抛体运动二轮复习学案
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抛体运动
江苏省侯集中学 翟孝影
要点分析
1、命题趋势:
课程标准要求会用运动的合成与分解的方法分析抛体运动。抛体运动是高中阶段学习的重要的运动形式,是历年高考重点考查的内容之一。平抛运动的规律及物体做曲线运动的条件是考查的重点和难点。从历年的高考情况来看,单纯考查这部分知识的题目不是很多,较多的是结合万有引力、电场磁场、机械能守恒等问题来考查。
2、题型归纳:
复习时要在扎实掌握本部分内容的基础上注重与其他部分的渗透以及与实际生活相结合,与电场和磁场相联系的综合问题(如电场中带电粒子的类平抛运动)更要引起重视。本部分还可以与匀变速直线运动、牛顿定律相结合构成多过程分析题,甚至涉及到公路、铁路、航海、航空等交通方面的知识。
3、方法总结:
①利用运动的合成与分解研究曲线运动的思维流程
(欲知)曲线运动规律→(只需)研究两直线运动规律→(得知)曲线运动规律
②在处理实际问题中应注意
只有深刻挖掘曲线运动的实际效果,才能明确曲线运动应分解为哪两个方向上的直线运动,这是处理曲线运动的出发点
进行等效合成时,需要寻找两分运动的时间联系——等时性,这是处理曲线运动问题的切入点
例题精析
例1、关于互成角度的两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动,下列说法正确的是 ( )
A.合运动的轨迹一定是抛物线 B.合运动的性质一定是匀变速运动
C.合运动的轨迹可能是直线,也可能是曲线 D. 合运动的性质无法确定
例2、如图所示,一足够长的固定光滑斜面与水平面的夹角为53°,物体A以初速度v1从斜面顶端水平抛出,物体B在斜面上距顶端L=20m处同时以速度v2沿斜面向下匀加速运动,经历时间t物体A和物体B在斜面上相遇,则下列各组速度和时间中满足条件的是(cos53°=0.6,sin53°=0.8,g=10 m/s2)
A.v1=15m/s,v2=4 m/s,t=4s B.v1=15 m/s,v2=6 m/s,t=3s
C.v1=18 m/s,v2=4 m/s,t=4s D.v1=18m/s,v2=6 m/s,t=3s
例3、如图所示,水平屋顶高H=5m,墙高h=3.2m,墙到房子的距离L=3 m,墙外马路宽s=10m,小球从房顶水平飞出落在墙外的马路上,求小球离开屋顶时的速度。(取g=10m/s2)
例4、如图甲所示,水平传送带的长度L=5m,皮带轮的半径R=0.1m,皮带轮以角速度顺时针匀速转动。现有一小物体(视为质点)以水平速度v0从A点滑上传送带,越过B点后做平抛运动,其水平位移为s。保持物体的初速度v0不变,多次改变皮带轮的角速度,依次测量水平位移s,得到如图乙所示的s—图像。回答下列问题:
(1)当010rad/s时,物体在A、B之间做什么运动?
(2)B端距地面的高度h为多大? (3)物块的初速度v0多大?
针对训练:
( )1、关于平抛运动,下列说法正确的是:
A、平抛运动是匀变速运动
B、平抛运动的物体在任何相等时间内速度变化量相等
C、平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成
D、落地时间与落地速度只与抛出点高度有关
( )2、物体做平抛运动时,它的速度的方向和水平方向间的夹角α的正切tgα随时间t变化的图像是图中的
( )3、如图所示,为一物体平抛运动的x-y图象,物体从O点抛出,x、y分别为其水平和竖直位移.在物体运动过程中的任一点P(x、y),其速度的反向延长线交于x轴的A点(A点未画出),则OA的长为
A.x B.0.5x C.0.3x D.不能确定
( )4、如图所示,倾角为θ的斜面上A点,以水平速度v0抛出一个小球,不计空气阻力,它落到斜面上B点所用的时间为
A.gvsin20 B. gvtan20 C. gvsin0 D. gvtan0
( )5、甲从高H处以速度v1水平抛出小球A,乙同时从地面以初速度v2竖直上抛小球B,在B尚未到达最高点之前,两球在空中相遇,则
(A)两球相遇时间1vHt (B)抛出前两球的水平距离21vHvs
(C)相遇时A球速率2vgHv (D)若gHv2,则两球相遇在2H处
( )6.一航天探测器完成对火星的探测任务后,在离开火星的过程中,由静止开始沿着与火星表面成一倾斜角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动。探测器通过喷气而获得推动力。以下关于喷气方向的描述中正确的是
A.探测器加速运动时,沿直线向后喷气 B.探测器加速运动时,竖直向下喷气
C.探测器匀速运动时,竖直向下喷气 D.探测器匀速运动时,不需要喷气
( )7.如下图所示的塔吊臂上有一可沿水平方向运动的小车A,小图乙 /rad/s/m 3
1
30
1图甲 车下通过钢丝绳装有吊着物体B的吊钩.在小车A与物体B以相同的水平速度沿吊臂方向匀速运动的同时,吊钩将物体B向上吊起,A、B之间的距离以22tHd (SI)(SI表示国际单位制,式中H为吊臂离地面的高度)规律变化,则物体做
A.速度大小不变的曲线运动 B.速度大小增加的曲线运动
C.加速度大小和方向均不变的曲线运动 D.加速度大小和方向均变化的曲线运动
( )8.如图所示, 光滑平台上有一个质量为m的物块,用绳子跨过定滑轮由地面上的人向右拉动,人以速度v从平台的边缘处向右匀速前进了s,不计绳和滑轮的质量及滑轮轴的摩擦,且平台离人手作用点竖直高度始终为h,则
A.在该过程中,物块的运动也是匀速的
B.在该过程中,人对物块做的功为22mv
C.在该过程中,人对物块做的功为)(22222shsmv
D.在该过程中,物块的运动速率为22shvh
9、如图所示,在《研究平抛物体的运动》的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,每个小方格的边长L=1.25 cm.若小球在平抛运动途中的几个位置为图中的a、b、c、d几点,则小球平抛的初速度的计算式为v0= (用L和g表示),其值是 ,小球在b点的速率是 .(取g=9.8 m/s2)
10、A、B两点在地面O点的正上方,A点离地高度为20m,B点离地高度为10m,现在分别在A、B两点水平抛出两个小球,要使两球同时落地,试分析说明:(1)那一个小球应先抛出。(2)物体抛出的初速度对落地的时间是否有影响。(3)两球抛出的时间间隔是多少。
11、如图所示,AB为斜面,倾角为30°,小球从A点以初速度v0水平抛出,恰好落到B点,求:(1)AB间的距离; (2)物体在空中飞行的时间;
(3)从抛出开始经多少时间小球的速度与斜面平行此时与斜面间的距离为多?
12.如图所示,一小球自平台上水平抛出,恰好落在临近平台的一倾角为α =53°的光滑斜面顶端,并刚好沿光滑斜面下滑,已知斜面顶端与平台的高度差h=0.8m,重力加速度g=10m/s2,sin53° = 0.8,cos53° = 0.6,求
⑴小球水平抛出的初速度v0是多少?
⑵斜面顶端与平台边缘的水平距离s是多少?
⑶若斜面顶端高H = 20.8m,则小球离开平台后经多长时间t到达斜面底端? υ0
h
53° s
13.在冬天,高为h=1.25m的平台上,覆盖了一层冰,一乘雪橇的滑雪爱好者,从距平台边缘s=24m处以一定的初速度向平台边缘滑去,如图所示,当他滑离平台即将着地时的瞬间,其速度方向与水平地面的夹角为θ=45°,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)滑雪者着地点到平台边缘的水平距离是多大;
(2)若平台上的冰面与雪橇间的动摩擦因数为μ=0.05,则滑雪者的初速度是多大?
14.如图所示,将质量为m的小球从倾角为α的光滑斜面上的A点以初速0水平抛出(即0∥CD),小球沿斜面运动到B点.已知A点的竖直高度为h,则小球到达B点时的速度大小为多少?小球在斜面上的运动时间为多少?
参考答案:
【例1】解析:合力是恒定的,合运动的性质一定是匀变速运动;当合速度与合力在一条直线上时,合运动是直线运动,当合速度与合力不在一条直线上时,合运动是曲线运动。所以,BC正确。
答案:BC
题后反思:本题考查物体作曲线运动的条件。物体该做怎样的运动是由它的受力和初始条件决定的。
【例2】解析:由平抛运动知识得tvgt12253tan,得4v1=15t,把各选项中的时间t和速度v1代入上式,只有A项能使关系式有解。故正确答案为A。
答案:A。
题后反思:本题考查考点“平抛运动”,涉及到运动的合成与分解、匀变速直线运动等知识。本题重在考查考生对“物体A和物体B在斜面上相遇”这一条件的理解应用能力。本题不仅考查对平抛运动规律的应用,同时考查考生应用多种方法解决问题的能力。如果不采用代入法而自接推导会复杂得多。平抛运动还可结合牛顿运动定律、天体运行、电场等知识进行综合命题。
【例3】【解析】设球刚好越过墙时,此时球水平初速度为v1,则H-h=gt12/2.
∴t1= ghH/)(2
L=v1t1
得v1=5m/s
设球越过墙刚好落在马路右边,此时球水平速度为v2,则H=gt22/2. h s
v
v0ABCDhα∴t2=gH/2
L+s=v2t2得v2=13m/s
∴小球离开屋顶时的速度5m/s≤v≤13m/s
【例4】解:(1)物体的水平位移相同,说明物体离开B点的速度相同,物体的速度大于皮带的速度,一直做匀减速运动。
(2)当ω=10rad/s时,物体经过B点的速度为1RvBm/s ①
平抛运动:221gth ②
tvsB ③
解得:t=1s,h=5m ④
(3)当ω>30rad/s时,水平位移不变,说明物体在AB之间一直加速,其末速度
3tsvBm/s ⑤
根据2202tvvas ⑥
当0≤ω≤10rad/s时,2202BgLvv ⑦
当ω≥30rad/s时,2022vvgLB2202BgLvv, ⑧
解得:05/vms ⑨
题后反思:本题以传送带上物体的运动为背景,涉及到直线运动、牛顿定律、圆周运动、平抛运动等较多知识点,过程多,情景复杂,对考生综合应用能力要求较高。
针对训练答案:
1.ABC 2.B 3.B 4.B 5. BD 6.C 7.BC 8.C
9.【解析】根据运动学知识可知: v0=2L/t ①
△s=gT2 ②
其中△s=3L-2L=L,所以gLgST,
代入①式得smgLv/70.020
b点的竖直分速度glTlvy2323(利用中间时刻的瞬时速度等于整段时间的平均速度规律)