2020年高考物理一轮复习课件：专题四 第2讲 抛体运动.ppt

第 2 讲　 抛体运动 考点 1 平抛运动及其规律 1. 平抛运动 (1) 定义：水平方向抛出的物体只在 ________ 作用下运动 . (2) 性质：平抛运动是加速度为 g 的 __________ 曲线运动， 其运动轨迹是 ___________. 重力 匀加速 抛物线 (3) 平抛运动的条件： ① v 0 ≠0 ，沿 _____________ ； ② 只受 _________ 作用 . 水平方向 重力 2. 平抛运动的研究方法和基本规律 匀速直线 (1) 研究方法：用运动的合成和分解的方法研究平抛运动 . 自由落体 水平方向： ____________ 运动 . 竖直方向： ____________ 运动 . (2) 基本规律 ( 如图 4-2-1 所示 ). 图 4-2-1 ① 位移关系 a. 水平方向： x ＝ ________. b. 竖直方向： y ＝ ________. v 0 t ② 速度关系 a. 水平方向： v x ＝ v 0 . b. 竖直方向： v y ＝ ________. gt 考点 2 斜抛运动 1. 定义：将物体以速度 v 0 斜向上方或斜向下方抛出，物 体 只在 ________ 作用下的运动 . 重力 匀速直线 2. 研究方法：斜抛运动可以看作是水平方向的 ___________ 运动和竖直方向的竖直上抛运动的合运动 . 3. 基本规律 ( 以斜向上抛为例说明，如图 4-2-2 所示 ). 图 4-2-2 (1) 水平方向： v 0 x ＝ __________ ， x ＝ ____________. (2) 竖直方向： v 0 y ＝ __________ ， y ＝ _____________. v 0 cos θ v 0 cos θ · t v 0 sin θ 【 基础自测 】 ) 1. 关于做平抛运动的物体，说法正确的是 ( A. 速度始终不变 B. 加速度始终不变 C. 受力始终与运动方向垂 直 D. 受力始终与运动方向平行 解析： 物体做平抛运动的条件是物体只受重力作用，且初 速度沿水平方向，故物体的加速度始终不变，大小为 g ， B 正 确；物体的平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖 直方向的自由落体运动，其合运动是曲 线运动，速度的大小和 方向时刻变化， A 错误；运动过程中，物体所受的力与运动方 向既不垂直也不平行， C 、 D 错误 . 答案： B 2. 质点从同一高度水平抛出，不计空气阻力，下列说法正 确的是 ( ) A. 质量越大，水平位移越大 B. 初速度越大，落地时竖直方向速 度越大 C. 初速度越大，空中运动时间越长 D. 初速度越大，落地速度越大 答案： D 3. 如图 4-2-3 所示，滑板运动员以速度 v 0 从离地高度为 h 的平台末端水平飞出，落在水平地面上 . 忽略空气阻力，运动员 和滑板可视为质点，下列表述正确的是 ( ) 图 4-2-3 A. v 0 越大，运动员在空中运 动时间越长 B. v 0 越大，运动员落地瞬时速度越大 C. 运动员落地瞬间速度方向与高度 h 无关 D. 运动员落地位置与 v 0 大小无关 解析： 在平抛运动中，飞行时间仅由高度决定， A 错误； 水平位移、落地速度 ( 末速度 ) 由高度和初速度共同决定， B 正确， C 、 D 错误 . 答案： B 4. 质点做平抛运动经过 A 、 B 、 C 三点，其速度分别与竖直 方向成 90° 、 53° 、 37° ，问质点在 A 、 B 间运动时间 t 1 与 B 、 C 间运动时间 t 2 之比为 ( ) 解析： 设物体的初速度为 v 0 ，根据题意画出反映速度关系 的矢量图如图 D22 所示 . 图 D22 分析矢量图可得 v 0 cot 53° ＝ gt 1 ， v 0 cot 37° － v 0 cot 53° ＝ gt 2 ， 解得 t 1 ∶ t 2 ＝ 9 ∶ 7 ， C 正确 . 答案： C 热点 1 考向 1 平抛运动的规律 平抛运动基本规律的应用 [ 热点归纳 ] 1. 速度关系： 2. 位移关系： 【 典题 1 】 (2018 年安徽滁州期末 )2017 年 11 月 6 日报道， 中国的首批隐形战斗机现已在一线部队全面投入使用，演习时， 在某一高度匀速飞行的战机在离目标的水平距离为 s 时投弹， 可以准确命中目标，现战机飞行高度减半，速度大小减为原来 答案： C 【 迁移拓展 】 ( 多选， 2017 年河南洛阳期中 ) 一个物体以初 速度大小为 v 0 被水平抛出，落地时速度大小为 v ，不计空气阻 力，重力加速度大小为 g ，则 ( ) 答案： AB 方法 运动情景 定量关系 总结 分解 速度 v x ＝ v 0 v y ＝ gt 速度方向与 θ 有 关， 分解速度， 构建速度三角形 v x ＝ v 0 v y ＝ gt 考向 2 与斜面相关的平抛运动问题： 方法 运动情景 定量关系 总结 分解 位移 位移方向与 θ 有 关， 分解位移， 构建位移三角形 ( 续表 ) 【 典题 2 】 ( 多选 ) 如图 4-2-4 所示，轰炸机沿水平方向匀速 飞行，到达山坡底端正上方时释放一颗炸弹，并垂直击中山坡 ) 上的目标 A . 已知 A 点高度为 h ，山坡倾角为 θ ，由此可算出 ( 图 4-2-4 A. 轰炸机的飞行高度 C. 炸弹的飞行时间 B. 轰炸机的飞行速度 D. 炸弹投出时的动能 飞行时间，再由 x ＝ v 0 t 可求出飞行速度， B 、 C 正确；不知道炸 弹质量，不能求出炸弹的动能， D 错误 . 答案： ABC 【 迁移拓展 】 (2017 年吉林一中高一期末 ) 如图 4-2-5 所示， 在坡度一定的斜面顶点以大小相同的初速 v 同时水平向左与水 平向右抛出两个小球 A 和 B ，两侧斜坡的倾角分别为 37° 和 53° ，小球均落在坡面上，若不计空气阻力，则 A 和 B 两小 球的运动时间之比为 ( 　　 ) 图 4-2-5 A.3∶4 B.4∶3 C.9∶16 D.16∶9 答案： C 方法技巧： 本题的隐含条件是物体合位移的方向已知，解 合位移与分位移的平行四边形求解 . 热点 2 平抛运动中的临界问题 [ 热点归纳 ] 1. 处理平抛运动中的临界问题要抓住两点： (1) 找出临界状态对应的临界条件 . (2) 要用分解速度或者分解位移的思想分析平抛运动的临 界问题 . 2. 平抛运动临界极值问题的分析方法： (1) 确定研究对象的运动性质 . (2) 根据题意确定临界状态 . (3) 确定临界轨迹，画出轨迹示意图 . (4) 应用平抛运动的规律结合临界条件列方程求解 . 【 典题 3 】 (2015 年新课标 Ⅰ 卷 ) 一带有乒乓球发射机的乒 乓 球台如图 4-2-6 所示 . 水平台面的长和宽分别为 L 1 和 L 2 ，中间 球网高度为 h . 发射机安装于台面左侧边缘的中点，能以不同速 率向右侧不同方向水平发射乒乓球，发射点距台面高度为 3 h . 不计空气的作用，重力加速度大小为 g . 若乒乓球的发射速率 v 在某范围内，通过选择合适的方向，就能使 乒乓球落到球网右 ) 侧台面上，则 v 的最大取值范围是 ( 图 4-2-6 答案： D 热点 3 平抛运动的两个重要推论 [ 热点归纳 ] (1) 做平抛运动的物体在任意时刻的瞬时速度的反向延长 图 4-2-7 (2) 做平抛 ( 或类平抛 ) 运动的物体在任一时刻，设其速度方 向 与水平方向的夹角为 θ ，位移与水平方向的夹角为 α ，则 tan θ ＝ 2tan α . 如图 4-2-7 所示 . 【 典题 4 】 如图 4-2-8 所示，水平固定半球 形的碗的球心为 O 点，最低点为 B 点 . 在碗的边缘向着球心以速度 v 0 水平抛出一 个小球，抛出点及 O 、 B 点在同一个竖直面内，下列说法正确 的是 ( ) A. v 0 大小适当时小球可以垂直打在 B 点 左侧内壁上 图 4-2-8 B. v 0 大小适当时小球可以垂直打在 B 点 C. v 0 大小适当时小球可以垂直打在 B 点右侧内壁上 D. 小球不能垂直打在碗内任何 一个位置 解析： 小球为平抛运动，速度是水平速度和竖直速度的矢 量和，水平速度不为 0 ，因此合速度不可能竖直向下，也就不 可能垂直打在 B 点， B 错误；水平速度水平向右，合速度不可 能斜向左下方，因此不可能垂直打在 B 点左侧内壁上， A 错误； 平抛运动末速度的反向延长线交于水平位移的中点，若垂直打 在 B 点右侧的内壁上，则速度反向延长线与水平位移交于圆心， 而圆心不可能是水平 位移的中点， C 错误；因此小球不可能垂 直打在碗内任何一个位置， D 正确 . 答案： D 【 迁移拓展 】 (2018 年新课标 Ⅲ 卷 ) 在一斜面顶端，将甲乙 该斜面上 . 甲球落至斜面时的速 率是乙球落至斜面时速率的 ( ) A.2 倍 B.4 倍 C.6 倍 D.8 倍 解析： 两小球落到斜面上时，合位移方向与水平方向的夹 角相同，根据平抛运动的推论得合速度方向与水平方向的夹角 相同，设合速度与水平方向的夹角为 φ ，将末速度分解，解平行 四边形得 cos φ ＝ ，故合速度与初速度成正比，因此甲球落至 斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的 2 倍 . 答案： A 热点 4 斜抛运动问题 [ 热点归纳 ] 关于斜抛物体的运动问题，可利用运动的对称性和可逆性 通过平抛运动的知识求解，例如斜抛运动可以用从最高点开始 的两个对称的平抛运动进行处理，应注意对整个物理过程进行 分析，形成清晰的物理情景 . 【 典题 5 】 (2017 年辽宁抚顺高三模拟 ) 如图 4-2-9 所示，将 一篮球从地面上方 B 点斜向上抛出，刚好垂直击中篮板上的 A 点，不计空气阻力 . 若抛射点 B 向篮板方向水平移动一小段距离， ) 图 4-2-9 仍使抛出的篮球垂直击中 A 点，则可行的是 ( A. 增大抛射速度 v 0 ，同时减小抛射角 θ B. 减小抛射速度 v 0 ，同时减小抛射角 θ C. 增大抛射角 θ ，同时减小抛出速度 v 0 D. 增大抛射 角 θ ，同时增大抛出速度 v 0 答案： C 类平抛运动模型 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 v 0 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 ＝ 3. 解题步骤： 【 典题 6 】 如图 4-2-10 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，试求： (1) 物块由 P 运动到 Q 所用的时间 t . (2) 物块由 P 点水平射入时的初速度 v 0 . (3) 物块离开 Q 点时速度的大小 v . 图 4-2-10 方法技巧： 类平抛运动的处理方法与平抛运动完全相同， 只是加速度的大小和方向发生了变化 . 【 触类旁通 】 (2017 年四川广安模拟 ) 据悉，我国已在某机 场建立了一座航空 母舰所使用的滑跳式甲板跑道，用来让飞行 员练习在航空母舰上的滑跳式甲板起飞 . 如图 4-2-11 所示的 AOB 为此跑道纵截面示意图，其中 AO 段水平， OB 为抛物线， O 点为抛物线的顶点，抛物线过 O 点的切线水平， OB 的水平 距离为 x ，竖直高度为 y . 某次训练中，观察 战机 ( 视为质点 ) 通过 OB 段时，得知战机在 水平方向做匀速直线运动，所用时间为 t ， 则战机离开 B 点的速率为 ( ) 图 4-2-11 解析： 战机在 OB 段的运动轨迹是抛物线 . OB 段时，战机 在水平方向做匀速直线运动，而在竖直方向做匀加速直线运动， 答案： D