第5章 第4节 抛体运动的规律（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理必修第二册（人教版2019）

抛体运动 第五章 第4节　抛体运动的规律 返回目录 物理　必修第二册 　 课前　教材预案 课堂　深度探究 课末　随堂演练 课时作业(五) 课前　教材预案 知识点1　平抛运动的速度 返回目录 物理　必修第二册 　 0 匀速直 线 v0 g 0 自由落体 gt 返回目录 物理　必修第二册 　 知识点2　平抛运动的位移与轨迹 v0t 抛物线 返回目录 物理　必修第二册 　 知识点3　一般的抛体运动 匀速直线 v0cos θ v0sin θ 返回目录 物理　必修第二册 　 √ × × × 5 m/s 4 m/s 返回目录 物理　必修第二册 　 课堂　深度探究 考点1　对平抛运动的理解 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 考点2　平抛运动规律的应用 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 考点3　一般的抛体运动 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 课末　随堂演练 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 返回目录 物理　必修第二册 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 [学习目标] 1.知道平抛运动的受力特点，理解平抛运动时匀变速曲线运动(物理观念).2.理解平抛运动的规律，知道其轨迹是抛物线(物理观念).3.掌握平抛运动的处理方法，会确定平抛运动的速度和位移(科学思维).4.了解斜抛运动的处理方法(科学思维)． 以速度v0沿水平方向抛出一物体，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，建立如图所示的平面直角坐标系． (1)水平方向：不受力，加速度是______，水平方向为_________运动，vx＝________. (2)竖直方向：只受重力，所以a＝______；竖直方向的初速度为______，所以竖直方向为____________运动，vy＝________. (3)合速度 大小：v＝_______________＝； 方向：tan θ＝______＝______(θ是v与水平方向的夹角)． 1．水平位移：x＝__________. ① 2．竖直位移：y＝____________. ② 3．轨迹方程：由①②两式消去时间t，可得平抛运动的轨迹方程为y＝eq \f(g,2v\o\al(2,0))x2，由此可知平抛运动的轨迹是一条__________. gt2 物体被抛出时的速度v0沿斜上方或斜下方时，物体做斜抛运动(设v0与水平方向夹角为θ)． (1)水平方向：物体做____________运动，初速度v0x＝_________________. (2)竖直方向：物体做竖直上抛或竖直下抛运动，初速度v0y＝_________________.如图所示． INCLUDEPICTURE"23QWLBX2-061.TIF" 　　 1．判断下列说法的正误． (1)做抛体运动的物体只受重力，所以加速度保持不变．(　 　) (2)做平抛运动的物体初速度越小，下落得越慢．(　 　) (3)平抛运动的合位移的方向与合速度的方向一致．(　 　) (4)做平抛运动的物体，下落时间越长速度越大．(　 　) 2．一物体以3 m/s的速度水平抛出，0.4 s后，物体的速度大小为_____________，在这段时间内物体的速度的变化量为_____________. 【情境导学】 如图所示，球场上，运动员从某一高度以某一水平速度击出网球，不计空气阻力． (1)网球击出后，受力情况怎样？其加速度的大小和方向是怎样的？ (2)网球的运动是匀变速运动，还是变加速运动？ 提示　(1)只受重力；加速度大小为g，方向竖直向下． (2)网球运动过程中，加速度是不变的，所以网球的运动是匀变速曲线运动． 1．平抛运动的性质：加速度为g的匀变速曲线运动． 2．平抛运动的特点 【例题1】 (多选)关于平抛运动，下列说法正确的是(　　) A．它是加速度不变的匀变速曲线运动 B．它是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动的合运动 C．它是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀速直线运动的合运动 D．它是速度大小不变的曲线运动 思维导引：做平抛运动的物体，其水平方向的分运动为匀速直线运动，竖直方向的分运动为初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动． 答案　AB 解析　平抛运动只受重力，所以平抛运动是加速度不变的匀变速曲线运动，选项A正确；平抛运动在水平方向上不受力，做匀速直线运动，在竖直方向上初速度为零，仅受重力，做自由落体运动，选项B正确，C错误；平抛运动的速度大小和方向都发生改变，选项D错误． 【变式1】 关于平抛运动，下列说法正确的是(　　) A．平抛运动是一种不受任何外力作用的运动 B．平抛运动是曲线运动，它的速度方向不断改变，不可能是匀变速运动 C．平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 D．平抛运动的物体质量越小，落点就越远，质量越大，落点就越近 答案　C 解析　做平抛运动的物体除了受自身重力外，不受其他外力，选项A错误；平抛运动轨迹是抛物线，它的速度方向不断改变，物体的加速度是重力加速度，故平抛运动是匀变速曲线运动，选项B错误；平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，选项C正确；平抛运动的运动情况与物体的质量无关，选项D错误． 【情境导学】 如图所示，用枪水平地射击一个靶子(忽略空气阻力)，设子弹从枪口水平射出的瞬间，靶子从静止开始自由下落，子弹能射中靶子吗？为什么？ 提示　能够射中．子弹做平抛运动，其竖直方向做自由落体运动，相同时间内子弹与靶子下落的高度相同，故能够射中靶子． 1．平抛运动的研究方法 (1)把平抛运动分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动． (2)分别运用两个分运动的运动规律去求分速度、分位移等，再合成得到平抛运动的速度、位移等． 2．平抛运动的规律 (1)平抛运动的时间：t＝，只由高度决g定，与初速度无关． (2)水平位移(射程)：x＝v0t＝v0，由初速度和高度共同决定． (3)落地速度：v＝＝，与水平方向的夹角为θ，tan θ＝＝，落地速度由初速度和高度共同决定． 【例题2】 从某一高度处水平抛出一物体，它落地时速度是50 m/s，方向与水平方向成53°角．(不计空气阻力，g取10 m/s2，cos 53°＝0.6，sin 53°＝0.8)求： (1)抛出点的高度和水平射程； (2)抛出后3 s末的速度大小； (3)抛出后3 s内的位移大小． 思维导引：由速度关系列式求出水平方向和竖直方向上的速度增加量，运用平抛运动的规律列式求解相关物理量． 解析　(1)设落地时竖直方向的速度为vy，水平速度为v0，则有 vy＝vsin 53°＝50×0.8 m/s＝40 m/s， v0＝vcos 53°＝50×0.6 m/s＝30 m/s， 抛出点的高度为h＝＝80 m， 水平射程x＝v0t＝v0·＝30× m＝120 m. (2)设抛出后3 s末的速度为v3，则 竖直方向的分速度vy3＝gt3＝10×3 m/s＝30 m/s， v3＝＝m/s＝30 m/s. (3)抛出后3 s内物体的水平位移x3＝v0t3＝30×3 m＝90 m， 竖直方向的位移y3＝gt＝×10×32 m＝45 m， 故物体在3 s内的位移 l＝＝ m＝45 m. 答案　(1)80 m　120 m　(2)30 m/s　(3)45 m 【变式2】 如图所示，从地面上方某点，将一小球以5 m/s的初速度沿水平方向抛出，小球经过1 s落地．不计空气阻力，g取10 m/s2，则可求出(　　) A．小球抛出时离地面的高度是5 m B．小球从抛出点到落地点的水平位移大小是6 m C．小球落地时的速度大小是15 m/s D．小球落地时的速度方向与水平地面成30°角 答案　A 解析　由题意得小球抛出时离地面的高度为h＝gt2＝5 m，选项A正确；小球从抛出点到落地点的水平位移大小为x＝v0t＝5 m，选项B错误；小球落地时的速度大小为v＝＝5 m/s，选项C错误；设小球落地时的速度方向与水平地面夹角为θ，则tan θ＝＝2，故θ不等于30°，选项D错误． 【情境导学】 体育运动中投掷的链球、铅球、铁饼、标枪等(如图所示)，都可以看作是斜上抛运动． 以抛出的铅球为例； (1)铅球离开手后，如不考虑空气阻力，其受力情况、速度有何特点？ (2)铅球在最高点的速度是零吗？ 提示　(1)不考虑空气阻力，铅球在水平方向不受力，在竖直方向只受重力，加速度为g，其初速度不为零，初速度方向斜向上方． (2)不是．由于铅球在水平方向做匀速运动，所以铅球在最高点的速度等于水平方向的初速度． 以斜上抛运动为例，如图所示． 1．斜抛运动的速度 水平速度：vx＝v0x＝v0cos θ. 竖直速度：vy＝v0y－gt＝v0sin θ－gt. 2．斜抛运动的位移 水平位移：x＝v0xt＝v0tcos θ. 竖直位移：y＝v0tsin θ－gt2. 3．分析思路：一般抛体运动问题的处理方法和平抛运动的处理方法相同，都是将运动分解为两个方向的简单的直线运动，分别为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动． 【例题3】 如图所示，“跳一跳”游戏需要操作者控制棋子离开平台时的速度，使其能跳到旁边等高平台上．棋子在某次跳跃过程中的轨迹为抛物线，经最高点时速度为v0，此时离平台的高度为h.棋子质量为m，空气阻力不计，重力加速度为g.则此跳跃过程(　　) A．所用时间t＝ B．水平位移大小x＝2v0 C．初速度的竖直分量大小为2 D．初速度大小为 思维导引：(1)将斜抛运动分解为竖直方向的运动和水平方向的运动；(2)水平方向仍为匀速直线运动，竖直方向为初速度不为0、加速度为g的匀变速运动；(3)利用运动的合成与分解求解． 答案　B 解析　竖直方向由h＝gt2可得t＝，该斜抛运动等效为两个完全相同的平抛运动，时间是t的2倍，选项A错误；水平位移x＝2v0，选项B正确；初速度的竖直分量大小为gt＝，选项C错误；利用速度的合成规则，可得初速度大小为，选项D错误． 斜抛运动的分析技巧 1．斜上(下)抛运动问题可用运动的合成与分解进行分析，即分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上(下)抛运动． 2．对斜上抛运动 (1)运动时间及射高由竖直分速度决定，射程由水平分速度和抛射角决定． (2)由抛出点到最高点的过程可逆向看作平抛运动来分析． 【变式3】 如图所示，从水平地面上同一位置抛出两小球A、B，分别落在地面上的M、N两点，两球运动的最大高度相同．空气阻力不计，则(　　) A．B的加速度比A的加速度大 B．B的飞行时间比A的飞行时间长 C．B落地时的速度比A落地时的速度大 D．B在最高点的速度与A在最高点的速度相等 答案　C 解析　A和B的加速度均等于重力加速度，即B的加速度等于A的加速度，选项A错误；两球都做斜抛运动，竖直方向的分运动是竖直上抛运动，根据运动的对称性可知，两球上升和下落的时间相等，而下落过程，根据t＝，知下落时g相等，则两球飞行的时间相等，选项B错误；两球的飞行时间相等，A的水平位移小于B的水平位移，则A的水平速度小，最高点只有水平速度，故最高点A的速度比B的速度小，选项D错误；落地时根据vy＝，知A和B的竖直分速度一样大，B的水平分速度比A的水平分速度大，根据v＝可知，B落地时的速度比A落地时的速度大，选项C正确 1．(平抛运动的理解)在地面上方某点将一小球以一定的初速度沿水平方向抛出，不计空气阻力，则小球在随后的运动过程中(　　) A．速度和加速度都在不断变化 B．速度与竖直方向的夹角不变 C．位移与竖直方向的夹角不变 D．在相等的时间间隔内，速度的变化量相等 答案　D 解析　平抛运动的物体的加速度恒定不变，速度方向时刻变化，选项A错误；由于竖直分速度一直增大，而水平分速度不变，故合速度的方向逐渐由水平变为接近竖直，故速度与竖直方向的夹角越来越小，选项B错误；设位移与竖直方向的夹角为α，则有tan α＝＝＝，随时间t增大，tan α减小，故位移与竖直方向的夹角减小，选项C错误；平抛运动的加速度不变，做匀变速运动，由Δv＝gΔt知，在相等时间内速度变化量的大小相等，方向相同(均为竖直向下)，选项D正确． 2．(斜抛运动的理解)做斜抛运动的物体，到达最高点时(　　) A．速度为零，加速度不为零 B．速度为零，加速度也为零 C．速度不为零，加速度也不为零 D．速度不为零，加速度为零 答案　C 解析　做斜抛运动的物体到达最高点时，竖直分速度为零，水平分速度不为零，运动过程中始终仅受重力作用，所以有竖直向下的重力加速度g，选项C正确． 3．(平抛运动规律的应用)如图所示，A、B两个小球在同一竖直线上，离地高度分别为2h和h，将两球水平抛出后，两球落地时的水平位移大小之比为1∶2，不计空气阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) A．A、B两球的初速度大小之比为1∶4 B．A、B两球的初速度大小之比为1∶ C．若两球同时落地，则两球抛出的时间差为(－1) D．若两球同时抛出，则落地的时间差为 答案　C 解析　小球做平抛运动，竖直方向有H＝gt2，则运动时间t＝，所以A球的运动时间tA＝＝，B球的运动时间tB＝，所以tA∶tB＝∶1，由x＝v0t得v0＝，结合两球落地时的水平位移之比xA∶xB＝1∶2，可知A、B两球的初速度大小之比为1∶2，选项A、B错误；若两球同时落地，则两球抛出的时间差Δt＝tA－tB＝(－1)，选项C正确；若两球同时抛出，则落Δt′＝tA－tB＝(－1)，选项D错误． 4．如图所示，一位初中生将一个质量为m＝2 kg的实心球抛出，球离手时距地面高度约为h＝1.8 m，离手瞬间初速度约为v0＝8 m/s，球到达最高点O时的速度约为v＝6 m/s，忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2.求： (1)O点离地面的高度H； (2)球到达O点后的运动过程中，平抛落地点与O点的水平距离s. 解析　(1)忽略空气阻力，小球水平方向做匀速直线运动，当球到达最高点时，其竖直方向的速度为零，此时小球的水平速度为v＝6 m/s， 则竖直初速度为vy＝＝2 m/s， 小球竖直上升的高度为Δh＝＝1.4 m， O点离地面的高度H＝h＋Δh＝3.2 m. (2)球到达O点后做平抛运动，则由H＝gt2， 可知t＝＝0.8 s， 则水平距离s＝vt＝4.8 m. 答案　(1)3.2 m　(2)4.8 m $$