备战2025年高考二轮复习课件 物理（山东版）专题1 力与运动 第3讲 抛体运动 课件（共47张PPT）

(共47张PPT)
第三讲　抛体运动
通览知识 明要点
研学考点 提能力
目 录 索 引
01
02
突破热点 聚素养
03
通览知识 明要点
研学考点 提能力
考点一　运动的合成与分解
高考风向标
考点 考题明细 考查频度
运动的合成与分解 2023辽宁卷,1;2022湖南卷,5;2022广东卷,3 地方卷:
3年3考
命题角度1 运动的合成与分解的基本思路
(1)明确合运动和分运动的运动性质。
(2)明确是在哪两个方向上的合成或分解。
(3)找出各个方向上已知的物理量(速度、位移、加速度)。
(4)运用力与速度的方向关系或矢量的运算法则进行分析求解。
例1 (2023江苏卷)达·芬奇的手稿中描述了这样一个实验:一个罐子在空中沿水平直线向右做匀加速运动,沿途连续漏出沙子。若不计空气阻力,则下列图中能反映空中沙子排列的几何图形是(　　)
答案 D
解析 以罐子为参考系,漏出去的沙初速度为0,水平加速度为罐子的对地加速度a,重力加速度为g,因此漏出去的沙相对于罐子斜向下做初速度为0的匀加速直线运动,因此沙子排列的轨迹为斜向左下方的一条直线,选项D正确。
命题角度2 关联速度问题
首先明确物体的实际速度为合速度,将物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)的两个分量,根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解。常见的模型如图所示。
例2 (2024云南模拟)为了减小关后备箱时箱盖和车体间的冲力,在箱盖和车体间安装液压缓冲杆,其结构如图所示。当液压杆AO2长度为L时,AO2和水平方向夹角为75°,AO1和水平方向夹角为45°,A点相对于O1的速度是vA,则A点相对于O2的角速度为(　　)
A
命题角度3 小船渡河问题
三种渡河情境
例3 如图所示,小船以大小为v(船在静水中的速度)、方向与上游河岸成θ角的速度从O处过河,经过一段时间,正好到达正对岸的O'处。现要使小船在更短的时间内过河并且也正好到达正对岸O'处,在水流速度不变的情况下,可采取的方法是(　　)
A.θ角不变且v增大
B.θ角减小且v增大
C.θ角增大且v减小
D.θ角增大且v增大
答案 D
解析 由题意可知,航线恰好垂直于河岸,要使小船在更短的时间内过河并且也正好到达正对岸O'处,则合速度增大,方向始终垂直于河岸。小船在静水中的速度增大,与上游河岸的夹角θ增大,如图所示,故选D。
拓展衍生
1.如图所示,套在光滑竖直杆上的物体A,通过轻质细绳跨过光滑定滑轮与光滑水平面上的物体B相连接,A、B质量相同。现将A从与B等高处由静止释放,不计一切摩擦,重力加速度为g,当细绳与竖直杆间的夹角为θ=60°时, A下落的高度为h,此时物体B的速度大小为(　　)
A
考点二　抛体运动
高考风向标
考点 考题明细 考查频度
抛体运动 2024山东卷,12;2024湖北卷,3;2024江苏卷,4; 2024江西卷,8;2023新课标卷,24;2023山东卷,15; 2023湖南卷,2;2022全国甲卷,24;2022山东卷,11; 2022广东卷,6;2022河北卷,10 全国卷:
3年2考
地方卷:
3年9考
命题角度1 平抛运动问题
1.处理平抛运动问题的四个关键点
(1)处理平抛运动(或类平抛运动)时,一般将运动沿初速度方向和垂直于初速度方向进行分解,先按分运动规律列式,再用运动的合成求合运动。
　　　　 实际就是分解位移
(2)对于在斜面上平抛又落到斜面上的问题,其竖直位移与水平位移之比等于斜面倾角的正切值。
　　　　　　　　　 实际就是分解速度
(3)若平抛的物体垂直打在斜面上,则物体打在斜面上瞬间,其水平速度与竖直速度之比等于斜面倾角的正切值。
(4)做平抛运动的物体,其位移方向与速度方向一定不同。
2.平抛运动的三个重要推论
(1)若速度方向与水平方向的夹角为α,位移方向与水平方向的夹角为θ,则 tan α=2tan θ。
(2)平抛运动到任一位置A,过A点作其速度方向的反向延长线交Ox轴于C点,有OC= (如图所示)。
(3)任何一段时间内,速度变化量为Δv=gΔt,方向恒为竖直向下;连续相等的时间间隔Δt内,竖直方向的位移差不变,为Δy=g(Δt)2,在平抛运动轨迹上找几个点,使x1=x2=…,利用y2-y1=g(Δt)2可求重力加速度。
例4 (2024辽宁辽阳二模)如图甲所示,客家人口中的“风车”也叫“谷扇”,是农民常用来精选谷物的农具。在同一风力作用下,精谷和瘪谷(空壳)都从洞口水平飞出,结果精谷和瘪谷落地点不同,自然分开,简化装置如图乙所示。谷粒从洞口飞出后均做平抛运动,落在M点的谷粒速度方向和竖直方向的夹角为θ1,从洞口飞出时的速度大小为v1;落在N点的谷粒速度方向和竖直方向的夹角为θ2,从洞口飞出时的速度大小为v2。
下列分析正确的是(　　)
B
解析 精谷的质量大于瘪谷的质量,在相同的风力作用下,瘪谷获得的加速度大于精谷的加速度,加速位移相同,由v2=2ax可知,瘪谷获得的速度大于精谷的速度。精谷和瘪谷从洞口飞出后均做平抛运动,竖直方向位移相同,
例5 (2023全国甲卷)如图所示,光滑水平桌面上有一轻质弹簧,其一端固定在墙上。用质量为m的小球压弹簧的另一端,使弹簧的弹性势能为Ep。释放后,小球在弹簧作用下从静止开始在桌面上运动,与弹簧分离后,从桌面水平飞出。小球与水平地面碰撞后瞬间,其平行于地面的速度分量与碰撞前瞬间相等;垂直于地面的速度分量大小变为碰撞前瞬间的 ,小球与地面碰撞后,弹起的最大高度为h,重力加速度大小为g,忽略空气阻力。求:
(1)小球离开桌面时的速度大小;
(2)小球第一次落地点距桌面上其飞出点的水平距离。
解题指导
【审题】
【破题】
(1)小球和弹簧组成的系统在桌面上机械能守恒;
(2)小球与水平地面碰撞后,在竖直方向上做竖直上抛运动;
(3)把握小球与地面碰撞前后竖直方向上的速度关系。
(2)设小球刚离开桌面到第一次落地所用时间为t,第一次落地的竖直速度为vy,落地点距桌面上其飞出点的水平距离为x,第一次落地后弹起的竖直速度为vy',则
x=v0t
vy=gt
vy'2=2gh
命题角度2 斜抛运动问题
例6 (多选)(2024江西卷)一条河流某处存在高度差,小鱼从低处向上跃出水面,冲到高处。如图所示,以小鱼跃出水面处为坐标原点,x轴沿水平方向,建立坐标系,小鱼的初速度为v0,末速度v沿x轴正方向。在此过程中,小鱼可视为质点且只受重力作用。关于小鱼的水平位置x、竖直位置y、水平方向分速度vx和竖直方向分速度vy与时间t的关系,下列图像可能正确的是(　　)
答案 AD
解析 小鱼在运动过程中只受重力作用,做斜上抛运动,可分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的竖直上抛运动。水平方向速度不变,水平位移x=vxt,选项A正确,C错误。竖直方向y=vy0t- gt2,vy=vy0-gt,且最高点时竖直方向的速度为0,选项B错误,D正确。
拓展衍生
2.(2024内蒙古呼和浩特二模)“打水漂”是一种常见的娱乐活动,以一定的高度水平扔出的瓦片,会反复在水面上弹跳前进,假设瓦片和水面相撞后,在水平和竖直方向上速度大小均减小,以下四幅图有可能是瓦片轨迹的是
(　　)
答案 C
解析 瓦片和水面相撞后,在竖直方向上速度大小减小,故碰撞后小球竖直方向上升的高度逐渐减小,根据t=2 可知,瓦片在空中的时间逐渐减小,水平方向有x=vxt,可知瓦片在空中通过的水平位移逐渐减小,C正确。
3.(2023山东卷)电磁炮灭火消防车(图甲)采用电磁弹射技术投射灭火弹进入高层建筑快速灭火。电容器储存的能量通过电磁感应转化成灭火弹的动能,设置储能电容器的工作电压可获得所需的灭火弹出膛速度。如图乙所示,若电磁炮正对高楼,与高楼之间的水平距离L=60 m,灭火弹出膛速度v0=50 m/s,方向与水平面夹角θ=53°,不计炮口离地面高度及空气阻力,重力加速度大小g取10 m/s2,sin 53°=0.8。
(1)求灭火弹击中高楼位置距地面的高度H。
(2)已知电容器储存的电能E= CU2,转化为
灭火弹动能的效率η=15%,灭火弹的质量为
3 kg,电容C=2.5×104 μF,电容器工作电压
U应设置为多少
解析 (1)灭火弹出膛速度v0=50 m/s,方向与水平面夹角θ=53°
灭火弹水平速度为vx=v0cos θ=30 m/s
突破热点 聚素养
经典物理模型:抛体运动模型
高中物理中的抛体运动包含平抛运动和斜抛运动,要掌握抛体运动的规律、特点和常用结论,结合化曲为直的思维方法变换视角,建构物理模型。解答时,首先确定曲线所在的平面,再根据几何关系确定水平位移和竖直位移,最后由抛体运动的公式解决问题。
模型建构
考向分析
抛体运动在高考中可以单独命题,也常常结合圆周运动、机械能等知识命题。试题往往与生活实际、体育运动等联系密切,体现物理来源于生活又走向生活的命题理念。
案例探究
典例(多选)(2022山东卷)如图所示,某同学将离地1.25 m的网球以13 m/s的速度斜向上击出,击球点到竖直墙壁的距离为4.8 m。当网球竖直分速度为零时,击中墙壁上离地高度为8.45 m的P点。网球与墙壁碰撞后,垂直墙面速度分量大小变为碰前的0.75倍,平行墙面的速度分量不变。重力加速度g取10 m/s2,网球碰墙后的速度大小v和着地点到墙壁的距离d分别为(　　)
BD
解析 思路一:
如图所示,图甲为网球向上运动过程中轨迹所在竖直平面,图乙为网球运动全过程的俯视图。
甲
乙
思路二:
图丙为网球运动全过程的俯视图。将网球在O点(击球点)的速度分解为竖直向上的速度vy(图中未画出)、垂直于墙的速度vx、平行于墙的速度vz。由题意,至网球碰墙前瞬间,vy减为0,vx、vz均不变;撞墙后,vz没有发生变化,垂直于墙的速度大小vx'=0.75vx。
角度拓展
(多选)(2024山东卷)如图所示,工程队向峡谷对岸平台抛射重物,初速度v0大小为20 m/s,与水平方向的夹角为30°,抛出点P和落点Q的连线与水平方向夹角为30°,重力加速度大小取10 m/s2,忽略空气阻力。重物在此运动过程中,下列说法正确的是(　　)
A.运动时间为 s
B.落地速度与水平方向夹角为60°
C.重物离PQ连线的最远距离为10 m
D.轨迹最高点与落点的高度差为45 m
答案 BD