第五章 第4节 抛体运动的规律（Word教参）-【优化指导】2023-2024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 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P20] 一、平抛运动的速度 1．以速度v0沿水平方向抛出一物体，物体做平抛运动。 2．运动分解→ 以抛出点为原点，以初速度v0的方向为x轴方向，竖直向下的方向为y轴方向，建立平面直角坐标系。 (1)水平方向：Fx＝0，ax＝0，水平方向做匀速直线运动，则vx＝v0。 (2)竖直方向：Fy＝mg，由牛顿第二定律得到：mg＝ma，所以a＝g；竖直方向的初速度为0，所以竖直方向为自由落体运动，vy＝gt。 3．合速度 (1)大小：v＝＝ (2)方向：tan θ＝＝ 　　　　 随着物体的下落，物体的速度越来越大；夹角θ越来越大，物体运动的方向越来越接近竖直向下的方向。 二、平抛运动的位移与轨迹 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＝。　② 3．轨迹方程：物体的轨迹方程由x、y确定，由①式得t＝，代入②式得轨迹方程为y＝。平抛运动的轨迹是一条抛物线。 三、一般的抛体运动 　 ↑ 如果物体抛出时速度v0不沿水平方向，而是斜向上方或斜向下方的，这种情况称为斜抛，它的受力情况与平抛完全相同，即在水平方向不受力，加速度是0；在竖直方向只受重力，加速度是g。设抛出时速度v0与水平方向的夹角为θ，则初速度的水平方向和竖直方向的分量v0x ＝ v0cos θ，v0y ＝v0sin θ。物体在水平方向做以v0cos θ为初速度的匀速直线运动，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．(物理与体育)某学校春季运动会中，一同学参加铅球比赛时掷铅球的情境如图所示，判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)铅球运动一定是匀变速运动。(　　√　　) (2)铅球的初速度越大，下落得越快。(　　×　　) (3)铅球运动到最高点时，速度为零。(　　×　　) (4)铅球的合速度方向可能竖直向下。(　　×　　) (5)铅球在相等的时间内速度的变化量相等。(　　√　　) 2．(教材拓展P18)“图5.4－6” (1)水的运动轨迹是什么？在运动过程中受什么力作用？ (2)在最高点时速度是否为0? 提示：(1)运动轨迹是曲线，忽略空气阻力，只受重力的作用。 (2)在最高点时速度不为0，速度方向沿水平方向。 [对应学生用书P21] 探究点一 平抛运动的规律 如图所示，在一个稍大些的容器下端装一根细管，然后在容器中灌水，水将从细管中流出，并使细管水平。 [问题设计] 观察从水平管流出的水，结合曲线运动的条件，说明水流的运动轨迹为什么是曲线？其速度有何特点？ 提示：初速度方向水平，重力方向竖直向下，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。 1．平抛运动的特点 (1)做平抛运动的物体水平方向不受力，做匀速直线运动；竖直方向只受重力，做自由落体运动；其合运动为匀变速曲线运动，其轨迹为抛物线。 (2)平抛运动的速度方向沿轨迹的切线方向，速度大小、方向不断变化。 2．平抛运动的速度变化 如图所示，由Δv＝gΔt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。 【例1】 (2022·黑龙江双鸭山高一月考)如图所示，某一个小球以v0＝20 m/s的速度水平抛出，在落地之前经过空中A、B两点，在A点小球速度方向与水平方向的夹角为45°，在B点小球速度方向与水平方向的夹角为60°，(空气阻力忽略不计，g取10 m/s2)以下判断正确的有(　　) A．小球经过A、B两点间的时间t＝2 s B．小球经过A、B两点间的时间t＝2 s C．A、B两点间的高度差h＝20 m D．A、B两点间的高度差h＝40 m D　解析：设平抛到A的时间为t1，到B的时间为t2，在A、B点分别满足tan 45°＝，tan 60°＝，解得t1＝2 s，t2＝2 s，故经过A、B两点的时间间隔t＝t2－t1＝2(－1) s，A、B错误；A、B两点间的高度差h＝gt22－gt12＝40 m，C错误，D正确。 【例2】 (2022·湖南雅礼高一期中)如图所示，滑板运动员以速度v0从离地高度h处的平台末端水平飞出