内容正文:
高一人教版必修二第五章《抛体运动》知识清单
一、重点知识回顾
(一)运动的合成与分解
1.基本概念
合运动与分运动:物体的实际运动为合运动,组成合运动的几个独立运动称为 。合运动与分运动具有 、独立性、等效性、矢量性。
合成与分解法则:运动的合成与分解遵循平行四边形定则或三角形定则,本质是对位移、速度、加速度的合成与分解。
2. 合运动性质的判断
两个匀速直线运动的合运动——匀速直线运动。
一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动的合运动:当合初速度与合加速度方向不共线时,合运动为匀变速曲线运动。
两个初速度不为零的匀加速直线运动的合运动:若合初速度与合加速度 ,则合运动为匀加速直线运动;否则为曲线运动。
(二)小船过河模型
1.核心思路:船的实际运动是水流运动与船在静水中运动的 ,需通过运动的合成与分解分析渡河时间与航程。
2.两种典型情景
最短渡河时间:船头垂直指向对岸,此时垂直河岸的分速度 ,渡河时间最短,为tmin=d/v船(d为河宽,v船为船在静水中的速度)。
最短渡河位移
当v船>v水:合速度可垂直河岸,航程最短为河宽d,船头指向上游,与河岸夹角α满足cosα= v水/v船。
当v船<v水:合速度无法垂直河岸,最短航程为smin= v水d/v船,船头指向上游,与河岸夹角α满足cosα=v船/ v水。
(三)平抛运动
1.运动性质:水平方向做 ,竖直方向做 ,合运动为匀变速曲线运动。
2.基本规律(以抛出点为原点,水平为x轴,竖直向下为y轴)
- 位移规律:x= , y= 。
- 速度规律:vx= v0,vy = ,方向与水平方向夹角θ满足,tanθ=gt/v0。
(四)斜抛运动
1. 运动性质:水平方向做匀速直线运动,竖直方向做竖直上抛(或下抛)运动,合运动为匀变速曲线运动。
2. 处理方法:采用正交分解法,将初速度分解为水平分量和竖直分量,分别在水平、竖直方向列运动方程求解。
二、典型问题与经典例题
(一)物体做曲线运动的条件的认识
典例1:如图所示为质点做匀变速曲线运动轨迹的示意图,且质点运动到点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直。在质点从点运动到点的过程中,下列说法中正确的是 ( )
A.质点经过点的速率比经过点的大
B.质点经过点时的加速度方向与速度方向的夹角小于
C.质点经过点时的加速度比经过点的大
D.质点从点到点的过程中加速度方向与速度方向的夹角先增大后减小
【导学提问】
(1)该质点在运动过程中,在不同位置时受力具有怎样的特征?
(2)质点做加速运动还是减速运动,具体由什么决定?
(3)质点的加速度大小与哪些因素有关?
(二)运动的合成与分解
模型特点:通过弄清楚物体在相互垂直的两个方向上运动特征,以及受力与合运动轨迹之间的关系,求解相关问题。
典例2:如图,在长约、一端封闭的玻璃管中注满清水,水中放一个适当大小的圆柱形蜡块,将玻璃管的开口端用胶塞塞紧,并迅速竖直倒置,蜡块就沿玻璃管从管口匀速上升到管底。将此玻璃管倒置安装在小车上,并将小车置于水平导轨上。若小车右端连接细线绕过定滑轮悬挂小物体,小车从位置由静止开始运动,同时蜡块沿玻璃管匀速上升。经过一段时间后,小车运动到位置。如图所示,建立坐标系,在这一过程中蜡块实际运动的轨迹可能是选项中的( )
A. B. C. D.
【导学提问】
(1)蜡块在两个方向上,分别做什么运动?
(2)做曲线运动物体,其所受合力方向与轨迹的凹凸之间存在什么关系?
(三)小船过河模型
模型特点:船同时参与水流的匀速运动和船在静水中的匀速运动,通过合成与分解分析渡河时间与航程。
典例3:如图所示,直线和表示彼此平行且笔直的河岸,河宽。若河水不流动,小船船头垂直河岸由点匀速驶向对岸,可到达点。已知河水以稳定的速度沿平行河岸方向向右流动,且整个河中水的流速处处相等,速度大小。小船在静水中的行驶速度,现此船从点开始渡河。
(1)为使船用最短时间到达对岸,其船头应朝哪个方向行驶?
(2)渡河最短时间是多少?若水流速度突然增加,渡河的最短时间是否改变?
(3)在渡河时间最短的情况下,船相对岸的速度是多大?方向如何?
(四)平抛运动与斜面结合模型
模型特点:平抛运动与斜面结合时,需利用斜面倾角关系,将位移或速度分解为沿斜面和垂直斜面的分量,结合平抛运动规律求解。
典例4:如图所示,以的速度水平抛出的物体,飞行一段时间后垂直撞在倾角的斜面上,取,以下结论中不正确的是( )
A.物体飞行时间是
B.物体撞击斜面时的速度大小为
C.物体飞行的时间是
D.物体下落的竖直距离是
【导学提问】
(1)本题的突破口在哪里?
(2)如何能够快速获得物体平抛运动的时间?
典例5:如图所示,跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从点水平飞出,经落到斜坡上的点。已知点是斜坡的起点,斜坡与水平面的夹角,运动员与装备的总质量,不计空气阻力。,,取求:
(1)点与点的距离;
(2)运动员离开点时的速度大小。
(五)斜抛运动
模型特点:物体的初速度与水平方向存在夹角,其方向与合力方向不垂直。物体运动可以分为两个相互垂直的分运动,但分运动之间相互独立,因此,利用分解的思想求解斜抛运动问题仍然是基本思路。
典例6:某同学在练习投篮时将篮球从同一位置斜向上抛出,其中有两次篮球垂直撞在竖直放置的篮板上,运动轨迹如图所示,不计空气阻力,关于这两次篮球从抛出到撞击篮板的过程中,下列说法正确的是( )
A. 两次在空中运动的时间相等
B. 两次抛出时的速度大小相等
C. 第1次抛出时速度的水平分量小
D. 第2次抛出时速度的竖直分量大
【导学提问】
(1)物体的受力情况如何?
(2)如何对篮球的速度进行分解?
(3)篮球的运动是否可以等效为平抛运动的逆向运动?
参考答案:
一、重点知识回顾
(一)运动的合成与分解
分运动 等时性 共线
(二)小船过河模型
合运动 最大
(三)平抛运动
匀速直线运动 自由落体运动 v0t gt2 gt
二、典型问题与经典例题
典例1:A
典例2:C
典例3:见解析
【解析】(1)为使渡河时间最短,在船速一定的情况下,船渡河的分位移应最小,即河宽,为此应使船头始终与河岸垂直行驶。
(2)渡河最短时间。若河水速度突然增加,改变了船沿河岸方向的分速度,但并不影响船垂直河岸的分运动。只会使船走折线,如图甲所示。渡河时间不变。说明小船渡河时间与河水流速大小无关。
甲
(3)如图乙所示,船相对岸的速度为合速度。由平行四边形定则,得,设其方向与水流方向的夹角为 ,,解得 。
乙
典例4:CD
典例5:(1)
(2)
【解析】
(1) 运动员在竖直方向做自由落体运动,有点与点的距离
(2) 设运动员离开点的速度大小为,运动员在水平方向做匀速直线运动,即 解得
典例6:C
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