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专题小结
专题一:四种抛体运动的比较
各种抛体运动中,物体都只受重力作用,加速度均为重力加速度g,均为匀变速运动,对于轨迹是直线的竖直方向上的抛体运动往往直接应用运动学公式分析求解,对于轨迹是曲线的平抛运动和斜抛运动往往分解为两个直线运动进行分析求解。各种抛体运动的异同具体比较如下
名称
竖直下抛
竖直上抛
平抛运动
斜抛运动
异
v0方
向、轨迹
运动
时间
由v0、h决定
由v0决定
由h决定
由v0、θ决定
同
①初速度v0≠0 ②a=g,匀变速运动
【例1】 如图所示,从高H处以水平速度v1抛出小球甲,同时从地面以速度v2竖直上抛小球乙,两球恰好在空中相遇,求:
(1)两小球从抛出到相遇的时间;
(2)讨论小球乙在上升阶段或下降阶段与小球甲在空中相遇的速度条件。
【解析】 (1)两球从抛出到相遇,在竖直方向上甲的位移与乙的位移之和等于H
即gt2+=H
解得t=
这一结果与小球乙是上升阶段还是下降阶段与小球甲在空中相遇无关。
(2)设小球甲从抛出到落地的时间为t甲,则有t甲=
设小球乙从抛出到最高点所用的时间为t乙
则有t乙=
①两球在小球乙上升阶段相遇,则相遇时间t≤t乙, 即≤,
解得v2≥
式中的等号表示小球甲、乙恰好在小球乙上升的最高点相遇。
②两球在小球乙下降阶段相遇,则相遇时间
t乙<t<t甲,即<<,
解得<v2<。
专题二:绳子末端速度的分解
绳(杆)拉物或物拉绳(杆)是中学物理中经典问题之一。如图所示,人用绳通过定滑轮拉物体A,当人以速度v0匀速前进时,物体A的速度和人的速度就是一种关联。
这类问题的分析常按以下步骤进行:
1.确定合运动方向——物体的实际运动方向。
2.确定合运动的两个效果——一是沿牵引方向的平动效果,改变速度的大小;二是垂直牵引方向的转动效果,改变速度的方向。
3.将合速度按效果分解,利用三角函数确定合速度与分速度的大小关系。
【例2】 A、B两物体通过一根跨过定滑轮的轻绳相连放在水平面上,现物体A以v1的速度向右匀速运动,当绳被拉成与水平面夹角分别是α、β时,如图所示,物体B的运动速度vB为(绳始终有拉力)( )
A. B.
C. D.
【解析】vB为物体B合运动的速度,根据它的实际运动效果,两分运动分别为沿绳收缩方向的分运动(设其速度为v绳B)和垂直绳方向的分运动,速度分解如图1所示,则有vB=。物体A的合运动对应的速度为v1,它也产生两个分运动效果,分别是沿绳伸长方向的分运动(设其速度为v绳A)和垂直绳方向的分运动,它的速度分解如图2所示,则有v绳A=v1cos α,由于对应同一根绳,故v绳B=v绳A,解得vB=,选项D正确。
图1 图2
【技巧与方法】
“绳联物体”速度分解的理解
1.物体的实际速度一定是合速度,分解时两个分速度方向应取沿绳方向和垂直于绳方向。
2.由于绳不可伸长,一根绳两端物体沿绳方向的速度分量相等。
专题三:与斜面相关联的平抛运动问题
平抛运动中经常出现与斜面相关联的物理问题,解决此类问题的关键是充分挖掘题目中隐含的几何关系。有以下两种常见的模型
1.物体从斜面平抛后又落到斜面上。如图甲所示,则平抛运动的位移大小为沿斜面方向抛出点与落点之间的距离,位移偏向角为斜面倾角α,且tan α=(y是平抛运动的竖直位移,x是平抛运动的水平位移)。
2.物体做平抛运动时以某一角度θ落到斜面上,如图乙所示。则其速度偏向角为(θ-α),且tan(θ-α)=。
【例3】 如图为某滑雪场跳台滑雪的部分示意图,一滑雪者从倾角为θ的斜坡的顶点先后以不同初速度水平滑出,并落到斜面上,当滑出的速度为v1时,滑雪者到达斜面的速度方向与斜面的夹角为α1,当滑出的速度增大为v2时,滑雪者到达斜面的速度方向与斜面的夹角为α2,则( )
A.α1<α2 B.α1=α2
C.θ=α1 D.2θ=α1+α2
【解析】根据位移关系可知,tan θ===,对末速度进行分解得tan(θ+α)==,联立解得tan(θ+α)=2tan θ,因为倾角θ是定值,所以tan(θ+α)是定值,即θ+α是定值,所以α是定值。
【技巧与方法】
该类问题的一般思路
1.根据速度矢量三角形分析速度与水平方向夹角的正切。
2.根据位移矢量三角形分析位移与水平方向夹角的正切。
3.利用数学知识分析得出结论。
章节检测
一、选择题(1~7单选,8~12多选。共48分)
1.(4分)某校进行教学实施改造,在教室安装了可以左右滑动的黑板,如图所示。一位老师用粉笔在其中某块可移动的黑板上画直线,若粉笔相对于黑板从静止开始向上匀加速滑动,同时黑板以某一速度水平向左匀速运动,则粉笔画出的轨迹可能为下列中的( )
A B C