内容正文:
第2讲 抛体运动
梳理必备知识
回归教材
一、平抛运动
1.定义:以一定的初速度沿 方向抛出的物体只在 作用下的运动。
2.性质:平抛运动是加速度为g的 曲线运动,其运动轨迹是 。
3.研究方法:平抛运动可以分解为水平方向的 运动和竖直方向的 运动。
4.基本规律
如图,以抛出点O为坐标原点,以初速度v0方向(水平方向)为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向。
水平
重力
匀变速
抛物线
匀速直线
自由落体
二、斜抛运动
1.定义:将物体以初速度v0沿 或 抛出,物体只在 作用下的运动。
2.研究方法
斜抛运动可分解为水平方向的 运动和竖直方向的 运动。
斜向上方
斜向下方
重力
匀速直线
匀变速直线
(1)水平方向:v0x= ,F合x=0;
(2)竖直方向:v0y= ,F合y=mg。
v0cos θ
v0sin θ
[体育情境] 平抛运动在各类体育运动项目中很常见,如图所示,在排球场上,运动员将排球水平击出,排球飞行一段时间后落地,不计空气阻力。
1.正误辨析
(1)排球在任意相等时间内速度变化量相同。( )
(2)排球的初速度越大,水平位移越大。( )
(3)排球的速度方向在时刻变化,加速度方向也时刻变化。( )
(4)排球的落地时间与初速度大小无关。( )
√
×
×
√
2.(多选)图甲为排球比赛的某个场景,排球飞行过程可简化为图乙运动员某次将飞来的排球从a点水平击出,球击中b点;另一次将飞来的排球从a点的正下方且与b点等高的c点斜向上击出,也击中b点,排球运动的最高点d,与a点的高度相同。不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.两个过程中,排球在空中飞行的时间相等
B.排球在a点的速率大于在d点的速率
C.两个过程,排球均做匀变速曲线运动
D.第二个过程中,排球在最高点的速度为零
BC
提升关键能力
突破考点
考点一 平抛运动基本规律的应用
1.平抛运动时间和水平射程
2.速度和位移的变化规律
(1)速度的变化规律。
①任一时刻的速度水平分量均等于初速度v0。
②任一相等时间间隔Δt内的速度变化量方向竖直向下,大小Δv=Δvy=gΔt。
(2)位移的变化规律。
①任一相等时间间隔内,水平位移相同,即Δx=v0Δt。
②连续相等的时间间隔Δt内,竖直方向上的位移差不变,即Δy=gΔt2。
3.两个重要推论
(1)做平抛运动的物体在任意时刻(任意位置处),有tan θ=2tan α。(如图
所示)
推导:
[例1] [平抛运动规律的应用] (2022·江西上饶一模)一架投放救援物资的飞机在某个受援区域的上空水平匀速飞行,从飞机上每隔1 s投下1包救援物资,先后共投下 4包。若不计空气阻力,则 4包物资落地前( )
A.在空中任何时刻总是排成抛物线,它们的落地点是等间距的
B.在空中任何时刻总是排成抛物线,它们的落地点不是等间距的
C.在空中任何时刻总在飞机正下方排成竖直的直线,它们的落地点是等间距的
D.在空中任何时刻总在飞机正下方排成竖直的直线,它们的落地点不是等间
距的
C
解析:匀速飞行的飞机上落下的物资做平抛运动,在水平方向做匀速直线运
动,且与飞机的速度相同,因此,4包物资在空中任何时刻总在飞机正下方排成竖直线,因各物资落地间隔时间相等,则落地点是等间距的,故C正确,A、B、D错误。
(1)若飞机斜向上匀速飞行,4包物资在空中任何时刻是排成竖直线,还是抛物线?
提示:(1)斜向上匀速飞行的飞机上落下的物资做斜上抛运动,在水平方向做匀速直线运动,且与飞机的水平分速度相同,因此,4包物资在空中任何时刻总在飞机正下方排成竖直线。
(2)若飞机斜向上匀速飞行,4包物资落地点间距越来越大还是越来越小?
提示:(2)每两包之间最高点的高度差是相等的,如图所示,表示先后释放的三包物资从最高点做自由落体运动到地面的v-t图像,要使高度差相等,则t1~t2和t2~t3之间的“面积”相等,所以t2-t1>t3-t2,每两包之间从释放到最高点的时间差是相等的,因此每两包之间从释放到落到地面的时间差越来越小,水平方向的速度相同,所以水平间距越来越小。
[例2] [平抛运动的速度和位移] (2022·安徽滁州模拟)以速度v0水平抛出一小球后,不计空气阻力,某时刻小球的竖直分位移与水平分位移大小相等。下列判断正确的是( )
D
考点二 与斜面或圆弧面有关的平抛运动
[例3] [抛向斜面的平抛运动] (多选)如图所示,倾角为30°的斜面体固定在水平地面上,斜面底