第一章 抛体运动 章末素养提升-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高一物理必修第二册教师用书（教科版2019）

章末素养提升 物理 观念 曲线运动 定义 物体运动的轨迹是曲线的运动 特点 ①轨迹是曲线；②曲线运动的速度方向时刻在改变；③曲线运动一定是变速运动 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 做曲线运 动的条件 当运动物体所受合外力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动 运动的合 成与分解 由分运动求合运动的过程，叫作运动的合成 由合运动求分运动的过程，叫作运动的分解 运动的合成与分解遵循平行四边形定则 物理 观念 抛体运动 定义 以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力作用，这时的运动叫作抛体运动 分类 ①竖直上抛；②竖直下抛；③平抛；④斜抛 平抛运动 定义 初速度沿水平方向的抛体运动 特点 ①初速度沿水平方向；②只受重力作用 性质 加速度为g的匀变速曲线运动 规律 ①在水平方向上的分运动是匀速直线运动 ②在竖直方向上的分运动是自由落体运动 两个重 要推论 做平抛运动的物体在任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过水平位移的中点 做平抛运动的物体在某时刻，设其速度与水平方向的夹角为θ，位移与水平方向的夹角为α，则tan θ=2tan α 类平抛运动 合外力恒定且垂直于初速度方向的运动都可以称为类平抛运动 科学 思维 物理建模 将运动分解为沿合力方向的匀加速直线运动和垂直合力方向的匀速直线运动，两个分运动彼此独立、互不影响，且与合运动具有等时性 通过分解平抛运动，加强“化曲为直、化繁为简”的思想 逆向思维解决抛体运动 把运动过程的“末态”当成“初态”来反向研究问题的方法 逻辑推理 有约束条件的平抛运动 平抛运动的临界问题 抛体运动规律的综合应用 科学 探究 1.参与小船渡河、蜡块运动的探究，体验科学探究的一般过程 2.利用描点法或频闪技术得到运动轨迹 3.通过合作探究平抛运动的规律，培养探究精神和合作精神 科学 态度 与责任 1.通过平抛运动规律的实践应用，意识到物理规律在现实生活中的重要作用，增强知识与实际生活联系的能力，增强对物理学习的兴趣，体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦 2.逐步树立严谨科学的实验态度和正确的人生观 　　　　　　　　　　　　　　　　 例1　(2023·聊城市高一期末)如图所示为我国无人机“翼龙”飞行时的照片。无人机巡航时水平分速度为40 m/s，竖直分速度为0。无人机接收到动作指令后立即在竖直方向上做匀加速直线运动，在水平方向上仍以40 m/s的速度做匀速直线运动。以无人机接收到动作指令为计时起点，当无人机运动的水平位移为160 m时，其竖直位移也为160 m，关于这一过程，下列说法正确的是(　　) A.无人机的运动轨迹为直线 B.无人机运动的时间为8 s C.无人机的加速度大小为20 m/s2 D.此时无人机的速度大小为80 m/s 答案　C 解析　无人机水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动，其合运动的轨迹为曲线，A错误；水平方向满足x=vt，解得运动的时间为t=4 s，B错误；竖直方向满足y=at2，解得a=20 m/s2，C正确；vy=at=80 m/s，v合==40 m/s，故D错误。 例2　(2023·成都七中校考)如图甲所示，平抛运动可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；如图乙所示，斜抛运动也可以分解为沿初速度v2方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。两种运动的起点、终点相同，运动时间分别为t1、t2，分析两种分解方式的位移矢量三角形，可得=(　　) A. B. C. D.1 答案　A 解析　由平抛运动规律可知xABsin 30°=g，斜抛运动分解为沿初速度v2方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，由几何关系可知竖直方向的自由落体高度等于xAB，有xAB=g，比较可得=，故选A。 例3　(2023·四川眉山高一期中)如图所示，a、b两小球分别从半圆轨道顶端和斜面顶端以大小相等的初速度同时水平抛出，已知半圆轨道的半径与斜面竖直高度相等，斜面底边长是其竖直高度的2倍，若小球b能落到斜面上，则(　　) A.a、b两球不可能同时落在半圆轨道和斜面上 B.改变初速度的大小，b球速度方向和斜面的夹角可能变化 C.改变初速度的大小，a球可能垂直撞在半圆轨道上 D.a、b两球同时落在半圆轨道和斜面上时，两球的速度方向垂直 答案　D 解析　将半圆轨道和斜面重合在一起，如图甲所示，设交点为A，如果初速度合适，可使小球做平抛运动落在A点，即两球可能同时落在半圆轨道和斜面上。若两球同时落在半圆轨道和斜面上，则b球落在斜面上时，速度偏向角φb的正切值为位移偏向角θb正切值的2倍，即tan φb=2tan θb=2×=1，可得φb=45°，即b球的速度方向与水平方向成45°角，此时a球落在半圆轨道上，a球的速度方向与水平方向成45°角，故两球的速度方向垂直，故A错误，D正确；改变初速度的大小，b球位移偏向角不变，则速度偏向角也不变，即b球的速度方向和斜面的夹角不变，故B错误；若a球垂直撞在半圆轨道上，如图乙所示， 则此时a球的速度方向的反向延长线过半圆轨道的圆心，且有tan φ=tan 2θ>2tan θ，与平抛运动规律矛盾，a球不可能垂直撞在半圆轨道上，故C错误。 例4　(2024·湖北卷)如图所示，有五片荷叶伸出荷塘水面，一只青蛙要从高处荷叶跳到低处荷叶上。设低处荷叶a、b、c、d和青蛙在同一竖直平面内，a、b高度相同，c、d高度相同，a、b分别在c、d正上方。将青蛙的跳跃视为平抛运动，若以最小的初速度完成跳跃，则它应跳到(　　) A.荷叶a B.荷叶b C.荷叶c D.荷叶d 答案　C 解析　青蛙做平抛运动，水平方向为匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动，则有x=vt，h=gt2，可得v=x 因此水平位移越小，竖直高度越大，初速度越小，因此它应跳到荷叶c上面。故选C。 例5　(2023·绵阳市高一校考)某同学利用风洞实验来研究小球运动的规律。在风洞中把小球(视为质点)从A点斜向右上方抛出，初速度大小为v0=10 m/s，与水平方向的夹角为θ=37°，经过一段时间小球落到与A点等高的B点。小球运动过程中受到的风力大小恒为重力的0.2倍，方向始终竖直向下。已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，取g=10 m/s2。求： (1)小球从A点运动到B点所用的时间t； (2)A、B之间的距离d和小球运动过程中上升的最大高度h。 答案　(1)1 s　(2)8 m　1.5 m 解析　(1)竖直方向上，根据牛顿第二定律可得mg+f=ma，f=0.2mg 解得竖直方向加速度大小为a=12 m/s2 以竖直向上为正方向，则小球在A点沿竖直方向的速度为vy1=v0sin θ 根据对称性可知，小球在B点沿竖直方向的速度为vy2=-v0sin θ 因此vy2-vy1=-at 解得t=1 s (2)从A到B，在水平方向上，满足d=v0cos θ·t=8 m 从A到最高点，根据对称性，时间为，则 h=v0sin θ·-a()2=1.5 m。 学科网（北京）股份有限公司 $$ DIYIZHANG 第一章 章末素养提升 1 再现 素养知识 物理 观念 曲线 运动 定义 物体运动的 是 的运动 特点 ①轨迹是 ；②曲线运动的 时刻在改变； ③曲线运动一定是 运动 速度的方向 质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的________ 做曲线运 动的条件 当运动物体所受合外力的方向与它的速度方向________ 时，物体做曲线运动 运动的合成与分解 由分运动求合运动的过程，叫作运动的合成 由合运动求分运动的过程，叫作运动的分解 运动的合成与分解遵循_______________ 轨迹 曲线 曲线 速度方向 变速 切线方向 不在同一 直线上 平行四边形定则 物理 观念 抛体运动 定义 以 将物体抛出，在空气阻力 的情况下，物体只受 作用，这时的运动叫作抛体运动 分类 ①竖直上抛；②竖直下抛；③平抛；④斜抛 平抛运动 定义 初速度沿 方向的抛体运动 特点 ①初速度沿 方向；②只受 作用 性质 加速度为g的 曲线运动 规律 ①在水平方向上的分运动是 运动 ②在竖直方向上的分运动是 运动 一定的速度 可以忽略 重力 水平 水平 重力 匀变速 匀速直线 自由落体 物理 观念 平抛运动 两个重要推论 做平抛运动的物体在任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过水平位移的中点 做平抛运动的物体在某时刻，设其速度与水平方向的夹角为θ，位移与水平方向的夹角为α，则___________ 类平抛运动 合外力 且 于初速度方向的运动都可以称为类平抛运动 tan θ=2tan α 恒定 垂直 科学 思维 物理建模 将运动分解为沿合力方向的匀加速直线运动和垂直合力方向的匀速直线运动，两个分运动彼此独立、互不影响，且与合运动具有等时性 通过分解平抛运动，加强“化曲为直、化繁为简”的思想 逆向思维解决抛体运动 把运动过程的“末态”当成“初态”来反向研究问题的方法 逻辑推理 有约束条件的平抛运动 平抛运动的临界问题 抛体运动规律的综合应用 科学 探究 1.参与小船渡河、蜡块运动的探究，体验科学探究的一般过程 2.利用描点法或频闪技术得到运动轨迹 3.通过合作探究平抛运动的规律，培养探究精神和合作精神 科学 态度 与责任 1.通过平抛运动规律的实践应用，意识到物理规律在现实生活中的重要作用，增强知识与实际生活联系的能力，增强对物理学习的兴趣，体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦 2.逐步树立严谨科学的实验态度和正确的人生观 　(2023·聊城市高一期末)如图所示为我国无人机“翼龙”飞行时的照片。无人机巡航时水平分速度为40 m/s，竖直分速度为0。无人机接收到动作指令后立即在竖直方向上做匀加速直线运动，在水平方向上仍以40 m/s的速度做匀速直线运动。以无人机接收到动作指令为计时起点，当无人机运动的水平位移为160 m时，其竖直位移也为160 m，关于这一过程，下列说法正确的是 A.无人机的运动轨迹为直线 B.无人机运动的时间为8 s C.无人机的加速度大小为20 m/s2 D.此时无人机的速度大小为80 m/s 例1 提能 综合训练 √ 无人机水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动，其合运动的轨迹为曲线，A错误； 水平方向满足x=vt，解得运动的时间为t=4 s，B错误； 竖直方向满足y=at2，解得a=20 m/s2，C正确； vy=at=80 m/s，v合==40 m/s，故D错误。 　(2023·成都七中校考)如图甲所示，平抛运动可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；如图乙所示，斜抛运动也可以分解为沿初速度v2方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。两种运动的起点、终点相同，运动时间分别为t1、t2，分析两种分解方式的位移矢量三角形，可得= A. B. C. D.1 例2 √ 由平抛运动规律可知xABsin 30°=g， 斜抛运动分解为沿初速度v2方向的匀速 直线运动和竖直方向的自由落体运动， 由几何关系可知竖直方向的自由落体高度等于xAB，有xAB=g，比较可得=，故选A。 　(2023·四川眉山高一期中)如图所示，a、b两小球分别从半圆轨道顶端和斜面顶端以大小相等的初速度同时水平抛出，已知半圆轨道的半径与斜面竖直高度相等，斜面底边长是其竖直高度的2倍，若小球b能落到斜面上，则 A.a、b两球不可能同时落在半圆轨道和斜面上 B.改变初速度的大小，b球速度方向和斜面的夹角可能变化 C.改变初速度的大小，a球可能垂直撞在半圆轨道上 D.a、b两球同时落在半圆轨道和斜面上时，两球的速度方向垂直 例3 √ 将半圆轨道和斜面重合在一起，如图甲所示，设交点 为A，如果初速度合适，可使小球做平抛运动落在A点， 即两球可能同时落在半圆轨道和斜面上。若两球同时落在半圆轨道和斜面上，则b球落在斜面上时，速度偏向角φb的正切值为位移偏向角θb正切值的2倍，即tan φb=2tan θb=2×=1，可得φb=45°，即b球的速度方向与水平方向成45°角，此时a球落在半圆轨道上，a球的速度方向与水平方向成45°角，故两球的速度方向垂直，故A错误，D正确； 改变初速度的大小，b球位移偏向角不变，则速度偏向角也不变，即b球的速度方向和斜面的夹角不变，故B错误； 若a球垂直撞在半圆轨道上，如图乙所示， 则此时a球的速度方向的反向延长线过半圆轨道的圆心，且有tan φ= tan 2θ>2tan θ，与平抛运动规律矛盾，a球不可能垂直撞在半圆轨道上，故C错误。 　(2024·湖北卷)如图所示，有五片荷叶伸出荷塘水面，一只青蛙要从高处荷叶跳到低处荷叶上。设低处荷叶a、b、c、d和青蛙在同一竖直平面内，a、b高度相同，c、d高度相同，a、b分别在c、d正上方。将青蛙的跳跃视为平抛运动，若以最小的初速度完成跳跃，则它应跳到 A.荷叶a B.荷叶b C.荷叶c D.荷叶d 例4 √ 青蛙做平抛运动，水平方向为匀速直线运动， 竖直方向为自由落体运动，则有x=vt，h=gt2， 可得v=x 因此水平位移越小，竖直高度越大，初速度越小，因此它应跳到荷叶c上面。故选C。 　(2023·绵阳市高一校考)某同学利用风洞实验来研究小球运动的规律。在风洞中把小球(视为质点)从A点斜向右上方抛出，初速度大小为v0= 10 m/s，与水平方向的夹角为θ=37°，经过一段时间小球落到与A点等高的B点。小球运动过程中受到的风力大小恒为重力的0.2倍，方向始终竖直向下。已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，取g=10 m/s2。求： 例5 (1)小球从A点运动到B点所用的时间t； 答案　1 s 竖直方向上，根据牛顿第二定律可得mg+f=ma，f=0.2mg 解得竖直方向加速度大小为a=12 m/s2 以竖直向上为正方向，则小球在A点沿竖直方向的速度为vy1=v0sin θ 根据对称性可知，小球在B点沿竖直方向的速度为vy2=-v0sin θ 因此vy2-vy1=-at 解得t=1 s (2)A、B之间的距离d和小球运动过程中上升的最大高度h。 答案　8 m　1.5 m 从A到B，在水平方向上，满足d=v0cos θ·t=8 m 从A到最高点，根据对称性，时间为，则 h=v0sin θ·-a()2=1.5 m。 BENKEJIESHU 本课结束 $$