科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

(二)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任一一生產(chǎn)、生活中的平拋運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)與日常生活緊密聯(lián)系，如乒乓球、足球、排球等運(yùn)動(dòng)模型，飛鏢、射擊、飛機(jī)投彈模型等.這些模型經(jīng)常受到邊界條件的制約，如網(wǎng)球是否觸網(wǎng)或越界、飛鏢是否能中靶心、飛機(jī)投彈是否能命中目標(biāo)等.解題的關(guān)鍵在于能準(zhǔn)確地運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)特征.【典例】［排球的平拋運(yùn)動(dòng)］如圖所示，排球場(chǎng)的長(zhǎng)度為18m，其網(wǎng)的高度為2m，運(yùn)動(dòng)員站在離網(wǎng)3m遠(yuǎn)的線上，正對(duì)網(wǎng)前豎直跳起把球垂直于網(wǎng)水平擊出.設(shè)擊球點(diǎn)的高度為2.5m，問(wèn)：球被水平擊出時(shí)的速度。在什么范圍內(nèi)才能使球既不觸網(wǎng)也不出界？(g取10m/s2)【精巧點(diǎn)撥】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：⑴水平擊出的排球做平拋運(yùn)動(dòng).(2)球恰好不觸網(wǎng)和不出界分別對(duì)應(yīng)排球被擊出時(shí)速度的最小值和最大值.【解析】如圖所示，排球恰不觸網(wǎng)時(shí)其運(yùn)動(dòng)軌跡為I,排球恰不出界時(shí)其軌跡為II,根據(jù)平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律X=VQt和y=1gt2可得，當(dāng)排球恰不觸網(wǎng)時(shí)有氣=3m,%=V"】①1h1=2.5m-2m=0.5m,h】=2gt】②由①②可得v1^9.5m/s.當(dāng)排球恰不出界時(shí)有x2=3m+9m=12m,x2=嚇③- 1h2=2.5m,h2-^2④由③④可得v產(chǎn)17m/s.所以球既不觸網(wǎng)也不出界的水平擊出速度范圍是9.5m/sWvW17m/s.【答案】9.5m/sWvW17m/s解題通法處理平拋運(yùn)動(dòng)的臨界與極值問(wèn)題的注意點(diǎn)(1)從題意中提取出重要的臨界條件，如“恰好”“不大于”等關(guān)鍵詞，確定臨界狀態(tài)及臨界軌跡，并由此列出符合臨界條件的物理方程.(2)注意恰當(dāng)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析求解臨界與極值問(wèn)題.如圖所示.假設(shè)某小孩和大人直立在界外，在同一條豎直線上的不同高度分別水平拋出圓環(huán)，并恰好套中前方同一物體.設(shè)圓環(huán)的運(yùn)動(dòng)可以視為平拋運(yùn)動(dòng)，則()大人拋出的圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較短大人應(yīng)以較小的速度拋出圓環(huán)小孩拋出的圓環(huán)發(fā)生的位移較大小孩拋出的圓環(huán)單位時(shí)間內(nèi)速度的變化量較小解析：由豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律得h￡gt2，大人拋出的圓環(huán)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在水平方向上，由x=VQt可知，大人拋出的圓環(huán)的速度較小，選項(xiàng)B正確；圓環(huán)做平拋運(yùn)動(dòng)，小孩拋出的圓環(huán)的豎直位移較小，水平位移與大人拋出的圓環(huán)的水平位移相等所以小孩拋出的圓環(huán)發(fā)生的位移較小選項(xiàng)C錯(cuò)誤;圓環(huán)的加速度相同，單位時(shí)間內(nèi)速度的變化量Eg't相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案：B變式訓(xùn)練2［消防］如圖所示是消防車?yán)迷铺荩ㄎ串嫵觯┻M(jìn)行高層滅火，消防水炮離地的最大高度H=40m,出水口始終保持水平且出水方向可以水平調(diào)節(jié)，著火點(diǎn)在高h(yuǎn)=20m的樓層，水平射出的初速度在5m/sW%W15m/s之間，可進(jìn)行調(diào)節(jié)，出水口與著火點(diǎn)不能靠得太近，不計(jì)空氣阻力，重力加速度g=10m/s2，則（）如果要有效滅火，出水口與著火點(diǎn)的水平距離尤最大為40m如果要有效滅火，出水口與著火點(diǎn)的水平距離尤最小為10m如果出水口與著火點(diǎn)的水平距離尤不能小于15m，則射出水的初速度最小為5m/s若該著火點(diǎn)高度為40m，該消防車仍能有效滅火解析：出水口與著火點(diǎn)之間的高度差為Ah=20m,又Ah1=2gt2,t=2s,又5m/s<v0<15m/s，因此出水口與著火點(diǎn)的水平距離尤的范圍為10mW，W30m,故A錯(cuò)誤，B正確；如果出水口與著火點(diǎn)的水平距離不能小于15m，則最小出水速度為7.5m/s，故C錯(cuò)誤；如果著火點(diǎn)高度為40m，保持出水口水平，則水不能到達(dá)著火點(diǎn)，故D錯(cuò)誤.答案：B*I1L /左//右/變式訓(xùn)練3［乒乓球的平拋運(yùn)動(dòng)］如圖所示，球網(wǎng)高出桌面H，網(wǎng)到桌邊的距離為乙，某人在乒乓球訓(xùn)練中，從左側(cè)|處，將球沿垂直于網(wǎng)的方向水平擊出，球恰好通過(guò)網(wǎng)的上沿落到右側(cè)邊緣，設(shè)乒乓球的運(yùn)動(dòng)為平拋運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是（）擊球點(diǎn)的高度與網(wǎng)高度之比為2：1乒乓球在網(wǎng)左、右兩側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為2：1C?乒乓球過(guò)網(wǎng)時(shí)與落到右側(cè)桌邊緣時(shí)速率之比為1：2D.乒乓球在左、右兩側(cè)運(yùn)動(dòng)速度變化量之比為1：2解析：因?yàn)樗椒较蜃鰟蛩龠\(yùn)動(dòng)，網(wǎng)右側(cè)的水平位移是左側(cè)水平位移的兩倍，所以網(wǎng)右側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間是左側(cè)的兩倍，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)h=2gt2可知，擊球點(diǎn)的高度與網(wǎng)高之比為9：8,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；球恰好通過(guò)網(wǎng)的上沿的時(shí)間為落到右側(cè)桌邊緣的時(shí)間的1，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)v=gt可知，球恰好通過(guò)網(wǎng)的上沿的豎直分速度與落到右側(cè)桌邊緣的豎直分速度之比為1：3,根據(jù)V=^V0+v2可知，乒乓球過(guò)網(wǎng)時(shí)與落到桌邊緣時(shí)速率之比不是1:2：故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；網(wǎng)右側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間是左側(cè)的兩倍，位=gt,所以乒乓球在左、右兩側(cè)運(yùn)動(dòng)速度變化量之比為1：2，故選項(xiàng)D正確.答案：D變式訓(xùn)練4［飛鏢］飛鏢運(yùn)動(dòng)是人們?nèi)粘Ｐ蓍e的活動(dòng)之一.一般飛鏢的靶上共標(biāo)有10環(huán)，第10環(huán)的半徑最小.現(xiàn)有一靶第10環(huán)的半徑為1cm，第9環(huán)的半徑為2cm 以此類推，若靶的半徑為10cm，在進(jìn)行飛鏢運(yùn)動(dòng)時(shí)，人離靶的距離為5m,將飛鏢對(duì)準(zhǔn)第10環(huán)中心以水平速度v投出，g取10m/s2.則下列說(shuō)法正確的是（）當(dāng)vN50m/s時(shí)，飛鏢將射中第8環(huán)線以內(nèi)當(dāng)v=50m/s時(shí)，飛鏢將射中第6環(huán)線若要射中第10環(huán)線以內(nèi)，飛鏢的速度v至少為50濯m/s若要射中靶子，飛鏢的速度v至少為50.5m/sx5解析：當(dāng)v=50m/s時(shí)，飛鏢運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=v=50s=0.11 1s，則飛鏢在豎直方向上的位移y=2gt2=2X10X0.01m=0.05m=5cm,將射中第6環(huán)線.當(dāng)v>50m/s時(shí)，飛鏢將射中第6環(huán)線以內(nèi)，故A錯(cuò)誤，B正確；若要飛鏢射中第10環(huán)線內(nèi)，飛