新教材同步備課2024春高中物理第5章拋體運動4.拋體運動的規(guī)律學(xué)生用書新人教版必修第二冊

4．拋體運動的規(guī)律1．知道平拋運動的受力特點，會用運動的合成與分解分析平拋運動。2．理解平拋運動的規(guī)律，會確定平拋運動的速度和位移，知道平拋運動的軌跡是一條拋物線。3．熟練運用平拋運動規(guī)律解決相關(guān)問題。4．了解一般拋體運動，掌握處理拋體運動的一般方法。平拋運動的速度將物體以初速度v0____拋出，由于物體只受____作用。1．水平方向的速度：vx＝________。2．豎直方向的速度：vy＝____。3．合速度大小：如圖所示，一人正練習(xí)投擲飛鏢，如果不計空氣阻力，請回答下列問題?！締栴}】(1)飛鏢投出后，受力情況怎樣？其加速度的大小和方向是怎樣的？__________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)飛鏢的運動是勻變速運動，還是變加速運動？__________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)飛鏢投出后，水平方向速度和豎直方向的速度有什么特點？__________________________________________________________________________________________________________________________________________1．平拋運動的性質(zhì)：加速度為g的勻變速曲線運動。2．平拋運動的特點(1)受力特點：只受重力作用，不受其他力或其他力忽略不計。(2)運動特點。①加速度：為自由落體加速度g，大小、方向均不變，故平拋運動是勻變速運動。②速度：大小、方向時刻在變化，平拋運動是變速運動。(3)速度變化特點：任意兩個相等的時間間隔內(nèi)速度的變化相同，Δv＝gΔt，方向豎直向下，如圖所示?！镜淅?】(2022·四川南充市閬中中學(xué)高一期中)關(guān)于平拋運動，下面的幾種說法中正確的是()A．平拋運動是一種不受任何外力作用的運動B．平拋運動是曲線運動，它的速度大小和方向在不斷改變C．平拋運動可以分解為水平方向的勻變速直線運動和豎直方向的自由落體運動D．平拋運動的物體質(zhì)量越小，落點就越遠，質(zhì)量越大，落點就越近[聽課記錄]_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[跟進訓(xùn)練]1．(多選)關(guān)于平拋物體的運動，以下說法正確的是()A．做平拋運動的物體，速度和加速度都隨時間的增加而增大B．做平拋運動的物體僅受到重力的作用，所以加速度保持不變C．平拋物體的運動是勻變速運動D．平拋物體的運動是變加速運動平拋運動的位移與軌跡將物體以初速度v0水平拋出，經(jīng)時間t，物體的位移為：1．水平方向的位移：x＝_______。2．豎直方向的位移：y＝________3．合位移大?。?．軌跡：由水平方向x＝v0t解出t＝xv0，代入y＝12gt2得y＝_________空中以一定速度飛行的戰(zhàn)斗機，為擊中前方坦克，而從后方水平投出一枚炸彈，炸彈飛行軌跡如圖所示。根據(jù)運動軌跡，以拋出點為原點，水平方向和豎直方向建立坐標(biāo)系如圖所示，請思考以下問題：【問題】(1)分析曲線運動的基本思路和方法是什么？__________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)如何對平拋運動進行研究？__________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)平拋運動的時間、水平位移和落地速度由哪些因素決定？__________________________________________________________________________________________________________________________________________1．研究方法研究平拋運動通常采用“化曲為直”的思想，即將平拋運動分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。2．運動規(guī)律項目速度位移水平分運動水平速度vx＝v0水平位移x＝v0t豎直分運動豎直速度vy＝gt豎直位移y＝12gt合運動大?。簐＝v方向：與水平方向夾角為θ，tanθ＝vyv大小：s＝v方向：與水平方向夾角為α，tanα＝y(tǒng)x＝圖示【典例2】當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時，有時會利用無人機運送救災(zāi)物資。一架無人機正準(zhǔn)備向受災(zāi)人員空投急救用品，急救用品的底面離水平地面高度h＝19.6m，無人機以v＝10m/s的速度水平勻速飛行。若空氣阻力忽略不計，重力加速度g＝9.8m/s2。(1)為了使投下的急救用品落在指定地點，無人機應(yīng)該在離指定地點水平距離多遠的地方進行投放？(2)投放的急救用品落到水平地面上時，速度的大小是多少？[思路點撥](1)急救用品離開無人機時具有與無人機相同的水平速度，且只受重力作用。因此急救用品做平拋運動。(2)在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上做自由落體運動，并且兩個分運動經(jīng)歷時間相同。末速度為兩個分速度的矢量和。[聽課記錄]_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[跟進訓(xùn)練]2．如圖所示，從某高度水平拋出一小球，經(jīng)過時間t到達地面時，速度與水平方向的夾角為θ，不計空氣阻力，重力加速度為g。下列說法正確的是()A．小球水平拋出時的初速度大小為gttanθB．小球在t時間內(nèi)的位移方向與水平方向的夾角為θC．若小球初速度增大，則平拋運動的時間變長D．若小球初速度增大，則θ減小一般的拋體運動物體拋出的速度v0沿______或______時，物體做斜拋運動(設(shè)v0與水平方向夾角為θ)，如圖所示。1．水平方向的分運動：物體做________運動，初速度vOx＝__________。2．豎直方向的分運動：物體做豎直上拋或豎直下拋運動，初速度vOy＝__________。體育運動中投擲的鏈球、鉛球、鐵餅、標(biāo)槍等(如圖所示)，都可以看作是斜上拋運動?！締栴}】(1)鉛球離開手后，如不考慮空氣阻力，其受力情況、加速度有何特點？__________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)鉛球離開手時速度有什么特點？__________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)鉛球在最高點的速度是零嗎？__________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)處理上述運動的思路是什么？__________________________________________________________________________________________________________________________________________1．斜拋運動的性質(zhì)：斜拋運動是加速度恒為重力加速度g的勻變速曲線運動，軌跡是拋物線。2．斜拋運動的基本規(guī)律(以斜上拋為例說明)(1)分析思路：斜上拋運動可以看成水平方向的勻速直線運動和豎直方向的豎直上拋運動的合運動。(2)速度規(guī)律(如圖所示)。水平速度：vx＝v0x＝v0cosθ。豎直速度：vy＝v0y－gt＝v0sinθ－gt。t時刻的速度大小為v＝vx(3)位移規(guī)律。水平位移：x＝v0xt＝v0tcosθ。豎直位移：y＝v0tsinθ－12gt2t時間內(nèi)的位移大小為s＝x2+y2，與水平方向成α角，且tan(4)如果物體的落點與拋出點在同一水平面上，則飛行時間：t＝2v0yg射高：Y＝v0y22g射程：X＝v0cosθ·t＝2v02【典例3】如圖所示，做斜上拋運動的物體到達最高點時，速度v＝24m/s，落地時速度vt＝30m/s，g取10m/s2。求：(1)物體拋出時速度的大小和方向；(2)物體在空中的飛行時間t。[聽課記錄]_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[跟進訓(xùn)練]3．如圖所示，一名運動員在參加跳遠比賽，他騰空過程中離地面的最大高度為L，成績?yōu)?L。假設(shè)跳遠運動員落入沙坑瞬間的速度方向與水平面的夾角為α，運動員可視為質(zhì)點，不計空氣阻力。則有()A．tanα＝2 B．tanα＝1C．tanα＝14 D．tanα＝1．(多選)物體在做平拋運動時，在相等時間內(nèi)，相等的量是()A．速度的增量 B．加速度C．位移的增量 D．位移2．做斜上拋運動的物體，到達最高點時()A．具有水平方向的速度和水平方向的加速度B．速度為零，加速度向下C．速度不為零，加速度為零D．具有水平方向的速度和向下的加速度3．(2022·廣東卷)如圖所示，在豎直平面內(nèi)，截面為三角形的小積木懸掛在離地足夠高處，一玩具槍的槍口與小積木上P點等高且相距為L。當(dāng)玩具子彈以水平速度v從槍口向P點射出時，小積木恰好由靜止釋放，子彈從射出至擊中積木所用時間為t。不計空氣阻力。下列關(guān)于子彈的說法正確的是()A．將擊中P點，t大于LB．將擊中P點，t等于LC．將擊中P點上方，t大于LD．將擊中P點下方，t等于L4．(2022·福建莆田市第一中學(xué)高一期中)某生態(tài)公園的人造瀑布景觀如圖所示，水流從高處水平流出槽道，恰好落入步道邊的水池中。現(xiàn)制作一個為實際尺寸116的模型展示效果，模型中槽道里的水流速度應(yīng)為實際的(A．12B．14C．18回歸本節(jié)知識，自我完成以下問題：1．平拋運動的條件是什么？2．平拋運動有哪些動力學(xué)特點？3．平拋運動的常用處理方法是什么？實際彈道曲線彈頭飛行時其重心所經(jīng)過的路線稱為“彈道曲線”。由于重力作用和空氣阻力的影響，彈道形成不均勻的弧形。升弧較長而直伸，降弧則較短而彎曲。膛外彈道學(xué)專門研究彈頭在空中運動的規(guī)律，例如彈頭的重心運動、穩(wěn)定性等也都會影響到彈道曲線。斜拋射出的炮彈，其實際射程和射高都沒有按拋體計算得到的值那么大，當(dāng)然路線也不會是理想曲線。物體在空氣中運動受到的阻力，與物體運動速率的大小有密切關(guān)系：物體的速率低于200m/s時，可認為阻力與物體速率大小的平方成正比；速率達到400～600m/s時，空氣阻力和速率大小的三次方成正比；在速率很大的情況下，阻力與速度大小的高次方成正比?？傊?，物體運動的速率越小，空氣阻力的影響就越小，拋體的運動越接近理想情況。例如，不計空氣阻力，某低速迫擊炮的理想射程是360m，實際上能達到350m，空氣阻力的作用處于次要地位；加農(nóng)炮彈的速度很大，在不計阻力時計算的理想射程能達46km，而實際只能達到13km，空氣的阻力是不能忽視的。(1)實際的彈道曲線由哪些因素決定？__________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)怎樣增大槍炮的射程？__________________________________________________________________________________________________________________________________________4．拋體運動的規(guī)律[關(guān)鍵能力·情境探究達成]知識點一挖掘教材·梳理要點水平重力1．v02．gt3．v創(chuàng)設(shè)情境·啟發(fā)思考提示：(1)因忽略空氣阻力，飛鏢投出后，只受重力作用，其加速度大小為g，方向豎直向下。(2)飛鏢運動過程中，加速度是不變的，所以飛鏢的運動是勻變速曲線運動。(3)飛鏢投出后，水平方向速度不變，豎直方向的速度均勻增大?；犹骄俊ど罨嵘淅?B[平拋運動是一種在重力作用下的勻變速曲線運動，故A錯誤；平拋運動是曲線運動，它的速度大小和方向在不斷改變，故B正確；平拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動，故C錯誤；平拋運動的加速度與質(zhì)量無關(guān)，則知其運動情況與質(zhì)量無關(guān)，落點遠近與其質(zhì)量無關(guān)，故D錯誤。]跟進訓(xùn)練1．BC[做平拋運動的物體，速度隨時間不斷增大，但由于只受恒定不變的重力作用，所以加速度是恒定不變的，選項A、D錯誤，B、C正確。]知識點二挖掘教材·梳理要點1．v0t2．12gt23．v0t創(chuàng)設(shè)情境·啟發(fā)思考提示：(1)分析曲線運動的基本思路和方法是將運動分解。(2)研究平拋運動時，可以將其分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。(3)平拋運動的時間由下落高度y決定，水平位移和落地速度則由初速度v0和下落高度y共同決定?；犹骄俊ど罨嵘淅?解析：(1)急救用品做平拋運動，在豎直方向上做自由落體運動，有h＝12gt2，得t＝2hg。急救用品在水平方向上做勻速直線運動，在時間t內(nèi)的水平位移x＝vxt＝v2hg＝10×2×(2)設(shè)急救用品落到水平地面上時豎直方向速度的大小為vy，根據(jù)勻變速直線運動速度與位移的關(guān)系，有vy2＝2急救用品落到水面上時，速度的大小v＝vx2+vy2＝v答案：見解析跟進訓(xùn)練2．D[如圖所示，小球豎直方向的速度為vy＝gt，則初速度為v0＝gttanθ，選項A錯誤；平拋運動的時間t＝2yg，由高度決定，與初速度無關(guān)，選項C錯誤；位移方向與水平方向的夾角為α，tanα＝y(tǒng)x＝12gt2v0t＝gt2v0，tanθ＝vyv0＝gtv0，則tanθ＝2tan知識點三挖掘教材·梳理要點斜上方斜下方1．勻速直線v0cosθ2．v0sinθ創(chuàng)設(shè)情境·啟發(fā)思考提示：(1)不考慮空氣阻力，鉛球在水平方向不受力，在豎直方向只受重力，加速度為g。(2)其初速度不為零，初速度方向斜向上方。(3)不是。由于鉛球在水平方向做勻速運動，所以鉛球在最高點的速度等于水平方向的分速度。(4)利用運動合成與分解的思路?；犹骄俊ど罨嵘淅?解析：(1)根據(jù)斜拋運動的對稱性，物體拋出時的速度與落地時的速度大小相等，故v0＝vt＝30m/s設(shè)與水平方向夾角為θ，則cosθ＝vv0故θ＝37°。(2)豎直方向的初速度為v0y＝v02-v2故飛行時間t＝2v0yg＝2×1810答案：(1)30