人教版高中物理必修第二册第5章抛体运动整合课件

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第五章　抛体运动本章整合知识网络系统构建重点题型归纳剖析知识网络系统构建本章知识可分为两个组成部分。第一部分为曲线运动及运动的合成与分解;第二部分为抛体运动。二、实验探究平抛运动的特点、抛体运动的规律 重点题型归纳剖析一、曲线运动及其研究方法1.曲线运动的特点(1)做曲线运动的物体,在某点的瞬时速度的方向,就是曲线在该点的切线方向,物体在曲线运动中的速度方向时刻在改变,所以曲线运动一定是变速运动。(2)在曲线运动中,由于速度在时刻变化,所以物体的运动状态时刻改变,故做曲线运动的物体所受合外力一定不为零。2.物体做曲线运动的条件(1)从动力学角度来理解:物体所受合外力的方向与物体的速度方向不在同一条直线上,具体有如图所示的几种形式。(2)从运动学角度来理解:物体的加速度方向与速度方向不在同一条直线上。说明 (1)运动的合成与分解互为逆过程,都遵循矢量的平行四边形定则。(2)在将实际运动分解为两个直线运动时,其分解原则是按运动的实际效果分解或正交分解,同时应明确实际物体的运动就是合运动。若是两个物体相互关联,则沿关联物(绳或杆)方向的投影速度相等。(3)运动的合成与分解,实际是有关运动学物理量(速度、位移、加速度)的合成与分解。【例题1】 下图为一路灯维修车,车上带有竖直自动升降梯。若一段时间内车匀加速向左沿直线运动的同时梯子匀加速上升,则关于这段时间内站在梯子上的工人的描述正确的是(　 )A.工人相对地面的运动轨迹一定是曲线B.工人相对地面的运动轨迹一定是直线C.工人相对地面的运动轨迹可能是直线,也可能是曲线D.工人受到的合力可能是恒力,也可能是变力答案:Cax、ay均恒定,则合加速度恒定,由牛顿第二定律可知工人受到的合力恒定,D错误。【变式训练1】 如图所示,水平面上有一汽车A,通过定滑轮用绳子拉同一水平面的物体B,当拉至图示位置时,两绳子与水平面的夹角分别为α、β,二者速度分别为vA和vB,则(　　)A.vA∶vB=1∶1B.vA∶vB=sin α∶sin βC.vA∶vB=cos β∶cos αD.vA∶vB=sin α∶cos β答案:C解析:对汽车A的速度沿着绳子的方向与垂直于绳子的方向进行分解,则沿着绳子方向的速度大小为vAcos α;对物体B的速度沿着绳子的方向与垂直于绳子的方向进行分解,则沿着绳子的方向的速度大小为vBcos β。由于沿着绳子的方向的速度大小相等,所以vAcos α=vBcos β,可得vA∶vB=cos β∶cos α,选项C正确。二、平抛运动及其研究方法平抛运动是典型的匀变速曲线运动,它的动力学特征是:水平方向有初速度而不受外力,竖直方向只受重力而无初速度。抓住了平抛运动的这个初始条件,也就抓住了解决此类问题的关键。1.平抛运动常见的解题方法(1)利用平抛运动的时间特点解题平抛运动可分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,只要抛出的时间相同,下落的高度和竖直分速度就相同。其中α为位移s与水平方向的夹角。①②两式揭示了偏转角和其他各物理量的关系,是平抛运动的一个规律,运用这个规律能巧解平抛运动问题。(3)利用平抛运动的轨迹解题平抛运动的轨迹是一条抛物线,已知抛物线上的任一段,就可求出水平初速度和抛出点,其他物理量也就迎刃而解了。下图为某小球做平抛运动的一段轨迹,在轨迹上任取两点A和B,过A点作竖直线,过B点作水平线,相交于C点,然后作BC的中垂线交轨迹于E点,过E点再作水平线交AC于F点。小球经过AE和EB的时间相等,设为时间T。【例题2】 投壶是我国古代的一种民间游戏,以盛酒的壶口作标的,在一定的距离间投箭矢,以投入多少计筹决胜负,负者罚酒。现在有甲、乙两人进行投壶游戏,为简化起见,将箭矢视为质点,并且不计空气阻力。甲从离地面高hA=1.25 m的A点以初速度v0A=4 m/s水平抛出,箭矢正好落在壶口C点,不计壶的高度。乙从离地面高hB=0.8 m的B点水平抛出箭矢,如果也要使箭矢落到壶口C,初速度v0B应该是多大?已知重力加速度g取10 m/s2。答案:5 m/s【变式训练2】 (多选)如图所示,某同学将一枚飞镖从高于靶心的位置水平投向竖直悬挂的靶盘,结果飞镖打在靶心的正下方。忽略飞镖运动过程中所受的空气阻力,在其他条件不变的情况下,为使飞镖命中靶心,他在下次投掷时应该(　　)A.换用质量稍大些的飞镖B.适当增大投飞镖的高度C.到稍远些的地方投飞镖D.适当增大投飞镖的初速度答案:BD解析:飞镖做的是平抛运动,飞镖打在靶心的正下方说明飞镖竖直方向的位移太大。根据平抛运动的规律可得,水平方向上x=v0t,竖直方向上h= gt2,所以要想减小飞镖竖直方向的位移,在水平位移不变的情况下,可以适当增大投飞镖的初速度来减小飞镖的运动时间,所以D正确。初速度和水平位移不变时,时间不变,适当增大投飞镖的高度,也可以使飞镖命中靶心,故B正确。在初速度不变的情况下,增大水平距离,则飞镖的运动时间增大,竖直方向的位移变大,故C错误。忽略空气阻力,飞镖竖直方向的位移与飞镖的质量无关,故A错误。三、平抛运动的临界问题 1.常见的“三种”临界特征(1)有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,明显表明题述的过程中存在着临界点。(2)若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语,表明题述的过程中存在着“起止点”,而这些起止点往往就是临界点。(3)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明题述的过程中存在着极值,这个极值点往往是临界点。2.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。【例题3】 如图所示,滑板运动员从倾角为53°的斜坡顶端滑下,滑下的过程中他突然发现在斜面底端有一个高h=1.4 m、宽l=1.2 m的长方体障碍物,为了不触及这个障碍物,他必须在距水平地面高度h'=3.2 m的A点沿水平方向跳起离开斜面。忽略空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。(1)若运动员不触及障碍物,求他从A点起跳后落至水平面的过程所经历的时间;(2)为了不触及障碍物,求运动员从A点沿水平方向起跳的最小速度。答案:(1)0.8 s　(2)6.0 m/s【变式训练3】 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,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(　　)答案:D