2022高考物理一輪復習微專題系列之熱點專題突破專題15平拋運動規(guī)律的應用之臨界問題學案

1、2021高考物理一輪復習微專題系列之熱點專題突破專題15平拋運動規(guī)律的應用之臨界問題學案PAGE PAGE 15突破15 平拋運動規(guī)律的應用之臨界問題平拋運動受到某種條件的限制時就構成了平拋運動的臨界問題，其限制條件一般有水平位移和豎直高度兩種。求解這類問題的關鍵是確定臨界軌跡，當受水平位移限制時，其臨界軌跡為自拋出點到水平位移端點的一條拋物線；當受豎直高度限制時，其臨界軌跡為自拋出點到豎直高度端點的一條拋物線。確定軌跡后再結合平拋運動的規(guī)律即可求解。審題技巧1.有些題目中有“剛好”、“恰好”、“正好”等字眼，明顯表明題述的過程中存在著臨界點。2.若題目中有“取值范圍”、“多長時間”、“多大距

2、離”等詞語，表明題述的過程中存在著“起止點”，而這些起止點往往就是臨界點。3.若題目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明題述的過程中存在著極值，這些極值點也往往是臨界點。解題技巧1. 分析平拋運動中的臨界問題時一般運用極限分析的方法，即把要求的物理量設定為極大或極小，讓臨界問題突現(xiàn)出來，找到產生臨界的條件。2. 求解平拋運動中的臨界問題的關鍵 (1)確定臨界狀態(tài)確定臨界狀態(tài)一般用極限法分析，即把平拋運動的初速度增大或減小，使臨界狀態(tài)呈現(xiàn)出來(2)確定臨界狀態(tài)的運動軌跡，并畫出軌跡示意圖畫示意圖可以使抽象的物理情景變得直觀，更可以使有些隱藏于問題深處的條件暴露出來 【典例1】在

3、某次乒乓球比賽中，乒乓球先后兩次落臺后恰好在等高處水平越過球網(wǎng)，過網(wǎng)時的速度方向均垂直于球網(wǎng)，把兩次落臺的乒乓球看成完全相同的兩個球，球1和球2，如圖所示，不計乒乓球的旋轉和空氣阻力，乒乓球自起跳到最高點的過程中，下列說法正確的是( ) A起跳時，球1的重力功率等于球2的重力功率B球1的速度變化率小于球2的速度變化率C球1的飛行時間大于球2的飛行時間D過網(wǎng)時球1的速度大于球2的速度【答案】 AD【解析】 乒乓球起跳后到最高點的過程，其逆過程可看成平拋運動。重力的瞬時功率等于重力乘以豎直方向的速度，兩球起跳后能到達的最大高度相同，由v22gh得，起跳時豎直方向分速度大小相等，所以兩球起跳時重力功

4、率大小相等，A正確；速度變化率即加速度，兩球在空中的加速度都等于重力加速度，所以兩球的速度變化率相等，B錯誤；由hgt2可得兩球飛行時間相同，C錯誤；由題圖可知，球1的水平位移較大，由xvt可知，運動時間相同，則球1的水平速度較大，D正確。【典例2】 如圖所示，排球場總長為18 m，設球網(wǎng)高度為2 m，運動員站在網(wǎng)前3 m處正對球網(wǎng)跳起將球水平擊出，球大小不計，取重力加速度g10 m/s2。 (1)若擊球高度為2.5 m，為使球既不觸網(wǎng)又不出界，求水平擊球的速度范圍；(2)當擊球點的高度為何值時，無論水平擊球的速度多大，球不是觸網(wǎng)就是出界？【答案】 (1)3 m/sv12 m/s (2) m【

5、解析】 (1)球被水平擊出后，做平拋運動，如圖所示， 要使球既不觸網(wǎng)又不越界，水平擊球速度v的取值范圍為：3 m/sv12 m/s。(2)設擊球點的高度為h，當h較小時，擊球速度過大會出界，擊球速度過小又會觸網(wǎng)，臨界情況是球剛好擦網(wǎng)而過，落地時又恰好壓在底線上。則有，得h m。即擊球高度為 m時，球不是觸網(wǎng)就是出界?！镜淅?】 一位網(wǎng)球運動員以拍擊球，使網(wǎng)球沿水平方向飛出。第一只球飛出時的初速度為v1，落在自己一方場地上后，彈跳起來，剛好擦網(wǎng)而過，落在對方場地的A點處，如圖所示，第二只球飛出時的初速度為v2，直接擦網(wǎng)而過，也落在A點處。設球與地面碰撞時沒有能量損失，且不計空氣阻力，求： (1)

6、兩只球飛出時的初速度之比v1v2；(2)運動員擊球點的高度H、網(wǎng)高h之比Hh?！敬鸢浮?(1)13 (2)43【解析】 (1)第一、二兩只球被擊出后都做平拋運動，由平拋運動的規(guī)律可知，兩球分別被擊出至各故t12t2，則H4(Hh)，解得Hh43?！靖櫠逃枴?. 如圖所示，在網(wǎng)球的網(wǎng)前截擊練習中，若練習者在球網(wǎng)正上方距地面H處，將球以速度v沿垂直球網(wǎng)的方向擊出，球剛好落在底線上已知底線到網(wǎng)的距離為L，重力加速度取g，將球的運動視作平拋運動，下列表述正確的是( ) A球的速度v等于LB球從擊出至落地所用時間為C球從擊球點至落地點的位移等于LD球從擊球點至落地點的位移與球的質量有關 【答案】 AB

7、 2. 一帶有乒乓球發(fā)射機的乒乓球臺如圖所示。水平臺面的長和寬分別為L1和L2，中間球網(wǎng)高度為h，發(fā)射機安裝于臺面左側邊緣的中點，能以不同速率向右側不同方向水平發(fā)射乒乓球，發(fā)射點距臺面高度為3h。不計空氣的作用，重力加速度大小為g，若乒乓球的發(fā)射速率v在某范圍內，通過選擇合適的方向，就能使乒乓球落到球網(wǎng)右側臺面上，則v的最大取值范圍是( ) A. vL1 B. v C. v D. v 【答案】： D【解析】： 當發(fā)射機正對右側臺面發(fā)射，乒乓球恰好過網(wǎng)時，發(fā)射速度最小。由平拋運動規(guī)律，v1t,2hgt2，聯(lián)立解得：v1 。當發(fā)射機正對右側臺面的某個角發(fā)射，乒乓球恰好到達角上時，發(fā)射速度最大。由平

8、拋運動規(guī)律，v2t，3hgt2，聯(lián)立解得：v2 。即速度v的最大取值范圍為 v ，選項D正確，選項A、B、C錯誤。3. 如圖所示為足球球門，球門寬為L。一個球員在球門中心正前方距離球門s處高高躍起，將足球頂入球門的左下方死角(圖中P點)。球員頂球點的高度為h。足球做平拋運動(足球可看成質點，忽略空氣阻力)，則( ) A足球位移的大小x B足球初速度的大小v0 C足球末速度的大小v D足球初速度的方向與球門線夾角的正切值tan 【答案】 B 4. 一階梯如圖13所示，其中每級臺階的高度和寬度都是0.4 m，一小球以水平速度v飛出，g 取10 m/s2，欲打在第四臺階上，則v的取值范圍是( ) A. m/sv2 m/s B. 2 m/sv3.5 m/sC. m/sv m/s D. 2 m/sv m/s【答案】A【解析】 根據(jù)平拋運動規(guī)律有：xvt，ygt2，根據(jù)幾何關系有：vtgt2，得vgt，如果落到第四臺階上有：30.4gt240.4，代入vgt，得 m/sv2 m/s，A正確。5. 如圖所示，水平屋頂高H5 m，圍墻高h3.2 m，圍墻到房子的水平距離L3 m，圍墻外空地寬x10 m，為使小球從屋頂水平飛出落在圍墻外的空地上，g取10 m/s2.求： (1)小球離開屋頂時的速度v0的大小范圍；(2)小球落在空地上的最小速度