2020版高中物理人教必修二课件:52平抛运动.ppt
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- 2020 高中物理 必修 课件 52 运动
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1、2.平 抛 运 动1.1.平抛运动的条件和运动特点平抛运动的条件和运动特点:任务驱动平抛运动的加速度变化吗任务驱动平抛运动的加速度变化吗?平抛运动是匀加平抛运动是匀加速运动速运动,还是变加速运动还是变加速运动?提示提示:做平抛运动的物体只受重力作用做平抛运动的物体只受重力作用,加速度不变加速度不变,是是匀加速运动。匀加速运动。(1)(1)抛体运动抛体运动:以一定的以一定的_将物体抛出将物体抛出,物体只受物体只受_作用的运动。作用的运动。(2)(2)平抛运动平抛运动:将物体以一定的速度沿将物体以一定的速度沿_方向抛出方向抛出,物体只在物体只在_作用下的运动。作用下的运动。速度速度重力重力水平水平
2、重力重力(3)(3)特点。特点。_不为零。不为零。只受只受_作用。作用。(4)(4)运动性质运动性质:_:_曲线运动。曲线运动。初速度初速度重力重力匀变速匀变速2.2.平抛运动的速度平抛运动的速度:任务驱动平抛运动可以分解为哪两个分运动任务驱动平抛运动可以分解为哪两个分运动?提示提示:水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。运动。研究方法研究方法:在水平、竖直两个互相垂直的方向上分别在水平、竖直两个互相垂直的方向上分别研究。研究。(1)(1)水平方向水平方向:v:vx x=_=_。(2)(2)竖直方向竖直方向:v:vy y=_=_。(3)(3)
3、合速度。合速度。大小大小:方向方向:v v0 0gtgt22xyvvv_。yxvtan_v。22 20vg t0gtv3.3.平抛运动的位移平抛运动的位移:(1)(1)水平方向水平方向:x=_:x=_。(2)(2)竖直方向竖直方向:y=_:y=_。(3)(3)轨迹方程轨迹方程:y=_,:y=_,式中式中g g、v v0 0都是与都是与x x、y y无关的无关的常量常量,其轨迹是一条其轨迹是一条_。v v0 0t t21gt2220gx2v抛物线抛物线4.4.一般的抛体运动一般的抛体运动:(1)(1)斜抛运动斜抛运动:初速度初速度_或或_的抛体运动。的抛体运动。(2)(2)斜上抛运动的规律斜上抛
4、运动的规律:(:(如图所示如图所示)斜向上斜向上斜向下斜向下水平方向水平方向:v:vx x=_,x=v=_,x=v0 0tcostcos。竖直方向竖直方向:v:vy y=_,y=v=_,y=v0 0tsin-gttsin-gt2 2。v v0 0coscosv v0 0sinsin12主题一平抛运动的条件和运动特点主题一平抛运动的条件和运动特点【问题探究问题探究】探究点探究点1 1平抛运动的条件平抛运动的条件如图所示如图所示,一小球离开水平桌面后一小球离开水平桌面后,在空中飞行。在空中飞行。(1)(1)小球离开水平桌面后其初速度有何特点小球离开水平桌面后其初速度有何特点?提示提示:由于惯性由于
5、惯性,小球离开桌面后初速度方向水平。小球离开桌面后初速度方向水平。(2)(2)小球在空中运动时受几个力小球在空中运动时受几个力?其运动的加速度改变其运动的加速度改变吗吗?提示提示:只受重力只受重力,由于重力恒定不变由于重力恒定不变,故其运动的加速度故其运动的加速度保持不变。保持不变。(3)(3)结合曲线运动的条件结合曲线运动的条件,请分析小球的运动轨迹为什请分析小球的运动轨迹为什么是曲线。么是曲线。提示提示:由于小球在空中运动时初速度方向是水平的由于小球在空中运动时初速度方向是水平的,重重力方向是竖直的力方向是竖直的,运动方向与受力方向不共线运动方向与受力方向不共线,故轨迹故轨迹是曲线。是曲线
6、。(4)(4)一架飞机水平匀速飞行一架飞机水平匀速飞行,从飞机上每隔从飞机上每隔1 s1 s释放一颗释放一颗炸弹炸弹(不考虑空气阻力不考虑空气阻力),),则这些炸弹落地前在空中组成则这些炸弹落地前在空中组成的图线是曲线吗的图线是曲线吗?提示提示:竖直直线。竖直直线。探究点探究点2 2平抛运动的特点平抛运动的特点如图甲所示如图甲所示,两光滑轨道平行放置两光滑轨道平行放置,将将A A、B B两个小球从两个小球从相对斜面的同一位置同时无初速度释放相对斜面的同一位置同时无初速度释放,观察两小球的观察两小球的运动。改变两轨道间的距离运动。改变两轨道间的距离,重复实验重复实验,观察两小球的观察两小球的运动
7、。运动。如图乙所示如图乙所示,用小锤打击弹性金属片用小锤打击弹性金属片,A,A球沿水平方向抛球沿水平方向抛出出,B,B球自由下落球自由下落,观察两球哪个先落地。改变小球距地观察两球哪个先落地。改变小球距地面的高度和打击力度面的高度和打击力度,重复实验重复实验,观察两球哪个先落地。观察两球哪个先落地。试结合两个演示实验回答以下问题试结合两个演示实验回答以下问题:(1)(1)在甲图中在甲图中,A,A、B B两球离开斜面后做什么运动两球离开斜面后做什么运动?提示提示:离开斜面后离开斜面后,A,A球做平抛运动球做平抛运动,B,B球做匀速直线运动。球做匀速直线运动。(2)(2)在甲图中在甲图中,无论两轨
8、道的间距多大无论两轨道的间距多大,A,A、B B两球总能相两球总能相碰碰,该实验现象反映出了什么规律该实验现象反映出了什么规律?提示提示:说明说明A A球与球与B B球水平方向位移相同球水平方向位移相同,A,A球在水平方向球在水平方向做匀速运动。做匀速运动。(3)(3)在乙图中在乙图中,A,A、B B两球分别做什么运动两球分别做什么运动?提示提示:A A球做平抛运动球做平抛运动,B,B球做自由落体。球做自由落体。(4)(4)在乙图中在乙图中,如何判断两球是否同时落地如何判断两球是否同时落地?提示提示:听小球与地面的撞击声是一次还是两次。听小球与地面的撞击声是一次还是两次。(5)(5)在乙图中通
9、过实验我们发现两球同时落地在乙图中通过实验我们发现两球同时落地,这说明这说明什么什么?提示提示:说明说明A A球在竖直方向做自由落体运动。球在竖直方向做自由落体运动。(6)(6)有人说平抛运动的物体初速度越大有人说平抛运动的物体初速度越大,下落得越快下落得越快,对对吗吗?为什么为什么?提示提示:不对。下落的快慢取决于竖直向下的分运动不对。下落的快慢取决于竖直向下的分运动,与与水平方向的分运动无关。水平方向的分运动无关。(7)(7)平抛运动物体在空中的飞行时间取决于什么因素平抛运动物体在空中的飞行时间取决于什么因素?提示提示:由由h=gth=gt2 2得得t=t=可知可知,飞行时间取决于平抛的飞
10、行时间取决于平抛的竖直分位移竖直分位移h h。122hg【探究总结探究总结】1.1.平抛运动的特点平抛运动的特点:(1)(1)速度特点速度特点:平抛运动的速度大小和方向都不断变化平抛运动的速度大小和方向都不断变化,故它是变速运动。故它是变速运动。(2)(2)轨迹特点轨迹特点:平抛运动的运动轨迹是抛物线平抛运动的运动轨迹是抛物线,故它是曲故它是曲线运动。线运动。(3)(3)受力特点受力特点:做平抛运动的物体只受重力作用做平抛运动的物体只受重力作用,故它的故它的合外力恒定。合外力恒定。(4)(4)加速度特点加速度特点:平抛运动的加速度为自由落体加速度平抛运动的加速度为自由落体加速度,恒定不变恒定不
11、变,故它是匀变速运动。故它是匀变速运动。2.2.平抛运动的分析方法平抛运动的分析方法:将平抛运动分解成两个简单的将平抛运动分解成两个简单的直线运动直线运动,即分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方即分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。向的自由落体运动。【典例示范典例示范】(多选多选)随着人们生活水平的提高随着人们生活水平的提高,高尔夫球将逐渐成为高尔夫球将逐渐成为普通人的休闲娱乐运动。如图所示普通人的休闲娱乐运动。如图所示,某人从高出水平地某人从高出水平地面面h h的坡上水平击出一个质量为的坡上水平击出一个质量为m m的高尔夫球的高尔夫球,由于恒定由于恒定的水平风力作用的水平风
12、力作用,高尔夫球竖直地落入距击球点水平距高尔夫球竖直地落入距击球点水平距离为离为L L的的A A穴穴,则则()A.A.球被击出后做平抛运动球被击出后做平抛运动B.B.该球在空中运动的时间为该球在空中运动的时间为 C.C.球被击出后受到的水平风力大小为球被击出后受到的水平风力大小为 D.D.球被击出时的初速度大小为球被击出时的初速度大小为 2hgmgLhgL2h【解析解析】选选B B、C C。小球击出后。小球击出后,受重力和风力作用受重力和风力作用,不不是平抛运动是平抛运动,故故A A错误错误;小球在竖直方向上做自由落体运小球在竖直方向上做自由落体运动动,根据根据h=gth=gt2 2,得得t=
13、,t=,故故B B正确正确;小球在水平方向小球在水平方向上做匀减速直线运动上做匀减速直线运动,根据根据 =L=L得得:v:v0 0=故故D D错误错误;根据速度和时间得水平方向匀减速直线运动的根据速度和时间得水平方向匀减速直线运动的加速度大小为加速度大小为a=,a=,根据牛顿第二定律得风力为根据牛顿第二定律得风力为F=ma=,F=ma=,故故C C正确。故选正确。故选B B、C C。122hg0vt22L2gL,th0vLgthmgLh【规律方法规律方法】处理抛体运动的一般方法处理抛体运动的一般方法(1)(1)运动的合成与分解是研究曲线运动的基本方法。运动的合成与分解是研究曲线运动的基本方法。
14、(2)(2)根据运动的合成与分解根据运动的合成与分解,可以把平抛运动分解成水可以把平抛运动分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动来平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动来研究。研究。(3)(3)本题将球的运动分解为竖直方向和水平方向本题将球的运动分解为竖直方向和水平方向,在竖在竖直方向上仅受重力直方向上仅受重力,做自由落体运动做自由落体运动,在水平方向在水平方向,受水受水平风力平风力,做匀减速直线运动做匀减速直线运动,落入落入A A穴时穴时,水平分速度为水平分速度为零。根据运动学公式零。根据运动学公式,抓住等时性进行求解。抓住等时性进行求解。【探究训练探究训练】1.(201
15、91.(2019芜湖高一检测芜湖高一检测)物体在做平抛运动过程中物体在做平抛运动过程中,相等的时间内相等的时间内,下列哪个量是相等的下列哪个量是相等的()A.A.平均速度平均速度 B.B.速度增量速度增量C.C.位移位移D.D.平均速率平均速率【解析解析】选选B B。平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动在竖直方向上做自由落体运动,在相等时间内在相等时间内,在水平在水平方向上位移相等方向上位移相等,竖直方向上的位移不等竖直方向上的位移不等,则相等时间则相等时间内位移不等内位移不等,平均速度不同平均速度不同,故故A A、C C错误错误;
16、平抛运动的加平抛运动的加速度不变速度不变,根据速度变化量公式根据速度变化量公式v=gt,v=gt,可知在相等可知在相等时间内速度的增量相同时间内速度的增量相同,故故B B正确正确;平抛运动的物体在相平抛运动的物体在相等时间内的路程不等等时间内的路程不等,则平均速率不等则平均速率不等,故故D D错误。错误。2.2.如图所示如图所示,在光滑的水平面上有一小球在光滑的水平面上有一小球A A以初速度以初速度v v0 0运动运动,同时刻在它的正上方有一小球同时刻在它的正上方有一小球B B以初速度以初速度v v0 0水平水平抛出抛出,并落于并落于C C点点,忽略空气阻力忽略空气阻力,则则()A.A.小球小
17、球A A先到达先到达C C点点B.B.小球小球B B先到达先到达C C点点C.C.两球同时到达两球同时到达C C点点D.D.无法确定无法确定【解析解析】选选C C。B B球做平抛运动球做平抛运动,可分解为水平方向的匀可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速直线运动和竖直方向的自由落体运动,由于由于B B球在水球在水平方向的分运动速度为平方向的分运动速度为v v0 0,与与A A球做匀速直线运动的速球做匀速直线运动的速度相等度相等,故两球同时到达故两球同时到达C C点点,选项选项C C正确。正确。【补偿训练补偿训练】1.1.关于做平抛运动的物体关于做平抛运动的物体,下列说法正确的
18、是下列说法正确的是()A.A.速度始终不变速度始终不变B.B.加速度始终不变加速度始终不变C.C.受力始终与运动方向垂直受力始终与运动方向垂直D.D.受力始终与运动方向平行受力始终与运动方向平行【解析解析】选选B B。物体做平抛运动的条件是物体只受重力。物体做平抛运动的条件是物体只受重力作用作用,且初速度沿水平方向且初速度沿水平方向,故物体的加速度始终不变故物体的加速度始终不变,大小为大小为g,Bg,B正确正确;物体的平抛运动可以分解为水平方向物体的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的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,其合运动其合运动是曲线运动是曲线运动,速度
19、的大小和方向时刻变化速度的大小和方向时刻变化,A,A错误错误;运动运动过程中过程中,物体所受的力与运动方向既不垂直也不平行物体所受的力与运动方向既不垂直也不平行,C,C、D D错误。错误。2.(2.(多选多选)如图所示如图所示,倾角为倾角为的斜面上有的斜面上有A A、B B、C C三点三点,现从这三点分别以不同的初速度水平抛出一小球现从这三点分别以不同的初速度水平抛出一小球,三个三个小球均落在斜面上的小球均落在斜面上的D D点。今测得点。今测得ABBCCD=531,ABBCCD=531,由此可判断由此可判断()A.AA.A、B B、C C处抛出的三个小球运动时间之比为处抛出的三个小球运动时间之
20、比为321321B.AB.A、B B、C C处抛出的三个小球的速率变化率之比为处抛出的三个小球的速率变化率之比为321321C.AC.A、B B、C C处抛出的三个小球的初速度大小之比为处抛出的三个小球的初速度大小之比为321321D.AD.A、B B、C C处抛出的三个小球落在斜面上时速度与斜面处抛出的三个小球落在斜面上时速度与斜面间的夹角之比为间的夹角之比为111111【解析解析】选选A A、C C、D D。因为。因为ABBCCD=531,ABBCCD=531,三个三个小球均落在小球均落在D D点点,则三个小球的竖直位移之比为则三个小球的竖直位移之比为h hADADh hBDBDhhCDC
21、D=941,=941,根据初速度为零的匀变速直线运动根据初速度为零的匀变速直线运动的规律的规律,t,t1 1tt2 2tt3 3=321,=321,故故A A正确正确;三小球都做平抛三小球都做平抛运动运动,加速度相同加速度相同,速度变化率相同速度变化率相同,B,B错误错误;因为平抛运因为平抛运动的水平位移之比为动的水平位移之比为941,941,时间之比为时间之比为321,321,可可知三个小球的初速度之比为知三个小球的初速度之比为321,C321,C正确正确;平抛运动平抛运动在某时刻速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与在某时刻速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的水平方向
22、夹角正切值的2 2倍倍,因为小球均落在斜面上因为小球均落在斜面上,位位移与水平方向的夹角不变移与水平方向的夹角不变,则速度与水平方向的夹角相则速度与水平方向的夹角相等等,故故D D正确。正确。主题二平抛运动的速度和位移主题二平抛运动的速度和位移【问题探究问题探究】如图所示为小球水平抛出后如图所示为小球水平抛出后,在空中做平抛运动的运在空中做平抛运动的运动轨迹。动轨迹。(1)(1)小球做平抛运动小球做平抛运动,运动轨迹是曲线运动轨迹是曲线,为了便于研究为了便于研究,我们应如何建立坐标系我们应如何建立坐标系?提示提示:一般以初速度一般以初速度v v0 0的方向为的方向为x x轴的正方向轴的正方向,
23、竖直向下竖直向下的方向为的方向为y y轴的正方向轴的正方向,以小球被抛出的位置为坐标原以小球被抛出的位置为坐标原点建立平面直角坐标系。点建立平面直角坐标系。(2)(2)以抛出时为计时起点以抛出时为计时起点,请探究分析请探究分析t t时刻小球的速度时刻小球的速度大小和方向。大小和方向。提示提示:如图如图,初速度为初速度为v v0 0的平抛运动的平抛运动,经过时间经过时间t t后后,其水其水平分速度平分速度v vx x=v=v0 0,竖直分速度竖直分速度v vy y=gt=gt。根据运动的合成规。根据运动的合成规律可知律可知,小球在这个时刻的速度小球在这个时刻的速度(即合速度即合速度)大小大小v=
24、v=,设这个时刻小球的速度与水平方向设这个时刻小球的速度与水平方向的夹角为的夹角为,则有则有tan=tan=。2222 2xy0vvvg tyx0vgtvv(3)(3)以抛出时刻为计时起点以抛出时刻为计时起点,请探究分析请探究分析t t时刻小球的位时刻小球的位移大小和方向。移大小和方向。提示提示:如图如图,水平方向水平方向:x=v:x=v0 0t t竖直方向竖直方向:y=gt:y=gt2 2合位移合位移:l=合位移方向合位移方向:tan=(:tan=(表示合位移方向与水平表示合位移方向与水平方向之间的夹角方向之间的夹角)。122222201xyv t(gt)20ygtx2v(4)(4)试应用数
25、学知识推导平抛运动的轨迹方程试应用数学知识推导平抛运动的轨迹方程,并判断并判断平抛运动是一条什么曲线。平抛运动是一条什么曲线。提示提示:设经过时间设经过时间t t后后,小球的位置坐标小球的位置坐标x=vx=v0 0t,y=gtt,y=gt2 2。消去消去t,t,可得可得y=xy=x2 2,此即为小球的轨迹方程。式中此即为小球的轨迹方程。式中g g、v v0 0都是与都是与x x、y y无关的常量无关的常量,所以所以 也是常量。这正是也是常量。这正是数学中的抛物线方程数学中的抛物线方程y=axy=ax2 2,所以平抛运动的轨迹是一所以平抛运动的轨迹是一条抛物线。条抛物线。1220g2v20g2v
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