内容正文:
5.5 斜抛运动
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学习目标
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课程标准
学习目标
体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想。能分析生产生活中的抛体运动。
1、知道抛体运动的受力特点,会用运动合成与分解的方法对斜抛运动进行理论分析。
2、理解斜抛运动的规律,知道斜抛运动的轨迹是抛物线,会计算斜抛运动的速度及位移,会解决与斜抛运动相关的实际问题。
3、能够用等效替代的思想和“化繁为简”的思想来研究一般的抛体运动。
4、通过斜抛运动的知识解决和解释自然、生活和生产中的例子,认识到斜抛运动的普遍性,体会物理学的应用价值。
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预习导学
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(1) 课前研读课本,梳理基础知识:
一、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
斜抛运动可以分解为水平方向的 运动和竖直方向的 运动。
(1)水平方向:v0x= ,F合x=0;
(2)竖直方向:v0y= ,F合y=mg。
3.性质:斜抛运动是加速度为g的 曲线运动,运动轨迹是 。
4.具体规律:在水平方向,物体的位移和速度分别为
x=v0xt=
vx=v0x=
在竖直方向,物体的位移和速度分别为
y=v0yt-gt2=
vy=v0y-gt=
二、斜抛运动中的极值
在最高点,vy=0,由④式得到t=
将⑤式代入③式得物体的射高ym=
物体落回与抛出点同一高度时,有y=0,
由③式得总时间t总=
将⑦式代入①式得物体的射程xm=
当θ= 时,sin 2θ最大,射程最大.
所以对于给定大小的初速度v0,沿θ=45°方向斜向上抛出时,射程最大.
三、逆向思维法处理斜抛问题
对斜上抛运动,从抛出点到最高点的运动可逆过程分析,看成平抛运动,分析完整的斜上抛运动,还可根据对称性求解某些问题.
(二)即时练习:
【小试牛刀1】全国多地在欢迎抗疫英雄凯旋时举行了“飞机过水门”的最高礼仪,寓意为“接风洗尘”。某次仪式中,两条水柱分别从飞机的左、右两辆大型消防车上相对斜向上射出,两水柱射出与水平方向的夹角分别为45°与30°(如图所示),两水柱恰好在最高点相遇,不计空气阻力和水柱间的相互影响,则两水柱射出时速度大小之比为( )。
A. B.
C. D.
【小试牛刀2】一位网球运动员以拍击球,使网球沿水平方向飞出,第一只球落在自己一方场地的B点,弹跳起来后,刚好擦网而过,落在对方场地的A点处,如图所示,第二只球直接擦网而过,也落在A点处,设球与地面的碰撞过程没有能量损失,且运动过程不计空气阻力,则两只球飞过球网C处时水平速度之比为( )
A.1∶1 B.1∶3 C.3∶1 D.1∶9
【小试牛刀3】(2021年浙江选考)某一滑雪运动员从滑道滑出并在空中翻转时经多次曝光得到的照片如图所示,每次曝光的时间间隔相等。若运动员的重心轨迹与同速度不计阻力的斜抛小球轨迹重合,A、B、C和D表示重心位置,且A和D处于同一水平高度。下列说法正确的是( )。
A.相邻位置运动员重心的速度变化相同
B.运动员在A、D位置时重心的速度相同
C.运动员从A到B和从C到D的时间相同
D.运动员重心位置的最高点位于B和C中间
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题型精讲
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【题型一】对比问题
【典型例题1】(2021·江苏高考)如图所示,A、B两篮球从相同高度同时抛出后直接落入篮筐,落入篮筐时的速度方向相同,下列判断正确的是( )
A.A比B先落入篮筐
B.A、B运动的最大高度相同
C.A在最高点的速度比B在最高点的速度小
D.A、B上升到某一相同高度时的速度方向相同
【典型例题2】如图所示,两人各自用吸管吹黄豆,甲黄豆从吸管末端P点水平射出的同时乙黄豆从另一吸管末端M点斜向上射出,经过一段时间后两黄豆在N点相遇,曲线1和2分别为甲、乙黄豆的运动轨迹。若M点在P点正下方,M点与N点位于同一水平线上,且PM长度等于MN的长度,不计空气阻力,可将黄豆看成质点,则( )
A.两黄豆相遇时甲的速度与水平方向的夹角的正切值为乙的2倍
B.甲黄豆在P点的速度与乙黄豆在最高点的速度不相等
C.两黄豆相遇时甲的速度大小为乙的2倍
D.乙黄豆相对于M点上升的最大高度为PM长度的一半
【对点训练1】 有A、B两小球,B的质量为A的两倍,现将它们以相同速率沿同一方向抛出,不计空气阻力,如图所示,①为A的运动轨迹,则B的运动轨迹是( )
A.① B.②
C.③ D.④