江浙鸭12020版高考物理总复习第五章曲线运动第11讲平抛运动课件20190213381.pptx

1、第11讲 平抛运动,-2-,-3-,考点一,考点二,考点三,实验,平抛运动的基本规律 核心知识整合 一、基本规律 1.解答平抛运动问题时,最一般的方法是 ,将平抛运动沿水平和竖直两个方向分解,这样分解的优点是不用分解初速度也不用分解加速度。 2.分解后把对曲线运动的求解变成了对直线运动的求解。直线运动的所有规律,对平抛运动的每一分运动一样成立。,分解,-4-,考点一,考点二,考点三,实验,二、位移与速度 1.速度2.位移,-5-,考点一,考点二,考点三,实验,三、实用结论 1.速度改变量:物体在任意相等时间内的速度改变量v=gt相同,方向恒为 ,如图甲所示。 2.水平位移中点:因tan =2t

2、an ,所以OC=2BC,即速度的反向延长线通过此时水平位移的 ,如图乙所示。,竖直向下,中点,-6-,考点一,考点二,考点三,实验,关键能力提升 命题点一 平抛运动的规律 【例1】 在地面上方某点将一小球以一定的初速度沿水平方向抛出,不计空气阻力,则小球在随后的运动中( ) A.速度和加速度的方向都在不断变化 B.速度与加速度方向之间的夹角一直减小 C.在相等的时间间隔内,速率的改变量相等 D.在相等的时间间隔内,动能的改变量相等,答案,解析,-7-,考点一,考点二,考点三,实验,【例2】 发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)。速度较大的球越过球网,速度

3、较小的球没有越过球网。下列说法正确的是 ( ) A.速度较小的球下降相同距离所用的时间较多 B.速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大 C.速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少 D.速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大,答案,解析,-8-,考点一,考点二,考点三,实验,命题点二 多体平抛问题 【例3】 (多选)(2017浙江台州模拟)如图所示,a、b两个小球从不同高度同时沿相反方向水平抛出,其平抛运动轨迹的交点为P,不计空气阻力,则以下说法正确的是( )A.a、b两球同时落地 B.b球先落地 C.a、b两球在P点相遇 D.无论两球初速度大小多大,两球总不能相遇,答案,解

4、析,-9-,考点一,考点二,考点三,实验,方法技巧多体平抛运动的基本思路 (1)若两物体同时从同一高度(或同一点)抛出,则两物体始终在同一高度,二者间距只取决于两物体的水平分运动。 (2)若两物体同时从不同高度抛出,则两物体高度差始终与抛出点高度差相同,二者间距由两物体的水平分运动和竖直高度差决定。 (3)若两物体从同一点先后抛出,两物体竖直高度差随时间均匀增大,二者间距取决于两物体的水平分运动和竖直分运动。 (4)两条平抛运动轨迹的相交处是两物体的可能相遇处,两物体要在此处相遇,必须同时到达此处。,-10-,考点一,考点二,考点三,实验,与斜面有关的平抛运动问题 核心知识整合 一、平抛运动基

5、本公式 水平位移x=v0t,竖直位移 ,竖直方向速度v=gt。,-11-,考点一,考点二,考点三,实验,二、平抛运动与斜面结合 1.速度三角形,-12-,考点一,考点二,考点三,实验,2.位移三角形,-13-,考点一,考点二,考点三,实验,关键能力提升 命题点一 从斜面上抛 【例4】 如图所示,在斜面顶端的A点以速度v0平抛一小球,经t1时间落到斜面上B点处,若在A点将此小球以速度0.5v0水平抛出,经t2时间落到斜面上的C点处,以下判断正确的是( ),答案,解析,-14-,考点一,考点二,考点三,实验,命题点二 对着斜面平抛物体 【例5】 如图所示,小球以v0正对倾角为的斜面水平抛出,若小球

6、到达斜面的位移最小,则飞行时间t为(重力加速度为g)( ),答案,解析,-15-,考点一,考点二,考点三,实验,命题点三 沿着斜面平抛物体 【例6】 如图所示,从O点水平抛出的物体,抵达斜面上端P处时其速度方向恰好沿斜面方向,然后沿斜面无摩擦滑下,下列选项中的图象分别描述的是物体从O点抛出至到达斜面底端Q过程中沿x方向和y方向运动的速度时间图象,其中正确的是( ),答案,解析,-16-,考点一,考点二,考点三,实验,方法技巧求解平抛运动的一般步骤: 1.确定运动状态,是否满足平抛运动的条件。 2.画出运动轨迹。 3.挖掘已知条件,如“无碰撞”“垂直碰撞”“沿切线方向碰撞”等关键字眼尤其注意。

7、4.找到“位移三角形”和“速度三角形”,利用三角函数进行求解。 5.某时刻速度的反向延长线通过此时水平位移的中点。,-17-,考点一,考点二,考点三,实验,平抛运动中的临界问题 核心知识整合 分析平抛运动中的临界问题时一般运用极限分析的方法,即把要求的物理量设定为极大或极小,让临界问题突现出来,找到产生临界的条件。 求解平抛运动中的临界问题的关键: 1.确定运动性质平抛运动。 2.确定临界状态,一般用极限法分析,即把平抛运动的初速度增大或减小,使临界状态呈现出来。 3.确定临界状态的运动轨迹,并画出轨迹示意图。画示意图可以使抽象的物理情景变得直观,更可以使有些隐藏于问题深处的条件暴露出来。,-

8、18-,考点一,考点二,考点三,实验,关键能力提升 命题点一 竖直方向临界状态 【例7】 (2017浙江杭州高三上期末)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,某人在离墙壁距离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取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,答案,解析,-19-,考点一,考点二,考点三,实验,易错提醒解决与体育运动相关的平抛运动问题时,既要考虑研究平抛运动

9、的思路和方法,又要考虑所涉及的体育运动设施的特点,如乒乓球、排球、网球等都有中间网及边界问题,要求球既能过网,又不出边界;足球的球门有固定的高度和宽度。,-20-,考点一,考点二,考点三,实验,命题点二 水平方向临界状态 【例8】 一阶梯如图所示,其中每级台阶的高度和宽度都是0.4 m,一小球以水平速度v飞出,g取10 m/s2,欲打在第四台阶上,则v的取值范围是( ),答案,解析,-21-,考点一,考点二,考点三,实验,研究平抛运动 核心知识整合 1.实验原理图2.实验目的 (1)描出平抛物体的运动轨迹,并验证轨迹是一条抛物线。 (2)根据运动轨迹求平抛物体的初速度。,-22-,考点一,考点

10、二,考点三,实验,-23-,考点一,考点二,考点三,实验,5.实验步骤 (1)将带有斜槽轨道和方木板的竖直固定支架固定在实验桌上,轨道末端切线水平。 (2)用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角,把木板调整到竖直位置,使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近,把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心在木板上的投影点O,O点即为坐标原点,用重垂线画出过坐标原点的竖直线,作为y轴,画出水平方向的x轴。 (3)将小球从斜槽上某一位置由静止滑下,小球从轨道末端射出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值,然后让小球由同一位置自由滚下,在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球

11、通过的位置,并在坐标纸上记下该点。用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。(不同的器材方法有所不同),-24-,考点一,考点二,考点三,实验,(4)取下坐标纸,将坐标纸上记下的一系列点,用平滑曲线连起来,即得到小球平抛运动轨迹。 (5)从曲线上选取六个不同点,测出它们的坐标值。 (6)根据坐标,结合公式x=v0t和 求出小球平抛运动的初速度,并计算其平均值。,-25-,考点一,考点二,考点三,实验,6.数据处理 (1)判断曲线是否是抛物线。 计算法:将所测量的各个点的x、y坐标分别代入y=ax2中求出常数a,看计算得到的a值在误差允许的范围内是否是一个常数。 图象法:建立y-x2坐标系,根据所测

12、量各点的x、y坐标值分别计算出对应的y值和x2值,在y-x2坐标系中描点,拟合各点看是否在一条直线上,并求出该直线的斜率即为a值。 (2)求平抛运动的初速度。 在平抛运动轨迹上选取A、B、C、D、E、F六个点,测出它们的x、y坐标值。,-26-,考点一,考点二,考点三,实验,7.注意事项 (1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是将小球放在斜槽末端任一位置,看其是否能静止)。 (2)方木板必须处于竖直平面内,要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 (3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下。 (4)坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 (5)小球开始滚

13、下的位置高度要适中,以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。 (6)在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度。,-27-,考点一,考点二,考点三,实验,关键能力提升 命题点一 实验装置与操作 【例9】 在研究平抛运动实验中, (1)图甲是横挡条卡住平拋小球,用铅笔标注小球最高点,确定平抛运动轨迹的方法,坐标原点应选小球在斜槽末端点时的 (选填“球心”“球的上端”或“球的下端”)。在此实验中,下列说法正确的是( )(多选) A.斜槽轨道必须光滑 B.记录的点应适当多一些 C.用光滑曲线把所有的点连接起来 D.y轴的方向根据重垂线确定,甲,-28-,考点一,考点二,考点

14、三,实验,(2)图乙是利用图甲装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可判断实验操作错误的是( )乙 A.释放小球时初速度不为0 B.释放小球的初始位置不同 C.斜槽末端切线不水平,-29-,考点一,考点二,考点三,实验,(3)图丙是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置,其中正确的是( )丙,答案:(1)球的上端 BD (2)C (3)B,-30-,考点一,考点二,考点三,实验,解析:(1)在平抛运动实验中,用铅笔标注了小球最高点,为得到更为准确的实验数据,需要将坐标原点选择在小球的上端才能保证一致。在实际的实验中,斜槽轨道很难做到光滑,而且即便斜槽粗糙,只要保证小球从同一高度下落,那么小球

15、做平抛运动的初速度就相同,对实验的测量并无影响,故A项错误;记录的点更多些可以得到更为精确的平抛运动曲线,故B项正确;最终画出的光滑曲线并不是将所有点连接起来而得到的,而是根据点的分布拟合出一条曲线,使分布在曲线两侧的点的数量大致相等,故C项错误;y轴必须是竖直方向,故其方向需要使用重垂线来确定,故D项正确。,-31-,考点一,考点二,考点三,实验,(2)仅根据一次实验中小球的运动轨迹无法判断小球在释放时是否具有初速度,因其无论是否具有初速度,在离开斜槽后都会做一个具有类似轨迹的运动,故A项错误。仅根据一次实验中小球的运动轨迹也无法判断释放小球的初始位置是否不同,在不同位置释放均可以做有类似轨

16、迹的运动,故B项错误。根据小球的运动轨迹可以看出,它做的不是平抛运动而是斜上抛运动,这说明小球离开斜槽时的速度并非沿水平方向,而是斜向上的,因此可以得出斜槽末端切线不水平的结论,故C项正确。,-32-,考点一,考点二,考点三,实验,(3)欲用稳定的细水柱显示平抛运动的轨迹,则出水管必须具有恒定的出水速度。随着水不断流出,出水管上端口的压强会减小,水流速度会变慢,这无法满足要求,故A项错误。当竖直管连接外界空气与水,这使得竖直管在水面下的出口处有恒定的大气压强,那么出水管上端口的压强就会与竖直管上端口产生一个恒定的压强差,可以保证水流速度恒定,故B项正确。瓶中上部空气压强与大气压强相等,但当液面

17、下降时,出水管上端口压强仍然会下降,导致水流速度变慢,故C项错误。,-33-,考点一,考点二,考点三,实验,命题点二 实验数据处理 【例10】 用如图所示的装置完成“研究平抛运动”的实验。(1)除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,下列器材中还需要的是 。 A.打点计时器 B.停表 C.重垂线 D.天平 E.弹簧测力计,-34-,考点一,考点二,考点三,实验,(2)下列关于本实验的说法中正确的是 。 A.斜槽末端可以不水平 B.建立坐标系时,应该用重垂线确定y轴 C.应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止滑下 D.在描绘小球运动的轨迹时,应该用一条折线把所有的点都连接起来,-35-,考点一,考点

18、二,考点三,实验,(3)某同学根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的一段运动轨迹,图中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10 m,小球在运动过程中的几个位置如图中的a、b、c所示,则小球从a运动到b所用的时间为t= s,小球做平抛运动的初速度v0= m/s。(g取10 m/s2)(结果保留两位有效数字),答案:(1)C (2)BC (3)0.10 2.0,-36-,考点一,考点二,考点三,实验,解析:(1)还需要重锤线,确保小球抛出时在竖直面内运动,C正确。 (2)斜槽末端保持水平,使得小球初速度沿水平方向,做平抛运动。故A错误;建立坐标系时,应该用重垂线确定y轴,B正确;应使小球

19、每次从斜槽上相同的位置由静止滑下,使得到达底端时的初速度相等,平抛运动的轨迹相同,C正确;在描绘小球运动的轨迹时,用平滑曲线连接,D错误。,易错提醒在“研究平抛运动”的实验中,一定要细心审题,图中给出的第一个点未必是抛出点,若给出的点不是抛出点时,使用y=gT2进行求解。,-37-,1,2,3,4,5,1.2018浙江高考物理(选考)模拟在影片红番区中,成龙在右边楼顶上遭遇围攻,情急之下向左急奔后跳出,落在左侧大楼顶层的阳台上,得以逃生。假设右边楼顶与左侧大楼顶层的阳台的高度差为3 m,水平距离为6.24 m,将上述“跳出”动作看成水平跳出,不考虑空气阻力,g取10 m/s2,则成龙起跳速度大

20、小约为( ) A.6 m/s B.8 m/s C.11 m/s D.13 m/s,答案,解析,-38-,1,2,3,4,5,2.(2018浙江名校协作体)网球是一项比较流行的体育运动。两位运动员分别从同一高度同一方向水平发出甲乙两个网球,甲球出界了,乙球恰好越过球网落在界内,不计空气阻力,对于两球的初速度v甲和v乙,飞行时间t甲和t乙,下落过程中的加速度a甲和a乙比较正确的是( )A.v甲a乙 C.v甲v乙,t甲v乙,t甲=t乙,答案,解析,-39-,1,2,3,4,5,3.2018浙江高考物理(选考)模拟如图所示,在水平放置的半径为R的圆柱体轴线的正上方的P点,将一个小球以水平速度v0垂直圆

21、柱体的轴线抛出,小球飞行一段时间后恰好从圆柱体的Q点沿切线飞过,测得O、Q连线与竖直方向的夹角为,那么小球完成这段飞行的时间是 ( ),答案,解析,-40-,1,2,3,4,5,4.如图所示,x轴在水平地面上,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的运动时间比b的长 B.b和c的运动时间相同 C.a的初速度比b的小 D.b的初速度比c的小,答案,解析,-41-,1,2,3,4,5,5.如图所示,倾角为37的斜面长l=1.9 m,在斜面底端正上方的O点将一小球以v0=3 m/s的速度水平抛出,与此同时由静止释放斜面顶端的滑块,经过一段时间后,小球恰好能够以垂直于斜面的速度在斜面P点处击中滑块。(小球和滑块均可视为质点,重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8)求:(1)抛出点O离斜面底端的高度; (2)滑块与斜面间的动摩擦因数。,答案:(1)1.7 m (2)0.125,-42-,1,2,3,4,5,