人教版2026年高中物理讲义（含解析）必修2 第五章 抛体运动 第3-4节

这是一份人教版2026年高中物理讲义（含解析）必修2 第五章 抛体运动 第3-4节
抛体运动平抛运动一、抛体运动1. 定义：以一定的速度将物体抛出，物体只受重力作用的运动。2. 平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动。3. 平抛运动的特点（1）初速度沿水平方向；（2）只受重力作用。4. 平抛运动的性质：加速度为g的匀变速曲线运动二、平抛运动的研究方法及规律1. 平抛运动的研究方法：研究曲线运动通常采用“化曲为直”的方法，即将平抛运动分解为竖直方向上的自由落体运动和水平方向上的匀速直线运动。2. 平抛运动的规律3. 平抛运动的几个决定因素（1）运动时间：由y＝gt2得t＝，可知做平抛运动的物体在空中运动的时间只与下落的高度有关，与初速度的大小无关。（2）水平位移大小：由x＝v0t＝v0知，做平抛运动的物体的水平位移由初速度v0和下落的高度y共同决定。（3）落地时的速度大小：v＝＝，即落地速度由初速度v0和下落的高度y共同决定。4. 平抛运动的两个推论（1）平抛运动某一时刻速度与水平方向夹角为θ，位移与水平方向夹角为α，则tanθ＝2tanα。（2）做平抛运动的物体在任意时刻瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点。 如图所示，x轴在水平地面上，y轴沿竖直方向。图中画出了从y轴上沿x轴正向水平抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹，其中b和c是从同一点抛出的。不计空气阻力，则（　　）A. a的飞行时间比b的长 　　B. b和c的飞行时间相同C. a的水平速度比b的小 　　D. b的初速度比c的大答案：BD解析：平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动，由h＝gt2可知，飞行时间由高度决定，hb>ha，故a的飞行时间比b的短，选项A错误；同理，b和c的飞行时间相同，选项B正确；根据水平位移x＝v0t可知，a、b的水平位移满足xa>xb，且飞行时间tb>ta，故v0a>v0b，选项C错误；同理可得v0b>v0c，选项D正确。刀削面是很多人喜欢的面食之一，因其风味独特而驰名中外。刀削面全凭刀削，因此得名。如图所示，将一锅水烧开，拿一块面团放在锅旁边较高处，用一刀片飞快地削下一片片很薄的面片，使面片飞向锅中，若面团到锅上沿水平面的竖直距离为0. 8 m，到锅最近的水平距离为0. 5 m，锅的半径为0. 5 m。要想使削出的面片落入锅中，则面片的水平速度可以是下列选项中的哪些（空气阻力不计，g取10 m/s2）（　　）A. 1 m/s B. 2 m/sC. 3 m/s D. 4 m/s答案：BC解析：由h＝gt2知，面片在空中的运动时间t＝＝0. 4 s，而水平位移x＝v0t，故面片的初速度v0＝，将x1＝0. 5 m，x2＝1. 5 m代入得面片的最小初速度v01＝＝1. 25 m/s，最大初速度v02＝＝3. 75 m/s，即1. 25 m/s≤v0≤3. 75 m/s，选项B、C正确。1. 平抛运动的特点平抛运动初速度沿水平方向，且运动过程中只受重力作用；加速度为重力加速度，故平抛运动是匀变速曲线运动。2. 平抛运动的速度3. 平抛运动的位移（答题时间：30分钟）1. 关于平抛运动，下列说法正确的是（　　）A. 因为平抛运动的轨迹是曲线，所以不可能是匀变速运动B. 平抛运动速度的大小与方向不断变化，因而相等时间内速度的变化量也是变化的，加速度也不断变化C. 平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动与竖直方向上的竖直下抛运动D. 平抛运动是加速度恒为g的匀变速曲线运动2. 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. 3. 网球是一项比较流行的体育运动。两位运动员分别从同一高度、同一方向水平发出甲、乙两只网球，甲球出界了，乙球恰好越过球网落在界内，不计空气阻力，对于两球的初速度v甲和v乙，飞行时间t甲和t乙，下落过程中的加速度a甲和a乙的比较正确的是（　　）A. v甲a乙C. v甲>v乙，t甲v乙，t甲＝t乙4. 如图所示是网球发球机，某次室内训练时将发球机放在距地面一定的高度，然后向竖直墙面发射网球。假定网球均水平射出，某两次射出的网球碰到墙面时速度与水平方向夹角分别为30°和60°，若不考虑网球在空中受到的阻力，则（　　）A. 两次发射的初速度大小之比为3∶1B. 碰到墙面前在空中运动时间之比为1∶C. 下落高度之比为1∶D. 碰到墙面时速度大小之比为3∶15. 如图所示，M、N是两块挡板，挡板M高h′＝10 m，其上边缘与挡板N的下边缘在同一水平面。从高h＝15 m的A点以速度v0水平抛出一小球（可视为质点），A点与两挡板的水平距离分别为d1＝10 m，d2＝20 m。N板的上边缘高于A点，若能使小球直接进入挡板M的右边区域，则小球水平抛出的初速度v0的大小是下列给出数据中的哪个（g取10 m/s2，空气阻力不计）（　　）A. v0＝8 m/s B. v0＝4 m/sC. v0＝15 m/s D. v0＝21 m/s1. D 解析：做平抛运动的物体只受重力，其加速度恒为g，故为匀变速曲线运动，A错误，D正确；相等时间内速度的变化量Δv＝gΔt是相同的，故B错误；平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，C错误。2. C 解析：设A、B两小球的抛出点间的水平距离为L，分别以水平速度v1、v2抛出，经过时间t的水平位移分别为x1、x2，根据平抛运动规律有x1＝v1t，x2＝v2t，又x1＋x2＝L，则t＝；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t′＝＝，故选项C正确。3. D 解析：两球均做平抛运动，则加速度均为g；抛出的高度相同，根据t＝可知，飞行的时间相同；因甲出界，乙落在界内，可知甲的水平位移较大，根据v＝可知，甲的初速度比乙大，故选D。4. B 解析：设网球碰到墙面时速度与水平方向的夹角为θ，tan θ＝＝①x＝v0t②由①②得：tan θ＝，故＝，＝，B正确。＝＝，A错误。＝＝，C错误。v＝，故＝·＝×＝，D错误。5. C 解析：要让小球落到挡板M的右边区域，下落的高度为两高度之差，由t＝得t＝1 s，由d1＝v01t，d2＝v02t，得v0的范围为10 m/s≤v0≤20 m/s，故选C。平抛运动深入探究一、与斜面有关的平抛运动与斜面有关的平抛运动，包括两种情况：（1）物体从空中水平抛出垂直落在斜面上；（2）物体从斜面上水平抛出落在斜面上。在解答该类问题时，除要运用平抛运动的位移和速度规律外，还要充分利用斜面倾角，找出斜面倾角同位移和速度的关系，从而使问题得到顺利解决。两种情况的特点及分析方法对比如下：二、类平抛运动类平抛运动是指物体做曲线运动，其运动可以分解为互相垂直的两个方向的分运动：一个方向做匀速直线运动，另一个方向是在恒定合外力作用下的初速度为零的匀加速直线运动。（1）类平抛运动的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）类平抛运动的运动规律初速度v0方向上：vx＝v0，x＝v0t。合外力方向上：a＝，vy＝at，y＝at2。 1. 如图所示，一物体自倾角为θ的固定斜面顶端沿水平方向抛出后落在斜面上，物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角φ满足（空气阻力不计）（　　）A. tan φ＝sin θ B. tan φ＝cos θC. tan φ＝tan θ D. tan φ＝2tan θ答案：D解析：物体从抛出至落到斜面的过程中，位移方向与水平方向夹角为θ，落到斜面上时速度方向与水平方向夹角为φ，由平抛运动的推论知tan φ＝2tan θ，选项D正确。2. 如图所示，以9. 8 m/s的水平初速度v0抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角为30°的固定斜面上，这段飞行所用的时间为（不计空气阻力，g取9. 8 m/s2）（　　）A. s B. sC. s D. 2 s答案：C解析：如图所示，把末速度分解成水平方向的分速度v0和竖直方向的分速度vy，则有tan 30°＝，vy＝gt，联立得t＝＝＝s，故C正确。如图所示的光滑固定斜面长为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：（重力加速度为g，不计空气阻力）（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v0；（3）物块离开Q点时速度的大小v。答案：（1）　（2）b （3）解析：（1）沿斜面向下的方向有mgsin θ＝ma，l＝at2联立解得t＝。（2）沿水平方向有b＝v0tv0＝＝b。（3）物块离开Q点时的速度大小v＝＝。1. 与斜面有关的平抛运动，除要运用平抛运动的位移和速度规律外，还要充分利用斜面倾角，找出斜面倾角同位移和速度的关系，从而使问题得到顺利解决。2. 类平抛运动是指物体做曲线运动，其运动可以分解为互相垂直的两个方向的分运动：一个方向做匀速直线运动，另一个方向是在恒定合外力作用下的初速度为零的匀加速直线运动。（答题时间：30分钟）1. 如图所示，从倾角为θ的斜面上某点先后将同一小球以不同的初速度水平抛出，小球均落在斜面上，当抛出的速度为v1时，小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为α1；当抛出速度为v2时，小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为α2，不计空气阻力，则（　　）A. 当v1>v2时，α1>α2B. 当v1>v2时，α1