内容正文:
物理 必修第二册(人教)
第五章
抛体运动
课程阶段总结(五) 抛体运动
知识体系建构·关键理清
学科素养提升·整合培优
一、投掷飞镖
投掷飞镖的靶上共标有10环,第10环的半径最小。现有一靶的第10环的半径为1 cm,第9环的半径为2 cm……依次类推。
[例1]若靶的半径为10 cm,在进行飞镖训练时,人离靶的距离为5 m,将飞镖对准第10环中心以水平速度v投出,不计空气阻力,g取10 m/s2。下列说法中正确的是( )
A.当v>50 m/s时,飞镖将射中第8环线以内
B.当v=50 m/s时,飞镖将射中第5环线
C.若要击中靶子,飞镖的速度v至少为25 eq \r(2) m/s
D.若要击中第10环的线内,飞镖的速度v至少为50 eq \r(2) m/s
解析:选C。当v=50 m/s时,飞镖运动的时间t1= eq \f(x,v) =0.1 s,则飞镖在竖直方向上的位移y= eq \f(1,2) gt12=0.05 m=5 cm,飞镖将射中第6环线,当v>50 m/s时,飞镖将射中第6环的线内,故A、B错误;若要击中靶子,飞镖运动过程中下降的高度不能超过0.1 m,根据h= eq \f(1,2) gt2得最长运动时间t2= eq \f(\r(2),10) s,则飞镖的速度至少为v= eq \f(5,\a\vs4\al(\f(\r(2),10))) m/s=25 eq \r(2) m/s,C正确;若要击中第10环的线内,则飞镖运动过程中下降的高度不能超过0.01 m,根据h= eq \f(1,2) gt2得,最长运动时间t3= eq \f(\r(5),50) s,则飞镖的速度至少为v= eq \f(5,\a\vs4\al(\f(\r(5),50))) m/s=50 eq \r(5) m/s,D错误。
二、刀削面
刀削面是山西省的一种特色传统面食,为“中国十大面条”之一。刀削面流行于山西省及其周边地区,据传是唐朝驸马柴绍始创,各种口味的臊子、调料食用,以山西大同刀削面最为著名。山西刀削面中厚边薄,形似柳叶;入口外滑内筋,软而不粘,越嚼越香。
[例2]刀削面传统的操作手法是一手托面一手拿刀,直接将面削到开水锅里。如图所示,小面片刚被削离时距开水锅的高度为h,与锅沿的水平距离为L,锅的半径也为L,将削出的小面片的运动视为平抛运动,且小面片都落入锅中,重力加速度为g,则下列关于所有小面片在空中运动的描述正确的是( )
A.掉落位置不相同的小面片,运动的时间也不相同
B.掉落位置不相同的小面片,速度的变化量都相同
C.落入锅中时,最大速度是最小速度的3倍
D.若初速度为v0,则L eq \r(\f(g,2h)) <v0<2L eq \r(\f(g,2h))
解析:选B。每片面做平抛运动的高度相同,竖直方向上根据公式h= eq \f(1,2) gt2,可知运动的时间都相同,故A错误;根据Δv=gt可知,下落时间相等,则速度的变化量都相同,故B正确;落入锅中时,最大水平速度v0max= eq \f(3L,t) ,最小水平速度v0min= eq \f(L,t) ,合速度v= eq \r(v02+(gt)2) ,其中t= eq \r(\f(2h,g)) ,则最大速度不是最小速度的3倍,初速度为v0的范围为L eq \r(\f(g,2h)) <v0<3L eq \r(\f(g,2h)) ,故C、D错误。
三、排球运动
排球(volleyball)是球类运动项目之一,球场为长方形,中间隔有高网,比赛双方(每方六人)各占球场的一方,球员用手把球从网上空打来打去。
[例3]排球场总长18 m,网高2 m,如图所示。设对面飞来一球,刚好在3 m线正上方被我方运动员后排强攻击回。假设排球被击回的初速度方向是水平的,可以认为排球被击回时做平抛运动,g取10 m/s2。若击球的高度h=2.5 m,球击回的水平速度与底线垂直,球既不能触网又不能出底线或压线,则球被击回的水平速度应在什么范围内?
解析:如图所示,设球刚好触网,此过程球的水平射程x1=3 m
球下落高度Δh=h-h1=(2.5-2) m=0.5 m
竖直方向Δh= eq \f(1,2) gt12
所以球飞行时间t1= eq \r(\f(2Δh,g)) = eq \f(\r(10),10) s
水平方向x1=v1t1,得v1= eq \f(x1,t1) =3 eq \r(10) m/s;
设球恰好落在底线上,此过程球的水平射程x2=12 m,球下落高度h=2.5 m
竖直方向h= eq \f(1,2) gt22
球飞行时间t2= eq \r(\f(2h,g)) = eq \r(\f(2×2.5,10)) s= eq \f(\r(2),2) s
水平