第—章 第四节 生活和生产中的抛体运动（教师用书）-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【正禾一本通】同步课堂高效讲义（粤教版2019）

第四节　生活和生产中的抛体运动 【核心素养目标】 物理观念 掌握抛体运动的概念、分类及特点。 科学思维 能运用运动的合成与分解来处理抛体运动。理解等效替代的思想。 科学探究 探究斜抛运动的射程、射高与初速度和抛射角的关系。 科学态度与责任 了解日常生活、生产中的斜抛运动，培养在生活中应用物理知识的意识。 一、生活和生产中的抛体运动 将物体以一定的初速度抛出，仅在重力作用下物体所做的运动称为抛体运动。根据初速度方向是竖直向上、竖直向下、水平或与水平方向成一定的夹角，抛体运动可分为竖直上抛、竖直下抛、平抛和斜抛。 1．喷泉：喷泉水柱由无数的水珠构成。如果忽略水珠在运动过程中受到的空气阻力，则水珠仅受重力作用，可将柱形喷泉中水珠的运动视为竖直上抛运动。 2．传送带输送：若传送带是水平传送带，忽略空气阻力，则物品离开水平传送带后将做平抛运动，在实际生产中，物品离开传送带时的运动方式更多是斜抛运动。 3．跳远：把人体看成质点，人从起跳到落地，在忽略空气阻力的情况下，只受重力的作用，人体做斜抛运动。 二、竖直上抛运动 1．定义：将一个物体以某一初速度v0竖直向上抛出，抛出的物体只在重力作用下运动，这个物体的运动就是竖直上抛运动。 2．运动性质：初速度v0竖直向上、加速度为g(竖直向下)的匀变速直线运动。 三、斜抛运动 1．定义：如果物体被抛出时的速度v0不沿水平方向，而是斜向上方或斜向下方，这种抛体运动叫斜抛运动。 2．特点 (1)受力特点：只受重力作用。 (2)初速度特点：以斜上抛运动为例，把斜向上的初速度分解到水平方向和竖直方向，如图所示，水平方向初速度vx＝v0cos θ，竖直方向初速度vy＝v0sin θ。 1．判断正误 在同一高度将质量相等的A、B两球以大小相等的初速度分别竖直上抛和竖直下抛，不计空气阻力，分析判断下列问题 (1)A、B两球落地时位移相同(√) (2)在运动过程中，A、B两球的加速度相同(√) 学生用书第24页 (3)A、B两球落地时速度相同(√) (4)在整个运动过程中，A、B两球的速度变化量相同(×) 2．链接实景 体育运动中投掷的链球、铅球、铁饼、标枪等(如图所示)，都可以看作斜上抛运动。以抛出的铅球为例，请思考： (1)铅球离开手后，若不考虑空气阻力，其受力情况、速度有何特点？ (2)铅球在最高点的速度为零吗？ 提示：　(1)不考虑空气阻力，铅球在水平方向不受力，在竖直方向只受重力，加速度为g，其初速度不为零，初速度方向为斜向上。 (2)不是。由于铅球在水平方向做匀速直线运动，所以铅球在最高点的速度等于初速度沿水平方向的分速度。 知识点一　竖直上抛运动规律的应用 如图为柱型喷泉竖直向上喷出水柱，分析： (1)当水到达最高点时，水的速度应为多少。 (2)若喷出水的速度为v0，忽略空气阻力，仅考虑重力作用，水从喷出至最高点的时间和上升高度。 提示：　(1)为零　(2)　 1．基本规律 通常取初速度v0的方向为正方向，则a＝－g。 推论 2．竖直上抛运动的几个特征量 (1)上升的最大高度：H＝。 (2)上升到最高点的时间：T＝。 (3)回到抛出点所用的时间：t＝。 (4)回到抛出点时的速度：vt＝－v0。 3．竖直上抛运动的对称性 (1)时间对称：如图所示，物体以初速度v0向上抛出，到最高点C后，落回抛出点O，tOC＝tCO，tAB＝tBA。“上升阶段”和“下落阶段”通过同一段大小相等、方向相反的位移所经历的时间相等。 (2)速率对称：vA上＝vA下，vB上＝vB下，AB＝BA，物体在上升和下落经过同一位置时，具有大小相等、方向相反的速度。同理也可推出物体上升过程中经过一段区间时速度的变化量和下落过程中经过同一段区间时速度的变化量大小相同，即|ΔvAB|＝|ΔvBA|。　 学生用书第25页 一物体从足够高处以v0＝ 10 m/s的初速度竖直向上被抛出，忽略空气阻力，重力加速度g＝10 m/s2，求t＝3 s时物体的速度和位移。 解析：　法1：(分段法)物体运动过程示意图如图所示。上升阶段： t上＝＝ s＝1 s 高度H＝＝ m＝5 m 下降阶段： t下＝t－t上＝(3－1) s＝2 s vt＝gt下＝10×2 m/s＝20 m/s，方向竖直向下，h＝gt下2＝×10×22 m＝20 m，方向竖直向下。由以上数据可以看出，t＝3 s时，物体已经处于下降过程中，且3 s时的速度大小为20 m/s；比较H＝5 m和h＝20 m可知，t＝3 s时物体运动到抛出点下方距抛出点的距离Δh＝h－H＝15 m处，即t＝3 s时物体的位移大小是15 m，方向竖直向下。 法2：(整体法)设竖直向上为正方向，将t＝3 s代入速度公式得vt＝v0－gt＝(10－10×3) m/s＝－20 m/s 表明速度大小