对抛1
6.如图所示，小球以v0正对倾角为θ的斜面水平抛出，若小球到达斜面的位移最小，则飞行时间t为（重力加速度为g）（　　）
A．v0tanθ B．
C． D．
D
垂直落地，“一角”一定
53
1.如图所示，水平地面上有一斜面山坡，山坡倾角为53 ，高为80m,一小球
从山坡顶端水平抛出，不计空气阻力，（重力加速度为g=10m/s2）求
(1)若初速度为20m/s时，求水平位移多大？
(2)若v0=12m/s,小球离斜面最远时的运动时间和最远距离？
【答案】（1）80m (2) 1.6s ；7.68m
（1）方法：分解速度和加速度法
（2）规律:沿斜面方向匀加速，垂直斜面先匀减速后匀加速
（3）对称性特点：
离斜面最远点时间和回落到斜面的时间对称,t=v0tanθ/g.
沿斜面方向的位移大小_______
（4）极值和临界分析：
离斜面有最大距离L=__________________
恰好落在斜面上的速度临界值V=______
不对称
斜面上平抛的运动分解处理和极值
v0x
v0y
v0
g
gy
gx
v
vy
v0
7.(多选）如图所示，AB为半圆环ACB的水平直径，C为环上的最低点，环的半径为R。一小球从A沿AB方向以速度V水平抛出，不计空气阻力，则（ ）
A．V不同时，小球在空中运动时间可能相同
B．V合适时有可能垂直撞击BC之间圆环
C. 如果抛出点在A的正上方时，有可能垂直撞击BC之间圆环
D. 如果抛出点水平向右侧移时，有可能垂直撞击BC之间圆环。
A
C
B
ACD
球面上垂直抛
题型2.常见平抛时间的求值方法总结
（1）位移法：
已知水平位移: t=x/v0 如撞击竖直墙壁，
已知竖直位移: 如撞击水平地面，
（2）速度法：竖直分速度一定：t=vy/g：
顺抛撞击斜面： t=vy/g=2v0tanθ/g
对抛速度垂直斜面：t=vy/g=v0/gtanθ
对抛位移垂直斜面：t=vy/g=2v0/gtanθ
8.如图所示，质量相同的、两质点从同一点分别以相同的水平速度沿轴正方向抛出，在竖直平面内运动，落地点为p1；沿光滑斜面运动，落地点为p2。和在同一水平面内，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落地时的速度不同
CD
题型3.类平抛问题
D
9.质量m=4kg的质点静止在光滑水平面上的直角坐标系的原点，先用沿x轴正方向的力F1=8N作用了2s，然后撤去F1;再用沿y轴正方向的力F2=24N作用了1s.则质点在这3s内的轨迹为（ ）
10.如图所示，有一倾角为30°的光滑斜面，斜面长L为10m，一小球从斜面顶端以10m/s的速度在斜面上沿水平方向抛出.（g取10 m/s ）求∶
（1）小球沿斜面滑到底端时的水平位移x.
（2）小球到达斜面底端时的速度大小.
【答案】（1）20m ; (2) 14.1m/s
1.类平抛定义：
物体具有一定初速度，只受到和初速度垂直方向的恒力作用的运动方式
2.类平抛的规律
（1）初速度方向：匀速直线运动
（2）恒力方向：初速度为零的匀加速直线运动a=F合/m
3.和平抛的比较
（1）初速度方向是任意的，不一定是水平方向
（2）恒力大小任意，方向不一定是竖直向下，但一定和初速度垂直。
（3）平抛的推论也适用于类平抛
4.解题思路：
（1）求合力大小和方向，求加速度大小和方向
（2）确认初速度方向和加速度方向是否垂直
（3）沿初速度和加速度方向进行运动分解
（4）求解相关量
题型3.类平抛运动总结
（θ≠2α）
1.如图所示，乒乓球水平发球点在桌面的中心处，以不同速率，朝右侧以不同方向水平发射乒乓球，发球点高度为3h,球网高度为h,桌面长和宽分别为L1和L2,要成功发球，不计空气阻力，则乒乓球水平抛出的初速度的取值范围？
题型4、平抛运动中的临界极值问题
【例1】如图所示，窗子上、下沿间的高度H＝1.6 m，墙的厚度d＝0.4 m，某人在离墙壁L＝1.4 m、距窗子上沿h＝0.2 m处的P点，将可视为质点的小物体以速度v平行墙面方向水平抛出，小物体直接穿过窗口并落在水平地面上，g取10 m/s2.则v的取值范围是(　　)
A．v>7 m/s　　　　 B．v<2.3 m/s
C．3 m/sC
C
2.障碍物平抛的速度临界问题总结
（1）作运动轨迹的速度渐进动态图
（2）确定临界状态对应的竖直位移一定时的最大最小水平位移
（3）求对应既定竖直位移对应的时间
（4）求最大最小水平位移的初速度，确定其范围。