2019年高中物理第五章第2节平抛运动讲义含解析新人教版必修2.pdf

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1、平抛运动平抛运动 一、抛体运动 1 定义 ： 以一定的速度将物体抛出， 如果物体只受重力作用， 这时的运动叫做抛体运动。 2特点：物体只受重力作用，其加速度保持不变，为重力加速度。 说明 (1)抛体运动的分类 ： 根据抛出时物体的初速度方向的不同，可以将抛体运动分为几种， 如平抛运动、斜抛运动、竖直上抛运动、竖直下抛运动等。 (2)抛体运动的运动性质：做抛体运动的物体，加速度始终为重力加速度g，所以抛体 运动为匀变速运动。 竖直上抛和竖直下抛运动是匀变速直线运动， 其余的抛体运动是匀变速 曲线运动。 二、平抛运动 1定义：初速度沿水平方向的抛体运动。 2平抛运动的特点 运动特点：初速度沿水平方

2、向； 受力特点：物体只受重力作用。 3平抛运动的研究方法 4平抛运动的速度 用平面直角坐标系描述平抛运动，如图所示： (1)水平方向的速度：vxv0。 (2)竖直方向的速度：vygt。 (3)合速度的大小：v；v2 xv2y 合速度的方向：tan (为合速度方向与水平方向的夹角) vy vx gt v0 5.平抛运动的位移 (1)水平位移：xv0t。 (2)竖直位移：ygt2。 1 2 (3)合位移大小：l；x2y2v0t2(1 2gt 2)2 合位移的方向：tan (表示合位移与水平方向之间的夹角)。 y x gt 2v0 6平抛运动的轨迹 由xv0t和ygt2联立，消掉t得yx2，则平抛运

3、动的轨迹是一条抛物线。 1 2 g 2v2 0 说明 平抛运动的规律 判一判 1平抛运动物体的速度、加速度都随时间增大() 2平抛运动是曲线运动但不是匀变速运动() 3平抛运动的物体初速度越大，落地时间越短() 4做平抛运动的物体下落时，速度方向与水平方向的夹角越来越大() 5如果下落时间足够长，平抛运动的物体的速度方向最终将变为竖直方向() 三、一般的抛体运动 1定义：物体以一定的初速度斜向上或斜向下抛出，只受重力作用的运动。 2规律 (1)水平方向：以vxv0cos 做匀速直线运动。 (2)竖直方向：以vyv0sin_为初速度，做竖直上抛或竖直下抛运动。 说明 解决斜抛运动问题的基本方法同

4、平抛运动一样， 仍是将位移或速度分解成水平方向和竖 直方向的两个分矢量，利用直线运动规律求解。 选一选 多选关于斜上抛运动，下列说法中正确的是( ) A物体抛出后，速度增大，加速度减小 B物体抛出后，速度先减小，再增大 C物体抛出后，加速度始终沿着切线方向 D物体抛出后，加速度保持不变 解析：选 BD 由于物体抛出后，只受重力，加速度保持不变，故选项 C 错误，D 正确； 竖直方向物体先减速后加速，故速度先减小后增大，故 B 正确，A 错误。 1.物体做平抛运动的条件 (1)物体的初速度v0不等于零且沿水平方向。 (2)它只受重力作用，两个条件必须同时具备。 2平抛运动的特点 (1)理想化特点

5、 物理上提出的平抛运动是一种理想化的模型， 即把物体看成质点， 抛出后只考虑重力作 用，忽略空气阻力。 (2)匀变速特点 平抛运动的加速度恒定，始终等于重力加速度，这是抛体运动的共同特点，其中加速度 与速度方向不共线的抛体运动是一种匀变速曲线运动。 (3)速度变化的特点 任意时刻的速度水平分量均等于初速度v0； 任意相等时间间隔 t内的速度变化量 vgt相同，方向恒为竖直向下。 (4)位移变化规律 任意相等时间间隔内，水平位移相同，即 xv0t； 连续相等的时间间隔 t内，竖直方向上的位移差相同，即 ygt2。 典型例题 例 1.多选(2016邢台高一检测)下列关于平抛运动的说法正确的是( )

6、 A平抛运动是非匀变速运动 B平抛运动是匀变速曲线运动 C做平抛运动的物体，每秒内速度的变化相同 D水平飞行的距离只与初速度大小有关 解析 平抛运动只受重力的作用，加速度大小为g，方向竖直向下，所以是匀变速曲 线运动，A 错误，B 正确；因为 vgt，所以做平抛运动的物体在相等的时间内速度的 变化(包括大小和方向)相同，C 正确；据ygt2得t ，水平位移xv0tv0，因 1 2 2y g 2y g 此平抛运动的水平位移由初速度v0和下落高度y共同决定，D 错误。 答案 BC 点评 平抛运动的性质 即时巩固 1做平抛运动的物体，每秒的速度增量总是( ) A大小相等，方向相同 B大小不等，方向不

7、同 C大小相等，方向不同 D大小不等，方向相同 解析：选 A 在平抛运动中速度的变化量 vgt，所以每秒内的速度变化量大小都 等于g的大小，方向都是竖直向下，A 正确。 1.运动时间 由于平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动，有hgt2，故t，即平抛物 1 2 2h g 体在空中的运动时间取决于下落高度h，与初速度v0无关。 2水平位移 由于平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动， 故平抛物体的水平射程即落地点与 抛出点间的水平距离xv0tv0，即水平射程与初速度v0和下落高度h有关，与其他因 2h g 素无关。 3落地速度 根据平抛运动的两个分运动，可得落地速度的大小vt，落地速度v2

8、 xv2y v2 02gh 也只与初速度v0和下落高度h有关。以表示落地速度与x轴正方向间的夹角，有 tan 。 vy vx 2gh v0 4两个重要推论 平抛运动的偏角(即速度方向改变的角度)，如图所示，则 tan vPy vPx gt v0 gt1 2t v01 2t 。 y x 2 由此可知，从O点水平抛出的物体，做平抛运动到P点，物体就像是从OB的中点A处 沿直线运动到P点一样。 推论一：任意时刻的速度延长线必通过此时水平位移的中点。 推论二：任意时刻速度偏向角的正切值是位移偏向角的正切值的 2 倍。由上图可知 tan ，即 tan 2tan 。 y x tan 2 典型例题 例 2.

9、一架装载救援物资的飞机，在距地面 500 m 的高处，以 80 m/s 的水平速度飞行。 为 了使救援物资准确地投中地面目标，飞行员应在距目标水平距离多远的地方投出物资？(不 计空气阻力) 解析 如题图所示， 在地面上的观察者看来， 从飞机上落下的物资在离开飞机前具有 与飞机相同的水平速度。由于不计空气阻力，物资在离开水平飞行的飞机后做平抛运动。 由Hgt2得物资在空中飞行的时间 1 2 t s10 s 2H g 2 500 10 设投出物资处距目标的水平距离为x，由于物资在水平方向做匀速运动，则xv0t 8010 m800 m 即飞行员应在距目标的水平距离为 800 m 远的地方投出救援物资

10、。 答案 800 m 点评 研究平抛运动的一般思路 (1)把平抛运动分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动。 (2)分别运用两个分运动的运动规律去求分速度、分位移等，再合成得到平抛运动的速 度、位移等。 这种处理问题的方法可以变曲线运动为直线运动， 变复杂运动为简单运动， 使问题的解 决过程得到简化。 即时巩固 2如图所示，一质点做平抛运动先后经过A、B两点，到达A点时速度方向与水平方向 的夹角为 30，到达B点时速度方向与水平方向的夹角为 60。 (1)求质点在A、B位置的竖直分速度大小之比； (2)设质点的位移AB与水平方向的夹角为，求 tan 的值。 解析：(1)设质点

11、平抛的初速度为v0，在A、B点的竖直分速度分别为vAy、vBy 则vAyv0tan 30，vByv0tan 60 解得 vAy vBy 1 3 (2)设从A到B所用的时间为t，竖直位移和水平位移分别为y、x 则 tan ，xv0t，yt y x vAyvBy 2 联立解得 tan 2 3 3 答案：(1)13 (2) 2 3 3 1.运动建模 当一种运动和平抛运动特点相似， 即合力恒定且与初速度方向垂直的运动都可以称为类 平抛运动。 2模型特点 (1)初速度方向与合力方向垂直。 (2)合力大小、方向均不变。 3分析方法 与平抛运动的处理方法一致， 将运动分解成沿初速度方向的匀速直线运动和垂直初

12、速度 方向的由静止开始的匀加速直线运动。 典型例题 例 3.如图所示， 将质量为m的小球从倾角为的光滑斜面上A点以速度v0水平抛出(v0 CD)，小球运动到B点，已知A点的高度为h。求小球到达B点时的速度大小及所用时间。 解析 小球从A点抛出后在斜面上做类平抛运动。由牛顿第二定律得mgsin ma 小球沿水平方向做匀速直线运动，有vxv0 小球在沿斜面向下的方向做初速度为零的匀加速直线运动，有vyat，at2 h sin 1 2 小球到达B点时的速度大小vBv2 xv2y 联立以上各式得vB v2 02gh t 1 sin 2h g 答案 v2 02gh 1 sin 2h g 点评 类平抛运动

13、分析的三个方面 (1)分析物体的初速度与受力情况，确定物体做类平抛运动的加速度，并明确两个分运 动的方向。 (2)利用两个分运动的规律求解分运动的速度与位移。 (3)根据题目的已知条件与未知条件充分利用运动的等时性、独立性、等效性。 即时巩固 3(2016克拉玛依月考)质量为m的飞机以水平速度v0飞离跑道后逐渐上升，若飞机 在此过程中水平速度保持不变，同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其他力的合 力提供， 不含重力)， 今测得当飞机在水平方向的位移为l时， 它的上升高度为h， 如图所示， (重力加速度为g)，求： (1)飞机受到的升力大小； (2)在高度h处飞机的速度大小。 解析：(1

14、)飞机水平速度不变，则 lv0t 竖直方向加速度恒定h消去t即得a at2 2 2hv2 0 l2 由牛顿第二定律知Fmgma 解得Fmgmamg(12hv 2 0 gl2) (2)在高度h处，飞机竖直方向的速度 vyat2hv 0 l 则速度大小：vv0 v2 0v2 y 14h 2 l2 答案：(1)mg (2)v0 (1 2hv2 0 gl2) 14h 2 l2 1多选关于平抛运动的性质，以下说法中正确的是( ) A变加速运动 B匀变速运动 C匀速率曲线运动 D不可能是两个匀速直线运动的合运动 解析：选 BD 平抛运动是水平抛出且只在重力作用下的运动，所以是加速度恒为g的 匀变速运动，A

15、、C 错误，B 正确 ； 平抛运动可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，D 正确。 2.多选(2016贵阳高一检测)学校喷水池中的喷水口向两旁水平喷水， 如图所示， 若 忽略空气阻力及水之间的相互作用，则( ) A喷水速度一定，喷水口越高，水喷得越远 B喷水速度一定，喷水口越高，水喷得越近 C喷水口高度一定，喷水速度越大，水喷得越远 D喷水口高度一定，喷水速度越大，水喷得越近 解析：选 AC 水喷出后的水平距离xv0tv0，v0一定，h越大，水喷得越远，A 2h g 正确，B 错误；h一定，v0越大，水喷得越远，C 正确，D 错误。 3关于斜抛运动的受力情况，下列说法中正确

16、的是( ) A上升过程中，受力越来越小 B下降过程中，受力越来越大 C在最高点，受力为零 D在任何位置的受力情况都一样 解析：选 D 抛体运动是指将物体以一定的初速度向空中抛出，物体仅在重力作用下的 运动，在任何位置的受力情况都一样，D 正确。 4(2016赣州月考)从沿水平方向匀速飞行的直升机上向外自由释放一物体，不计空 气阻力，在物体下落过程中，下列说法正确的是( ) A从飞机上看，物体静止 B从飞机上看，物体始终在飞机的后方 C从地面上看，物体做平抛运动 D从地面上看，物体做自由落体运动 解析：选 C 由于惯性，物体被自由释放后，水平方向仍具有与飞机相同的速度，所以 从飞机上看，物体做自由落体运动，A、B 错误；从地面上看，物体释放时已具有与飞机相 同的水平速度，所以做平抛运动，C 正确，D 错误。 5如图所示，水平地面上有一个坑，其竖直截面为半圆。ab为沿水平方向的直径。若 在a点以初速度v0沿ab方向拋出一小球，小球会击中坑壁上的c点。已知c点与水平地面 的距离为圆半径的一半，求圆的半径(结果可带根号)。 解析：如图所示， 设半圆圆心为O点，半径为R，h ，则OdR R 2 3 2 小球做平拋运动的水平位移 xRR 3 2 竖直位移yhR 2 又ygt2，xv0t 1 2 解得R4(74) 4v2 0 74 3g 3 v2 0 g 答案：4(74)3 v2 0 g