《学霸笔记 同步精讲》第一章 抛体运动 4.研究平抛运动的规律（课件）高中物理教科版必修二

(共49张PPT)
4.研究平抛运动的规律
第一章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
04
随堂练习
课标定位
素养阐释
1.知道平抛运动可分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动。
2.掌握平抛运动的速度和位移随时间的变化规律。
3.会利用平抛运动的规律解决相关问题。
1.通过平抛运动的分解,渗透“化曲为直”的物理观念。
2.通过平抛运动实验探究培养科学探究的意识。
3.通过平抛运动规律的应用体现科学态度与责任。
自主预习 新知导学
一、平抛运动的实验研究
1.假如物体在空中被水平抛出后不受重力的作用,将会 沿水平直线 运动。
2.假如物体没有水平速度,松手后,物体将会做自由落体 运动。
3.在空中以水平速度抛出一个物体,物体将在空中做 曲线 运动。
二、平抛竖落仪实验演示
1.保持仪器的高度不变,改变小球A抛出时的 初速度 。发现A、B小球 同时落地 ,这说明平抛物体抛出时的水平初速度的大小不影响在空中运动的 时间 ,而只影响水平分运动的 位移 。
2.改变仪器的高度再做实验,发现 A、B两球仍然是 同时 落地,这说明做平抛运动的物体沿竖直方向的分运动与自由落体运动 时间 相同。
3.研究小球做平抛运动的轨迹。分别测量沿x和y方向各段相等时间间隔内的位移值,可以认为沿x方向的分运动是 匀速运动 ;沿y方向的分运动是 初速为零的匀加速 直线运动。
4.利用平抛运动频闪照片研究平抛运动。测量出各段位移的数值,只要知道频闪照片的时间间隔,就可以计算出它在竖直方向的加速度,其值近似等于g,即小球在竖直方向做的是 自由落体运动 。
5.平抛运动速度变化有何特点 应该怎样认识平抛运动的性质
提示：平抛运动任意相等的时间间隔内的速度变化量相同,方向竖直向下。速度变化量为Δv=g·Δt;平抛运动是加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动。
三、平抛运动的理论探究
1.用牛顿运动定律分析平抛运动。
(1)在水平方向物体 不受力 。由于 惯性 ,物体保持原来的速度做匀速直线运动,因此物体沿水平方向的分运动是 匀速直线运动 。
(2)在竖直方向,物体受重力的作用,且竖直方向的初速度为零,因此物体沿竖直方向的分运动是自由落体运动。
2.平抛运动规律。
(1)设物体水平抛出时的初速度为v0,则经过时间t,它的位置坐标分别是x= v0t, y= gt2 ,它的两个分速度是vx= v0 ,vy= gt 。
(2)平抛运动的轨迹方程为y= x2。这是一条 抛物线 的方程。
3.平抛运动在水平、竖直这两个方向上的速度公式为vx=v0,vy=gt,由vx和vy的值,我们如何求出物体在这个时刻的瞬时速度(即合速度)的大小和方向呢
提示：合速度的大小和方向 (α为合速度与水平面的夹角)。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)水平抛出的物体所做的运动就是平抛运动。 ( 　　)
(2)平抛运动的速度变化仅在竖直方向上。 ( 　　)
(3)平抛运动是曲线运动,故物体受到的力的方向一定不断变化。(　　)
(4)平抛运动的初速度越大,下落得越快。 ( 　　)
(5)做平抛运动的物体下落时,速度与水平方向的夹角θ越来越大。(　　)
(6)如果下落时间足够长,做平抛运动的物体的速度方向变为竖直方向。
( 　　)
×　
×　
×　
×　
√　
√　
2.在羽毛球比赛中,水平击出的羽毛球在空中的运动是平抛运动吗
提示：羽毛球在空中运动时除受重力外,所受空气阻力不能忽略,故不是平抛运动。
3.一位射击运动员在进行训练时,枪管保持水平瞄准与枪口处于同一水平线上的靶子,靶子自由下落的同时运动员保持枪管不动开枪,忽略空气阻力的影响。运动员能击中靶子吗
提示：能。因为水平射出的子弹,在竖直方向做自由落体运动,在相同时间内下落的高度与靶子下落的高度相同,子弹恰好击中靶子。
合作探究 释疑解惑
知识点一
探究平抛运动的特点
【问题引领】
如图(a)所示,轻击弹簧片将B小球水平抛出后, A小球做什么运动 A、B小球落地的时间有何关系 此实验说明了什么
如图(b)所示,两轨道平行放置,将1、2两个小球从相对斜面的同一位置同时无初速度释放,观察两小球的运动情况是怎样的,此实验说明了什么
提示：题图(a)中,A小球做自由落体运动;A、B两个小球同时落地;此实验说明平抛运动的小球竖直方向做自由落体运动。题图(b)在轨道上时,1、2两个小球的运动情况完全相同,1小球脱离轨道后做平抛运动,2小球在水平轨道上做匀速直线运动,并且1小球会和2小球相撞;此实验说明平抛运动的小球在水平方向上做匀速直线运动。
【归纳提升】
1.平抛运动的条件
(1)具有水平初速度v0。
(2)只受重力作用。
2.平抛运动的性质
平抛运动实质上是加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动。
3.平抛运动的四个特点
(1)理想模型:物理上提出的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)速度:平抛运动的速度大小和方向都不断改变,故它是变速运动。
(3)加速度:平抛运动的加速度为自由落体加速度,恒定不变,故它是匀变速曲线运动。
(4)速度变化:做平抛运动的物体任意相等时间内速度变化量相等,均为Δv=gΔt,方向竖直向下。
误区警示 并不是所有水平抛出的物体都做平抛运动,只有在空气阻力可以忽略的情况下,水平抛出的物体在空中的运动才是平抛运动。
【典型例题】
【例题1】 关于平抛运动,下面的几种说法正确的是(　　)
A.平抛运动是一种不受任何外力作用的运动
B.平抛运动是曲线运动,它的速度方向不断改变,不可能是匀变速运动
C.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
D.所有只受重力作用的物体都做平抛运动
答案：C
解析：做平抛运动的物体除了受自身重力外,不受其他外力,A错误;平抛运动的轨迹是曲线,它的速度方向不断改变,但物体只受重力作用,其加速度是重力加速度,所以是匀变速曲线运动,B错误;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,C正确;若初速度不沿水平方向,即使只受重力作用,物体的运动也不是平抛运动,D错误。
科学思维 平抛运动性质和特点的把握
(1)平抛运动的特点是具有水平的初速度,且只受重力作用;
(2)加速度恒定的运动是匀变速运动;
(3)平抛运动在水平方向和竖直方向的受力情况决定了这两个方向上的运动特点。
【变式训练1】 关于平抛运动,下列说法正确的是(　　)
A.在羽毛球比赛中,水平击出的羽毛球在空中的运动是平抛运动
B.所有初速度沿水平方向的运动都是平抛运动
C.平抛运动是一种理想模型
D.若做平抛运动,截取运动过程中的任意一段都是平抛运动
答案：C
解析：羽毛球在空中运动时除受重力外,所受空气阻力不能忽略,故不是平抛运动,A错误;只有初速度水平且只受重力作用的运动才是平抛运动,故B错误;平抛运动要求物体除受重力外不再受其他力作用,但物体在空中运动时总要受到空气阻力等力的作用,所以平抛运动是一种理想模型,是对实际运动的一种理想化处理,故C正确;若只截取平抛运动过程中的一段,其初始时刻的速度不再沿水平方向,所以不是平抛运动,D错误。
【问题引领】
知识点二
平抛运动的理论探究
如图所示,小球以初速度v0离开桌面做平抛运动,思考讨论以下问题:
(1)研究小球的平抛运动时怎样建立坐标系
(2)做平抛运动的小球在这两个坐标轴方向上的受力情况是怎样的 平抛运动的性质是什么
提示：(1)一般以初速度v0的方向为x轴的正方向,竖直向下的方向为y轴的正方向,以小球被抛出的位置为坐标原点建立平面直角坐标系。
(2)做平抛运动的小球在初速度方向(x轴方向)上不受力,在竖直方向(y轴方向)上只受重力作用,其方向竖直向下。平抛运动是一种匀变速曲线运动。
【归纳提升】
1.平抛运动的研究方法
研究曲线运动通常采用“化曲为直”的方法,即将平抛运动分解为竖直方向上的自由落体运动和水平方向上的匀速直线运动。
2.平抛运动的规律
比较项 水平分运动(匀速直线) 竖直分运动(自由落体) 合运动(平抛运动)
速度 vx=v0 vy=gt
位移 x=v0t y= gt2
加速度 ax=0 ay=g a=g,方向竖直向下
合成分 解图示
画龙点睛 平抛运动实质上是加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动。
【典型例题】
【例题2】 直升机从空中向海盗船水平发射了一颗警告弹,6 s后看到警告弹在海盗船附近爆炸,若爆炸时警告弹的运动方向与水平方向的夹角为30°,空气阻力不计,g取10 m/s2,求:
(1)直升机发射警告弹时的高度;
(2)警告弹的初速度;
(3)发射警告弹时直升机到海盗船的距离。
答案：(1)180 m　(2)104 m/s　(3)649 m
科学思维 (1)平抛运动水平方向速度vx=v0,竖直方向速度vy=gt。合速度
(2)平抛运动是匀变速曲线运动,每秒速度的增量总是相同的。
(3)平抛运动速度的方向随时间的变化而变化,速度偏向角
答案：D
【问题引领】
知识点三
平抛运动的两个推论
如图(a)所示,做平抛运动的物体在任一时刻任一位置处,设其速度方向与水平方向的夹角为θ,位移与水平方向的夹角为α, tan θ和tan α之间的关系是怎样的
(a)
如图(b)所示,做平抛运动的物体任一时刻的瞬时速度的反向延长线与x轴交点A的位置有何特殊性
(b)
提示：tan θ=2tan α;A是水平位移的中点。
【归纳提升】
画龙点睛 平抛运动水平、竖直位移分别为x= v0t ,y=vyt,显然=2·。
【典型例题】
【例题3】 如图所示,一物体自倾角为θ的固定斜面顶端沿水平方向抛出后落在斜面上。物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角φ满足(　　)
A.tan φ=sin θ
B.tan φ=cos θ
C.tan φ=tan θ
D.tan φ=2tan θ
答案：D
误区警示 (1)平抛运动中,速度偏向角是指过该点轨迹的切线与水平方向的夹角;位移偏向角是指该点与起点的连线和水平方向的夹角,不要将两者混淆。
(2)平抛运动中,某时刻速度、位移与初速度方向的夹角θ、α的关系为
tan θ=2tan α,而不要误记为θ=2α。
【变式训练3】 一水平抛出的小球落到一倾角为θ的斜面上时,其速度方向与斜面垂直,运动轨迹如图中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为(　　)
答案：D
课堂小结
随堂练习
1.(平抛运动的理解)(多选)运动员掷出铅球,若不计空气阻力,下列对铅球运动性质的说法正确的是(　　)
A.加速度的大小和方向均不变,是匀变速运动
B.加速度的大小和方向均不变,是匀变速曲线运动
C.加速度的大小和方向均改变,是非匀变速曲线运动
D.加速度的大小不变,方向改变,是非匀变速曲线运动
答案：AB
解析：若不计空气阻力,铅球抛出后只受重力作用,所以铅球的运动是匀变速运动,因重力方向与初速度方向不在同一直线上,轨迹是曲线,所以也是匀变速曲线运动。
2.(平抛运动的分解)(多选)关于平抛运动,下列说法正确的是(　　)
A.平抛运动是匀变速运动
B.做平抛运动的物体,在任何相等的时间内速度的变化量都是相等的
C.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
D.落地时间和落地时的速度只与抛出点的高度有关
答案：ABC
解析：做平抛运动的物体只受重力,加速度恒定,它是一个匀变速曲线运动,因此A正确。又由速度的变化量Δv与时间Δt的关系可得,Δv=gΔt,即在任何相等的时间内速度的变化量相等,故B正确。平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动及竖直方向的自由落体运动,且落地时间
3.(平抛运动规律的应用)如图所示,小明取山泉水时发现水平细水管到水平地面的距离为水桶高的两倍,在地面上平移水桶,使水恰好从桶口中心无阻挡地落到桶底边的A点处。已知桶高为h,直径为D,则水离开出水口的速度大小为(　　)
答案:C
4.(平抛运动规律的应用)某同学借助安装在高处的篮球发球机练习原地竖直起跳接球。该同学站在水平地面上,与出球口水平距离l=2.5 m,举手时手掌距地面最大高度h0=2.0 m。发球机出球口以速度v0=5 m/s沿水平方向发球。从篮球发出到该同学起跳离地,耗时t0=0.2 s,该同学跳至最高点伸直手臂恰能在头顶正上方接住篮球。重力加速度g大小取10 m/s2,求:
(1)t0时间内篮球的位移大小;
(2)出球口距地面的高度。
答案:(1) m　(2)3.7 m
解析:(1)t0时间内篮球在水平方向的位移大小为x1=v0t0=5×0.2 m=1 m,在竖直方向的位移大小为x2=×10×0.22 m=0.2 m,
则合位移为
x= m= m。
(2)篮球发出到该同学头顶正上方的时间为t1= s=0.5 s,
篮球下落高度为h1=×10×0.52 m=1.25 m,
则该同学起跳离地至最高点的时间为t2=t1-t0=0.5 s-0.2 s=0.3 s,
该同学起跳高度为h2=×10×0.32 m=0.45 m,
出球口距地面的高度为h=h1+h2+h0=1.25 m+0.45 m+2.0 m=3.7 m。