内容正文:
第2讲 抛体运动
一、平抛运动
1.定义:将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,物体只在重力作用下的运动。
2.性质:平抛运动是加速度为g的匀变速曲线运动,运动轨迹是抛物线。
3.研究方法:运动的合成与分解
(1)水平方向:匀速直线运动。
(2)竖直方向:自由落体运动。
4.基本规律(如图)
(1)位移关系
(2)速度关系
二、斜抛运动
1.定义:将物体以初速度v0斜向上方或斜向下方抛出,物体只在重力作用下的运动。
2.性质:斜抛运动是加速度为g的匀变速曲线运动,运动轨迹是抛物线。
3.研究方法:运动的合成与分解
(1)水平方向:匀速直线运动。
(2)竖直方向:匀变速直线运动。
4.基本规律(以斜上抛运动为例,如图所示)
(1)水平方向:v0x=v0cos θ,F合x=0。
(2)竖直方向:v0y=v0sin θ,F合y=mg。
一、易混易错判断
1.以一定的初速度水平抛出的物体的运动是平抛运动。(×)
2.做平抛运动的物体的速度方向时刻在变化,加速度的方向也时刻在变化。(×)
3.做平抛运动的物体初速度越大,水平位移越大。(×)
4.做平抛运动的物体,初速度越大,在空中飞行时间越长。(×)
5.从同一高度平抛的物体,不计空气阻力时,在空中飞行的时间是相同的。(√)
6.无论平抛运动还是斜抛运动,都是匀变速曲线运动。(√)
二、经典小题速练
1.(鲁科版教材原题改编)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
解析:C 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,落地点是等间距的,故选项C正确,A、B、D均错误。
2.(人教版教材原题改编)为践行新形势下的强军目标,在某次军事演习中,水平匀速飞行的无人机在斜坡底端A的正上方投弹,炸弹垂直击中倾角为θ=37°、长为L=300 m的斜坡的中点P,如图,若sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,则无人机距A点的高度h和飞行的速度v分别为( )
A.h=170 m v=30 m/s
B.h=135 m v=40 m/s
C.h=80 m v=30 m/s
D.h=45 m v=40 m/s
解析:A 根据速度的分解有tan θ==,x=cos 37°=vt,联立解得t=4 s,v=30 m/s;则炸弹竖直位移为y=gt2=80 m,故无人机距A点的高度h=y+sin θ=170 m,故选项A正确。
考点一 平抛运动的基本规律(基础考点)
1.平抛(或类平抛)运动所涉及物理量的特点
物理量
公式及图示
决定因素
飞行时间
t=
取决于下落高度h和重力加速度g,与初速度v0无关
水平射程
x=v0t=v0
由初速度v0、下落高度h和重力加速度g共同决定
落地速度
v==
与初速度v0、下落高度h和重力加速度g有关
速度改变量
由重力加速度g和时间间隔Δt共同决定,Δv=gΔt,方向恒为竖直向下
2.平抛(类平抛)运动的两个重要推论
(1)做平抛(或类平抛)运动的物体任一时刻的瞬时速度的反向延长线一定能过此时水平位移的中点,如图甲所示,B是OC的中点。
甲 乙
(2)做平抛(或类平抛)运动的物体在任一时刻(任一位置处),设其速度方向与水平方向的夹角为θ,位移与水平方向的夹角为α,如图乙所示,则tan θ=2tan α。
1.(平抛运动的特点)对于做平抛运动的物体,下列说法中正确的是( )
A.物体落地时的水平位移与初速度无关
B.初速度越大,物体在空中运动的时间越长
C.物体落地时的水平位移与抛出点的高度及初速度有关
D.在相等的时间内,物体速度的变化量不相同
解析:C 根据平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,由位移时间公式得h=gt2,解得运动时间为t= ,做平抛运动的时间是由物体所处的高度决定的,与初速度无关,根据运动学公式,可得物体落地时的水平位移x=v0t=v0 ,所以落地时的水平位移由初速度和所处高度决定,故A、B错误,C正确;由于做平抛运动的物体只受重力的作用,加速度为重力加速度g,根据公式Δv=gΔt,可知在相等的时间内,物体速度的变化量是相同的,故D错误。
2.(类平抛运动)如图所示的光滑斜面长为l,宽