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第7课 抛体运动
普查与练习7 抛体运动
1.平抛运动
a.根据平抛运动规律比较多个平抛物体的相关物理量
(1)(多选)(江苏经典真题,4分)如图所示,小球A、B分别从2l和l的高度水平抛出后落地,上述过程中A、B的水平位移分别为l和2l。忽略空气阻力,则( )
A.A和B的位移大小相等
B.A的运动时间是B的2倍
C.A的初速度是B的
D.A的末速度比B的大
答案:AD
解析:A和B的位移大小都为=l,故A项正确。根据h=gt2得t=,则A的运动时间为tA=,B的运动时间为tB=,=,故B项错误。水平初速度v0=,则有=·==,故C项错误。设vy为竖直方向的末速度,则v=2gh,A的末速度vA==,B的末速度vB==,vA>vB,故D项正确。
b.利用速度关系为突破口求解平抛运动问题
(2)(2024汇编题,3分)如图所示,斜面AC与水平方向的夹角为α,在底端A点正上方与顶端C等高处的E点以速度v0水平抛出一小球,小球垂直于斜面落到D点,重力加速度为g,则( )
A.小球在空中运动的时间为
B.小球落在斜面上的速度大小为
C.小球在竖直方向上的位移大小为
D.当 α=30°时,CD与DA的比值为3∶1
答案:C
解析:小球的运动轨迹如图所示,小球垂直于斜面落到D点,所以在D点时,小球速度大小为v=,设小球运动时间为t,vy=gt,tan α=,解得t=,故A项、B项均错误。小球在竖直方向上的位移y=gt2=,故C项正确。根据几何关系,DA=,CD=,整理得CD与DA的比值为,当 α=30°时,CD∶DA=3∶2,故D项错误。
c.利用位移关系为突破口求解平抛运动问题
(3)(多选)(2024改编题,4分)2022年北京冬奥会跳台滑雪项目在张家口的国家跳台滑雪中心举行。如图所示,滑雪轨道由斜面与水平面连接而成,运动员从O点以一定的初速度水平滑出,过一段时间后运动员落在倾斜轨道上的A点。若运动员改变水平滑出的初速度,就会落在倾斜轨道上的B点。已知OA=AB,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.运动员从O点出发分别到达A、B两点所用的时间之比为1∶2
B.运动员从O点出发分别到达A、B两点的初速度之比为1∶2
C.运动员从O点出发分别到达A、B两点的速度之比为1∶
D.运动员到达A、B两点的速度方向相同
答案:CD
解析:根据平抛运动的规律可知,运动员在空中飞行的时间由其竖直方向的位移决定。运动员两次下落的高度之比为1∶2,根据h=gt2可得运动时间之比为1∶,故A项错误。因运动员均落在倾斜轨道上,所以有tan θ==,解得v0=,故运动员两次的初速度之比为v0A∶v0B=tA∶tB=1∶,故B项错误。设运动员落在倾斜轨道上的速度与水平面的夹角为α,则tan α=,又因为tan θ==,因此tan α=2tan θ,倾斜轨道的倾角θ不发生变化,则α不变,因此运动员到达A、B两点的速度方向相同,故D项正确。运动员落在倾斜轨道上的速度v=,其中vy=gt=2v0tan θ,得v=v0,故vA∶
vB=v0A∶v0B=1∶,故C项正确。
d.利用沿斜面和垂直于斜面方向分解的方法求解平抛运动中距斜面最远距离问题
(4)(2024改编题,3分)一个倾角为37°的斜坡如图所示,某小孩在做游戏时,从该斜坡顶端将一足球水平踢出。已知足球被踢出时的初速度大小为 m/s。取g=10 m/s2,sin 37°=,cos 37°=,斜坡足够长,不计空气阻力。该足球在空中运动的过程中与斜坡的最远距离以及在空中运动的时间为( )
A.1 m 1 s B.1 m 2 s
C.2 m 1 s D.2 m 2 s
答案:A
解析:将足球初速度v0与重力加速度g分解到沿斜坡和垂直于斜坡方向,如图所示。足球在垂直于斜坡方向做初速度不为零的匀减速直线运动,垂直于斜坡方向初速度大小v2=v0sin 37°=v0,垂直于斜坡方向加速度大小a2=gcos 37°=g。当垂直于斜坡方向的速度减为零时,足球离斜坡最远,根据0-v2=-a2t,0-v=-2a2x,解得t== s, t总=2t=1 s,x==1 m,故A项正确。
e.利用平抛运动的推论快速解题
(5)(经典题,3分)如图所示,ab为竖直平面内半圆环acb的水平直径,c为环上最低点,环半径为R。将一个小球从a点以初速度v0沿ab方向抛出,重力加速度为g,不计空气阻力,则以下说法错误的是( )
A.小球的初速度v0越大,碰到圆环时的水平分位移越大
B.当小球的初速度v0=时,碰到圆环时的竖直分速度最大
C.无论v0取何值,小球都不可能垂直撞击圆环
D.v0取