内容正文:
第五单元 抛体运动 讲
要点一:曲线运动
1、速度的方向:质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向.
2、运动的性质:做曲线运动的物体,速度的方向时刻在改变,所以曲线运动一定是变速运动.
3、曲线运动的条件:
4、合力方向与轨迹的关系
无力不拐弯,拐弯必有力.曲线运动轨迹始终夹在合力方向与速度方向之间,而且向合力的方向弯曲,或者说合力的方向总是指向曲线的“凹”侧.
5、合力方向与速率变化的关系
(1)当合力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体的速率增大.
(2)当合力方向与速度方向的夹角为钝角时,物体的速率减小.
(3)当合力方向与速度方向垂直时,物体的速率不变.
要点二:位移和速度的合成与分解
1.合运动和分运动:一个物体同时参与两种运动时,这两种运动是分运动,而物体的实际运动叫做合运动.
2.位移的合成与分解:一个物体同时发生两个方向的分位移与这个物体的合位移的效果可以相互替代.由分位移求合位移叫做位移的合成;由合位移求分位移叫做位移的分解.位移的合成与分解遵循矢量合成的平行四边形定则.
3.速度的合成与分解:物体同时发生的两个方向上的分速度与这个物体的合速度的效果也可以相互替代,速度的合成与分解也遵循平行四边形定则.
注:合运动与分运动的关系
(1)等时性:合运动与分运动经历的时间相等,即同时开始,同时进行,同时停止.
(2)独立性:一个物体同时参与了几个分运动,各分运动独立进行、互不影响,因此在研究某个分运动时,就可以不考虑其他分运动,就像其他分运动不存在一样.
(3)等效性:各分运动的相应参量叠加起来与合运动的参量相同.
3.合运动性质的判断
分析两个直线分运动的合运动的性质时,应先根据平行四边形定则,求出合运动的合初速度V0和合加速度a,然后进行判断.
(1)判断是否做匀变速运动
①若a=0时,物体沿合初速度v0的方向做匀速直线运动.
②若a≠0且a恒定时,做匀变速运动.
③若a≠0且a变化时,做非匀变速运动.
(2)判断轨迹的曲直
①若a与速度共线,则做直线运动.
②若a与速度不共线,则做曲线运动.
要点三:小船渡河问题
小船渡河问题一般有渡河时间最短和航程最短两类问题:
1.关于最短时间,可根据运动等时性原理由船对静水的分运动时间来求解,由于河宽一定,当船对静水速度垂直河岸时,如图所示,垂直河岸方向的分速度最大,所以必有
2.关于最短航程,一般考察水流速度小于船对静水速度的情况较多,此种情况船的最短航程就等于河宽d,此时船头指向应与上游河岸成θ角,如图所示,且;若,则最短航程,此时船头指向应与上游河岸成θ′角,且.
要点四:关联物体速度的分解
绳、杆等连接的两个物体在运动过程中,其速度通常是不一样的,但两者的速度是有联系的(一般两个物体沿绳或杆方向的速度大小相等),我们称之为“关联”速度.解决此类问题的一般步骤如下:
第一步:先确定合运动,物体的实际运动就是合运动.
第二步:确定合运动的两个实际作用效果,一是沿牵引方向的平动效果,改变速度的大小;二是沿垂直于牵引方向的转动效果,改变速度的方向.
第三步:按平行四边形定则进行分解,作好运动矢量图.
第四步:根据沿绳或杆牵引方向的速度相等列方程.
例如,小车通过跨过滑轮的绳牵引小船B,某一时刻绳与水平方向的夹角为θ,如图所示.
小船速度vB有两个效果(两个分运动):一是沿绳方向的平动,二是垂直绳方向的转动.将vB沿着这两个方向分解,其中v1=vBcos θ=vA,v2=vBsin θ.
要点五:实验:探究平抛运动的特点
一、描绘平抛运动的轨迹
1.实验器材
斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、坐标纸、铁架台.
2.实验步骤
(1)按图甲所示安装实验装置,使斜槽末端水平(小球在斜槽末端点恰好静止)
(2)以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O,过O点画出竖直的y轴和水平的x轴.
(3)使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,把笔尖放在小球可能经过的位置上,如果小球运动中碰到笔尖,就用铅笔在该位置画上一点.用同样方法,在小球运动路线上描下若干点.
(4)将白纸从木板上取下,从O点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线,如图乙所示.
3.注意事项
(1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平(将小球放在斜槽末端水平部分,若小球静止,则斜槽末端水平).
(2)方木板必须处于竖直平面内,固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直.
(3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放.
(4)坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时球心在木板上的投影点.
(5)小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜.
4.频闪照相法
数码相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片,将照片上不同