内容正文:
高中物理一轮复习系列课件
制作:陈庆威
第20讲(4.2 ):
抛体运动
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考点
CONTENT
平抛运动
有约束条件平抛
类平抛运动
斜抛运动
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平抛运动
考点一
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平抛运动
01.
1.定义:将物体以一定的初速度沿 方向抛出,物体只
在 作用下的运动.
2.性质:平抛运动是加速度为g的 曲线运动,运动轨迹是 .
3.研究方法:化曲为直
(1)水平方向: 运动;
(2)竖直方向: 运动.
水平
重力
匀变速
抛物线
匀速直线
自由落体
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平抛运动的基本规律
02.
如图,以抛出点O为坐标原点,以初速度v0方向(水平方向)为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向,建立平面直角坐标系xOy.
v0t
gt
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平抛运动的速度变化量
03.
因为平抛运动的加速度为恒定的重力加速度g,所以做平抛运动的物体在任意相等时间间隔Δt内的速度变化量Δv=gΔt是相同的,方向恒为竖直向下,如图所示.
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平抛运动的两个推论
04.
1.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此时水平位移的中点.
2.做平抛运动的物体在任意时刻任意位置处,有tan θ=2tan α .
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例题精选
05.
例题1
【参考答案】D
(2025·云南·高考真题)如图所示,某同学将两颗鸟食从O点水平抛出,两只小鸟分别在空中的M点和N点同时接到鸟食。鸟食的运动视为平抛运动,两运动轨迹在同一竖直平面内,则( )
A.两颗鸟食同时抛出
B.在N点接到的鸟食后抛出
C.两颗鸟食平抛的初速度相同
D.在M点接到的鸟食平抛的初速度较大
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例题解析
06.
解析
AB.鸟食的运动视为平抛运动,则在竖直方向有
由于hM < hN,则tM < tN,要同时接到鸟食,则在N点接到的鸟食先抛出,故AB错误;
CD.在水平方向有x = v0t,如图
过M点作一水平面,可看出在相同高度处M点的水平位移大,则M点接到的鸟食平抛的初速度较大,故C错误,D正确。故选D。
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例题精选
07.
例题2
(2024·新疆河南·高考真题)如图,一长度的均匀薄板初始时静止在一光滑平台上,薄板的右端与平台的边缘O对齐。薄板上的一小物块从薄板的左端以某一初速度向右滑动,当薄板运动的距离时,物块从薄板右端水平飞出;当物块落到地面时,薄板中心恰好运动到O点。已知物块与薄板的质量相等。它们之间的动摩擦因数,重力加速度大小。求
(1)物块初速度大小及其在薄板上运动的时间;
(2)平台距地面的高度。
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例题解析
08.
解析
(1)物块在薄板上做匀减速运动的加速度大小为
薄板做加速运动的加速度
对物块
对薄板
解得
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例题解析
09.
解析
(2)物块飞离薄板后薄板得速度
物块飞离薄板后薄板做匀速运动,物块做平抛运动,则当物块落到地面时运动的时间为
则平台距地面的高度
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有约束条件
的平抛运动
考点二
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情景1
01.
已知条件 情景示例 解题策略
已知速
度方向 已知速度
方向垂直 从斜面外平抛,垂直落在斜面上,如图所示。
分解速度
tan θ=
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情景2
02.
已知条件 情景示例 解题策略
已知位
移方向 在斜面外平抛,落在斜面上位移最小,如图所示。
已知位移方向垂直斜面 分解位移
tan θ=
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情景3
03.
已知条件 情景示例 解题策略
已知位
移方向 已知位移
方向沿斜
面向下 从斜面上平抛又落到斜面上,如图所示。
分解位移
tan θ=
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情景4
04.
已知条件 情景示例 解题策略
已知速
度方向 从圆弧形轨道外平抛,恰好无碰撞地进入圆弧形轨道,如图所示。
已知速度方向沿该点圆弧的切线方向 分解速度
tan θ=
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情景5
05.
已知条件 情景示例 解题策略
利用位
移关系 从圆心处水平抛出,落到半径为R的圆弧上,如图所示。
已知位移大小等于半径R
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情景6
06.
已知条件 情景示例 解题策略
利用位
移关系 从与圆心等高的圆弧上水平抛出,落到半径为R的圆弧上,如图。
已知水平位移x与半径R的差的平方与竖直位移的平方之和等于半径R的平方
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例题精选
07.
例题3
【参考答案】AC
北京冬奥会的举办让越来越多的运动爱好者被吸引到冰雪运动中来,其中高台跳雪是北京冬奥会的比赛项目之一。如图甲所示,两名跳雪爱好者a,b(可视为质点)从雪道末端先后以初速度之比va:vb=1:4,沿水平方向向左飞出,示意图如图乙。不计空气阻力,则两名跳雪爱好者从飞出至落到雪坡(可视为斜面)上的整个过程中,正确的是
A.他们飞行时间之比为1:4
B.他们飞行的水平位移之比为1:8
C.他们在空中离雪坡面的最大距离之比为1:16
D.他们落到雪坡上的瞬时速度方向可能不同
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例题解析
08.
解析
A.设运动员的初速度为v0时,飞行时间为t,水平方向的位移大小为x、竖直方向的位移大小为y,如图所示。运动员在水平方向上做匀速直线运动,有x=v0t,在竖直方向上做自由落体运动,有
运动员落在斜面上时,有联立解得则知运动员飞行的时间t与v0成正比,则他们飞行时间之比
为,故A正确;
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例题解析
09.
解析
B.水平位移运动员飞行的水平位移x与初速度的平方成正比,则他们飞行的水平位移之比为1:16,故B错误;
C.将运动员的运动分解为沿坡面和垂直于坡面的两个方向上,建立直角坐标系,在沿坡面方向做匀加速直线运动,垂直于坡面方向做匀减速直线运动,则运动员在空中离雪道坡面的最大高度为所以他们在空中离雪道坡面的最大高度之比为1:16,故C正确;
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例题解析
10.
解析
D.落到雪坡上时,设运动员的速度方向与竖直方向夹角为α,则有则他们落到雪坡上的瞬时速度方向一定相同,故 D错误。故选AC。
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例题精选
11.
例题4
【参考答案】AD
(多选)如图所示,一半径为R的半球形坑,其中坑边缘两点与圆心等高且在同一竖直面内。现甲、乙两位同学分别将、两个小球以、的速度沿图示方向水平抛出,发现两球刚好落在坑中同一点Q,已知,,,重力加速度为g,忽略空气阻力。则下列说法正确的是( )
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例题精选
12.
例题4
【参考答案】AD
A.
B.
C.两球的初速度无论怎样变化,只要落在坑中的同一点,两球抛出的速率之和不变
D.若仅从M点水平抛出小球,改变小球抛出的速度,小球不可能垂直坑壁落入坑中
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例题解析
13.
解析
A.从M点抛出的小球,
解得,故A正确;B.从N点抛出的小球,解得,故B错误;
C.两球的初速度无论怎样变化,只要落在坑中的同一点,则运动时间相同均为
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例题解析
14.
解析
根据两球抛出的速率之和随着落点的竖直高度的变化而变化,故C错误;
D.根据平抛运动的推论:速度的反向延长线交水平位移的中点,假设小球垂直落在半球型坑中,速度反向延长线过球心O并不是水平位移的中点,两者矛盾,所以假设错误,不可能使小球垂直坑壁落在圆弧轨道内,故D正确。故选AD。
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类平抛运动
考点三
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类平抛运动的特点
01.
1.受力特点:物体所受的合外力为恒力,且与初速度的方向垂直。
2.运动特点:
在初速度v0方向上做匀速直线运动,在合外力方向上做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a=
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类平抛运动的求解方法
02.
1.常规分解法:将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合外力的方向)的匀加速直线运动。两分运动彼此独立,互不影响,且与合运动具有等时性。
2.特殊分解法:对于有些问题,可以过抛出点建立适当的直角坐标系,将加速度a分解为ax、ay,初速度v0分解为vx、vy,然后分别在x、y方向列方程求解。
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例题精选
03.
例题5
【参考答案】BCD
(多选)如图所示的光滑斜面长为l,宽为b,倾角为θ,一物块(可看成质点)沿斜面左上方顶点P水平射入,恰好从底端Q点离开斜面(重力加速度为g),下列说法中正确的是( )
A.物块运动的加速度
B.物块由P运动到Q所用的时间
C.物块由P点水平射入时的初速度
D.物块离开Q点时的速度大小
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例题解析
04.
解析
AB.根据牛顿第二定律物体运动的加速度为根据运动学公式得物块由P运动到Q所用的时间故A错误,B正确;,C.入射的初速度为故C正确;D.物块离开Q点时沿斜面向下的分速度的大小物块离开Q点时的速度大小故D正确。
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斜抛运动
考点四
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斜抛运动
01.
1.定义:将物体以初速度v0 或斜向下方抛出,物体只在_____作用下的运动.
2.性质:斜抛运动是加速度为g的 曲线运动。
3.研究方法:运动的合成与分解
(1)水平方向: 直线运动;
(2)竖直方向: 直线运动.
斜向上方
重力
匀变速
匀速
匀变速
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基本规律
02.
以斜抛运动的抛出点为坐标原点O,水平向右为x轴的正方向,竖直向上为y轴的正方向,建立如图所示的平面直角坐标系xOy。
(1)初速度可以分解为v0x=v0cos θ,v0y=v0sin θ
在水平方向,物体的位移和速度分别为
x=v0xt=(v0cos θ)t,vx=v0x=v0cos θ
在竖直方向,物体的位移和速度分别为
y=v0yt-gt2=(v0sin θ)t-gt2,vy=v0y-gt=v0sin θ-gt
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(2)当斜抛物体落点位置与抛出点等高时
①射高:h=。
②斜抛运动的飞行时间:t=。
③射程:s=v0cos θ·t=,
对于给定的v0,当θ=45°时,射程达到最大值,smax=。
基本规律
03.
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斜抛运动应用实例1
04.
已知条件 情景示例 解题策略
已知速
度方向 已知速度
方向垂直 从斜面外斜抛,垂直落在斜面上,如图。
分解速度
tan θ=
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已知条件 情景示例 解题策略
已知位
移方向 已知位移
方向沿斜
面向下 从斜面上斜抛又落到斜面上,如图所示。
分解位移tan θ=
斜抛运动应用实例2
05.
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06.
例题6
【参考答案】C
(2025·湖北·高考真题)某网球运动员两次击球时,击球点离网的水平距离均为L,离地高度分别为、L,网球离开球拍瞬间的速度大小相等,方向分别斜向上、斜向下,且与水平方向夹角均为θ。击球后网球均刚好直接掠过球网,运动轨迹平面与球网垂直,忽略空气阻力,tanθ的值为( )
A. B. C. D.
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例题解析
07.
解析
网球水平方向上做匀速直线运动,有
设球网高度为h,则对A点发出的球,有
对B点发出的球,有
联立以上各式,可得,故选C。
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例题精选
08.
例题7
【参考答案】BD
(多选)(2024·山东·高考真题)如图所示,工程队向峡谷对岸平台抛射重物,初速度v0大小为20m/s,与水平方向的夹角为30°,抛出点P和落点Q的连线与水平方向夹角为30°,重力加速度大小取10m/s2,忽略空气阻力。重物在此运动过程中,下列说法正确的是( )
A.运动时间为
B.落地速度与水平方向夹角为60°
C.重物离PQ连线的最远距离为10m
D.轨迹最高点与落点的高度差为45m
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例题解析
09.
解析
AC.将初速度分解为沿方向分速度和垂直分速度,则有,
将重力加速度分解为沿方向分速度和垂直分速度,则有,
垂直方向根据对称性可得重物运动时间为
重物离PQ连线的最远距离为,故AC错误;
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例题解析
10.
解析
B.重物落地时竖直分速度大小为
则落地速度与水平方向夹角正切值为
可得,故B正确;D.从抛出到最高点所用时间为则从最高点到落地所用时间为
轨迹最高点与落点的高度差为,故D正确。故选BD。
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例题精选
11.
例题8
【参考答案】BD
(多选)(2022·山东卷·11)如图,某同学将离地1.25 m的网球以13 m/s的速度斜向上击出,击球点到竖直墙壁的距离为4.8 m。当网球竖直分速度为零时,击中墙壁上离地高度为8.45 m的P点。网球与墙壁碰撞后,垂直墙面速度分量大小变为碰前的0.75倍。平行墙面的速度分量不变。重力加速度g取10 m/s2,网球碰墙后的速度大小v和着地点到墙壁的距离d分别为
A.v=5 m/s B.v=3 m/s
C.d=3.6 m D.d=3.9 m
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例题解析
12.
解析
设网球飞出时的速度为v0,竖直方向
=2g(H-h)
代入数据得v0竖直= m/s
=12 m/s
则v0水平= m/s=5 m/s
网球击出点到P点水平方向的距离x水平=v0水平t=v0水平·=6 m
根据几何关系可得打在墙面上时,垂直墙面的速度分量
v0水平⊥=v0水平·=4 m/s
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例题解析
13.
解析
平行墙面的速度分量v0水平∥=v0水平·=3 m/s
反弹后,垂直墙面的速度分量v水平⊥'=0.75·v0水平⊥=3 m/s
则反弹后的网球速度大小为
v=v水平==3 m/s
网球落到地面的时间t'= s=1.3 s
着地点到墙壁的距离d=v水平⊥'t'=3.9 m,故B、D正确,A、C错误。
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分析空间中的抛体运动的思路
14.
1.明确题意,形成运动轨迹在空间分布情况的一个轮廓;
2.以抛出点为坐标原点,根据运动情景建立三维直角坐标系;
3.确定每个坐标轴上的受力特点,明确各自的运动性质;
4.依据已知条件、运动学公式找出在各个坐标轴方向的位移、速度、加速度大小;
5.利用运动的合成与分解知识确定研究问题或联立求解相关问题。
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THANKS
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gt2
→tan θ=2tan α
推导:→xB=
$$