第5章 第4节 抛体运动的规律（Word教参）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理必修第二册 (人教版2019)

第4节　抛体运动的规律 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1．知道抛体运动的受力特点，会用运动的合成与分解的方法对平抛运动进行理论分析。 2．理解平抛运动的规律，知道平抛运动的轨迹是抛物线，会计算平抛运动的速度及位移。 3．会解决与平抛运动相关的实际问题 认识平抛运动研究中等效替代的思想和“化繁为简”的思想，并能够用来研究一般的抛体运动 通过用平抛运动的知识解决和解释自然、生活和生产中的例子，认识到平抛运动的普遍性，体会物理学的应用价值 [对应学生用书P16] 知识点一 平抛运动的速度 1．平抛运动分解❶ 以速度v0沿水平方向抛出一物体，物体做平抛运动。以抛出点为原点，以初速度v0方向为x轴方向，竖直向下方向为y轴方向，建立平面直角坐标系。 (1)水平方向：Fx＝0，ax＝0，物体在水平方向做匀速直线运动，vx＝v0。 (2)竖直方向：Fy＝mg，由牛顿第二定律得到mg＝ma，所以a＝g；物体在竖直方向的初速度为0，所以物体在竖直方向做自由落体运动，vy＝gt。 2．平抛运动的合速度 (1)根据矢量运算法则，平抛运动的合速度v＝＝。 (2)速度的方向可以用图中的夹角θ来表示❷，tan θ＝＝。随着物体的下落，物体的速度v越来越大，夹角θ越来越大，物体运动的方向越来越接近❸竖直向下的方向。 1．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。(　　√　　) 2．水平抛出的物体所做的运动就是平抛运动。(　　×　　) 3．抛体运动一定是匀变速运动。(　　√　　) 知识点二 平抛运动的位移和轨迹 将物体以初速度v0水平抛出，经时间t物体的位移为： 1．水平方向：x＝v0t。① 2．竖直方向：y＝gt2。② 3．轨迹方程：物体的轨迹方程由x、y确定，由①得t＝，代入②式得轨迹方程为y＝x2。平抛运动的轨迹是一条抛物线。 知识点三 一般的抛体运动 如果物体抛出时速度v不沿水平方向，而是斜向上方或斜向下方的，这种情况称斜抛❹，它的受力情况与平抛完全相同，即在水平方向上不受力，加速度为0；在竖直方向上只受重力，加速度为g。设抛出时速度v0与水平方向夹角为θ，则初速度的水平方向和竖直方向的分量v0x＝v0cos_θ，v0y＝v0sin_θ，物体在水平方向做速度为v0cos_θ的匀速直线运动，在竖直方向做以v0sin_θ为初速度的竖直上抛或竖直下抛运动。 1．平抛运动的合位移的方向与合速度的方向一致。(　　×　　) 2．斜上抛运动的物体到达最高点时，速度为0。(　　×　　) 批注❶：根据运动的分解可以先把平抛运动分解为不同方向上的两个相对简单的直线运动，再通过分运动来研究平抛运动的规律。平抛运动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。 批注❷：θ为速度方向与水平方向的夹角。 批注❸：θ角趋向90°，但不等于90°，因为力与速度在一条直线上时物体做直线运动。 批注❹：物体做斜抛运动的本质是匀变速曲线运动。从平抛运动角度理解斜抛运动，若物体做斜上抛运动，则其运动到最高点时，速度为水平方向，之后的运动就是平抛运动。在分析斜上抛运动过程时，通过逆向思维可以发现斜抛运动的上升阶段可以看成一个由最高点开始的平抛运动，因此斜抛运动可以看成由两个完全对称的平抛运动组成。 [对应学生用书P17] 探究点一　平抛运动的规律　(科学思维之提升) ►情境探究 观察从水平管流出的水，结合曲线运动的条件，说明水的运动轨迹为什么是曲线？其速度有何特点？ 提示：水的初速度方向是水平的，重力方向是竖直向下的，运动方向与受力方向不共线，故轨迹是曲线。水流运动的速度大小增大，方向时刻改变。 ►探究归纳 1．平抛运动的性质 加速度为g的匀变速曲线运动。 2．平抛运动的条件 (1)初速度(v0≠0)沿水平方向。 (2)只受重力作用。 3．平抛运动的速度变化 由Δv＝gΔt可知，任意两个相等的时间间隔内速度的变化量相同，方向竖直向下。 4．平抛运动的位移规律 (1)平抛运动的合位移大小：x合＝＝。 (2)平抛运动的位移方向：tan α＝＝(α为位移方向与水平方向的夹角)。 注意：平抛运动是一种理想化的模型。 ►对点例练 (2021·福建龙岩高一下联考)如图所示，某同学对着墙壁练习打乒乓球，某次球与墙壁上A点碰撞后水平弹离，恰好垂直落在球拍上的B点，已知球拍与水平方向夹角θ＝37°，A、B两点高度差h＝1 m，忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，则球水平弹离时速度v0为(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(　　) A．2 m/s B．2 m/s C． m/s D． m/s C　解析：由平抛运动的规律，对小球落到B点的速度进行分解，如图所示，小球垂直于球拍落到B点时的竖直分速度为vy＝