【物理】2019届一轮复习人教版 抛体运动 学案 (1) 11页

第14讲　抛体运动 考情剖析 考查内容 考纲要求 考查年份 考查详情 能力要求 抛体运动 Ⅱ ‎14年 T6—选择，验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动 分析综合、‎ 应用数学处 理物理问题 ‎16年 T2—选择，斜抛运动为背景，考查运动的轨迹 分析、推理 ‎17年 T2—选择，以两小球做平抛运动在空中相遇为场景考查运动的合成和分解 理解、推理 弱项清单,未从动力学和运动学的角度深刻认识平抛、竖直上抛和斜抛运动．‎ 知识整合 平抛运动的基本规律 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．水平方向：做________运动，速度vx＝________，位移x＝________.‎ ‎2．竖直方向：做________运动，速度vy＝________，位移y＝________.‎ ‎3．合速度：v＝，方向与水平方向的夹角为α，则tanα＝＝____________．‎ ‎4．合位移：s＝，方向与水平方向的夹角为θ，tanθ＝＝________.‎ 方法技巧考点1　平抛运动基本规律的理解 ‎1．飞行时间：由t＝知，时间取决于下落高度h，与初速度v0无关．‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎2．水平射程：x＝v0t＝v0，即水平射程由初速度v0和下落高度h共同决定，与其他因素无关．‎ ‎3．落地速度：vt＝＝，以θ表示落地速度与x轴正方向的夹角，有tanθ＝＝，所以落地速度也只与初速度v0和下落高度h有关．‎ ‎4．速度改变量：因为平抛运动的加速度为恒定的重力加速度g，所以做平抛运动的物体在任意相等时间间隔Δt内的速度改变量Δv＝gΔt相同，方向恒为竖直向下，如图所示．‎ ‎5.两个重要推论 ‎(1)做平抛(或类平抛)运动的物体任一时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，如图中A点和B点所示．‎ ‎(2)做平抛(或类平抛)运动的物体在任意时刻任一位置处，设其末速度方向与水平方向的夹角为α，位移与水平方向的夹角为θ，则tanα＝2tanθ.‎ ‎【典型例题1】　(17年江苏高考)如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t在空中相遇，若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则两球从抛出到相遇经过的时间为(　　)‎ ‎ A．t B.t C. D. ‎【学习建议】　运动的合成与分解比力的合成与分解抽象．注意对分运动独立性和等时性的理解，把运动分解到哪两个方向更方便．‎ 考点2　生活中的平抛运动问题 ‎【典型例题2】　一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示．水平台面的长和宽分别为L1和L2，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3h.不计空气的作用，兵乒球的质量为m，重力加速度大小为g.若某次乒乓球发出后，恰能落到球网右侧台面上的左边角处，则(　　)‎ ‎ A．乒乓球位移的大小为 ‎ B．乒乓球初速度的大小为L1 ‎ C．落到台面边角时兵乒球的速度方向和位移方向相同 ‎ D．发射机对这个兵乒球所做的功 ‎　1.如图所示，球网高出桌面H，网到桌边的距离为L，某人在乒乓球训练中，从左侧处，将球沿垂直于网的方向水平击出，球恰好通过网的上沿落到右侧边缘，设乒乓球的运动为平抛运动，下列判断正确的是(　　)‎ ‎ A．击球点的高度与网高度之比为2∶1‎ ‎ B．乒乓球在网左右两侧运动时间之比为2∶1‎ ‎ C．乒乓球过网时与落到右侧桌边缘时速率之比为1∶2‎ ‎ D．乒乓球在左、右两侧运动速度变化量之比为1∶2考点3　与斜面相关联的平抛运动 方法 运动情景 定量关系 总结 分解速度 ‎,‎ vx＝v0‎ vy＝gt tanθ＝＝ vx＝v0‎ vy＝gt tanθ＝＝,速度方向与θ有关，分解速度，构建速度三角形 分解位移,,‎ x＝v0t y＝gt2‎ tanθ＝＝,位移方向与θ有关，分解位移，构建位移三角形 ‎　　【典型例题3】　(17年连云港模拟)如图所示，一名跳台滑雪运动员经过一段时间的加速滑行后从O点水平飞出，经过3 s落到斜坡上的A点．已知O点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角θ＝37°，不计空气阻力(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10 m/s2)．则运动员落到斜坡上时速度方向与水平方向的夹角φ满足(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎ A．tanφ＝1.33 B．tanφ＝1.44‎ ‎ C．tanφ＝1.50 D．tanφ＝2.00‎ ‎　2.将一挡板倾斜地固定在水平面上，倾角为θ＝30°，如图所示．现有质量为m的小球由挡板上方的A点以v0的初速度水平向右抛出，小球落在挡板上的B点时，小球速度方向刚好与挡板垂直，小球与挡板碰前后的速度方向相反、速度大小之比为4∶3.下列有关小球的运动描述正确的是(　　)‎ ‎ A．小球与挡板碰后的速度为v0‎ ‎ B．小球与挡板碰撞过程中动量的变化量大小为mv0‎ ‎ C．A、B两点的竖直高度差与水平间距之比为∶1‎ ‎ D．A、B两点的竖直高度差与水平间距之比为∶2‎ 考点4　斜抛运动 ‎1．规律 水平方向x：v0x＝v0cosθ，vx＝v0x＝v0cosθ，x＝voxt＝v0cosθt.‎ 竖直方向y：v0y＝v0sinθ，vy＝v0y－gt＝v0sinθ－gt，y＝v0sinθ·t－gt2.‎ ‎2．射高和射程 小球能达到的最大高度(y)叫做射高；从抛出点到落地点的水平距离(x)叫做射程．当vy＝0时，小球达到最高点，所用时间t＝v0y/g，小球飞行时间T＝2t＝2v0y/g＝，射高y＝vsin2θ/2g，射程x＝2vsinθcosθ/g＝vsin2θ/g.‎ 控制变量v0不变，θ＝45°时，射程最大x＝v/g.‎ ‎【典型例题4】　(16年江苏高考)有A、B两小球，B的质量为A的两倍．现将它们以相同速率沿同一方向抛出，不计空气阻力．图中①为A的运动轨迹，则B的运动轨迹是(　　)‎ ‎ A．① B．② C．③ D．④‎ ‎【学习建议】　要紧扣教材，关注教材中的模型，建立起正确的物理模型．理解平抛运动的处理方法，它的基础就是匀速运动和自由落体运动，自由落体运动的快慢和物体的轻重无关，这样就从动力学和运动学角度深刻认识抛体运动；运用数学知识再次推导平抛运动的轨迹方程．‎ ‎　3.(多选)以不同的抛射角抛出三个小球A、B、C(不计空气阻力)，三球在空中的运动轨迹如图所示，下列说法中正确的是(　　)‎ ‎ A．A、B、C三球在运动过程中，加速度都相同 ‎ B．A球的射高最大，所以最迟落地 ‎ C．B球的射程最远，所以最迟落地 ‎ D．A、C两球的水平位移相等，所以两球的水平速度分量相等 ‎当堂检测　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．(多选)如图所示，小球从倾角为θ的斜面顶端A点以速率v0做平抛运动，则下列说法正确的是(　　)‎ 第1题图 ‎ A．若小球落到斜面上，则v0越大，小球飞行时间越长 ‎ B．若小球落到水平面上，则v0越大，小球飞行时间越长 ‎ C．若小球落到斜面上，则v0变大，小球末速度与竖直方向的夹角不变 ‎ D．若小球落到水平面上，则v0越大，小球末速度与竖直方向的夹角越大 ‎2．取水平地面为重力势能零点．一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等．不计空气阻力，该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为(　　)‎ ‎ A. B. C. D. ‎3．如图为湖边一倾角为30°的大坝横截面示意图，水面与大坝的交点为O.一人站在A点以速度v0沿水平方向扔一小石子，已知AO＝40 m，不计空气阻力，g取10 m/s2.下列说法中正确的是(　　)‎ 第3题图 ‎ A．若v0＞18 m/s，则石子可以落入水中 ‎ B．若v0＜20 m/s，则石子不能落入水中 ‎ C．若石子能落入水中，则v0越大，落水时速度方向与水平面的夹角越大 ‎ D．若石子不能落入水中，则v0越大，落到斜面上时速度方向与斜面的夹角越大 ‎4．一门大炮的炮筒与水平面的夹角β＝30°，当炮弹以初速度v0＝300 m/s的速度发出，炮弹能否击中离大炮7 500 m远的目标？(g取10 m/s2)‎ ‎5．如图所示，水平放置的半圆槽，半径为R，一个小球从球心处以速度v水平抛出，不计空气阻力．求：‎ ‎(1)小球有没有可能速度垂直于槽面撞击槽面，为什么？‎ ‎(2)小球的初速度为多大可以使球撞击槽面的速度最小，求此初速度和撞击的最小速度．‎ 第5题图 第14讲　抛体运动 知识整合 基础自测 一、1.匀速直线　v0　v0t　2.自由落体　gtgt2 　3.　 4. ‎ 方法技巧 ‎·典型例题1·C　【解析】　该题考查运动的独立性和等时性．小球在空中相遇，下落高度相同，也就是运动时间相同，水平初速度和水平位移成正比．若两球的抛出速度都变为原来的2倍，发生这段水平位移的时间也减半．‎ ‎·典型例题2·D　【解析】　由图知乒乓球的水平位移x＝，竖直位移y＝3h，所以乒乓球的合位移1＝＝，故A错误；竖直方向3h＝gt2，得t＝，水平方向＝v0t，解得：v0＝，故B错误；设落到台面边缘时速度方向与水平方向的夹角为α，位移方向与水平方向的夹角为β，根据平抛运动的推论有tanα＝2tanβ，所以落到台面边缘时速度方向与位移方向不相同，故C错误；发射机对这个乒乓球做的功，根据动能定理，有W＝mv＝，故D正确．‎ ‎·变式训练1·D　【解析】　因为水平方向做匀速运动，网右侧的水平位移是左边水平位移的两倍，所以网右侧运动时间是左侧的两倍，竖直方向做自由落体运动，根据h＝gt2可知，击球点的高度与网高之比为9∶8，故A、B错误；球恰好通过网的上沿的时间为落到右侧桌边缘的时间的，竖直方向做自由落体运动，根据v＝gt可知，球恰好通过网的上沿的竖直分速度与落到右侧桌边缘的竖直分速度之比为1∶3，根据v＝可知，乒乓球过网时与落到桌边缘时速率之比不是1∶2，故C错误；网右侧运动时间是左侧的两倍，Δv＝gt，所以乒乓球在左、右两侧运动速度变化量之比为1∶2，故D正确．‎ ‎·典型例题3·C　【解析】　运动员落到斜坡上的瞬间，对其速度进行分解，如图所示．竖直分速度vy＝gt，与水平分速度v0的比值tan φ＝＝；竖直分位移y＝gt2，与水平分位移x＝v0t的比值tanθ＝＝，可见2tanθ＝tan φ＝1.50，选项C正确．‎ ‎·变式训练2·D　【解析】　小球在碰撞挡板前做平抛运动．设刚要碰撞斜面时小球速度为v.由题意，速度v的方向与竖直方向的夹角为30°且水平分量仍为v0，如图．由此得v＝2v0，碰撞过程中，小球速度由v变为反向的v，则碰后的速度大小为v0，A错误；碰撞过程小球的速度变化量大小为Δv＝v－(－v)＝v＝v0，动量的变化量为mv0，故选项B 错误；小球下落高度与水平射程之比为＝＝，C错误，D正确．‎ ‎ ‎ ‎·典型例题4·A　【解析】　由题意知A、B两球抛出的初速度相同，虽然质量不同，但牛顿第二定律知，两球运动的加速度相同，所以运动的轨迹相同，故A正确；B、C、D错误．‎ 变式训练3·AB　【解析】　A．三个小球在运动的过程中，仅受重力，则加速度相同．故A正确．BC.因为初速度相同，所以C球在竖直方向上初速度最小，则运动的时间最短，A球在竖直方向上的分速度最大，则运动时间最长．故B正确．C错误．D.由图知，两球的水平射程相同，但是A的高度大，运动的时间长，所以A的水平速度分量小，故D错误．‎ 当堂检测 ‎1．ACD　【解析】　若小球落到斜面上，假设落点为B，设AB之间的距离为L，则水平方向有：Lcosθ＝v0t，竖直方向有：Lsinθ＝gt2；联立解得：t＝，t∝v0，则v0越大，小球飞行时间越长．故A正确；若小球落到水平面上，飞行的高度h一定，由h＝gt2得：t＝，可知t不变．故B错误．由A分析，小球落到斜面上时竖直分速度为：vy＝gt＝2v0tanθ.设末速度与竖直方向夹角为α，则有：tanα＝＝，保持不变，故C正确；若小球落到水平面上，末速度与竖直方向的夹角的正切 tanβ＝＝，h不变，则 v0越大，小球末速度与竖直方向的夹角越大，故D正确．故选ACD.‎ ‎2．B　【解析】　设物体水平抛出的初速度为v0，抛出时的高度为h，则mv＝mgh，则v0＝，物体落地的竖直速度vy＝，则落地时速度方向与水平方向的夹角tanθ＝＝＝1，则θ＝，选项B正确．‎ ‎3．A　【解析】　石子从A到O过程中，由平抛运动规律有：AO sin30°＝gt2，AO cos30°＝v0t，联立得v0＝17.3 m/s，所以只要v0＞‎ ‎17．3 m/s的石子均能落入水中，A项正确，B项错误；若石子能落入水中，由平抛运动规律有AO sin30°＝gt2，得t＝2 s，则vy＝gt＝20 m/s，设其落水时速度方向与水平面夹角为θ，则tanθ＝，vy一定，v0增大，θ减小，C项错；不落入水中时，根据“tan φ＝2 tanθ”得石子落到斜面上时的速度方向与斜面夹角都相等，与v0大小无关，D项错误．‎ ‎4．不能　【解析】　炮弹发出后将做斜抛运动，如图所示，vx＝v0cos 30°＝300× m/s ‎＝150 m/s，vy＝v0sin 30°＝300×m/s＝150 m/s，炮弹飞行的总时间为t＝＝30 s．故炮弹飞行的水平距离为x＝vxt＝150×30 m≈7 794 m ‎7 794 m＞7 500 m，故不能击中离大炮7 500 m远的目标．‎ ‎5．(1)不可能　理由见解析　(2)　　【解析】　(1)小球撞击半圆槽上的任意一点，其撞击点与球心的连线为半径，即合位移，合位移是抛物线的弦，速度是轨迹的切线方向，所以速度永远不可能与半径一直线．‎ ‎(2)设撞击点与球心连线和水平方向的夹角为θ，则Rsinθ＝gt2，Rcosθ＝v0t.由此得v＝g2t2＝2gRsinθ，v＝，所以v2＝2gRsinθ＋，由基本不等式得：当sinθ＝时，vmin＝.此时v0＝.‎