课后网专题六——平抛运动和类平抛运动的处理
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高考物理专题-平抛和类平抛的规律及应用-例题详解全
平抛运动和类平抛运动的规律及应用
【题型解码】
1.基本思路
处理平抛(或类平抛)运动时,一般将运动沿初速度方向和垂直于初速度方向进行分解,先按分运动规律列式,再用运动的合成求合运动.
2.平抛(或类平抛)运动的推论
(1)任意时刻速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点。
(2)设在任意时刻瞬时速度与水平方向的夹角为θ,位移与水平方向的夹角为φ,则有tanθ=2tanφ
3. 求解平抛(或类平抛)运动的技巧
(1)平抛运动是匀变速曲线运动,在任意相等的时间内速度的变化量Δv 相等,Δv=gΔt,方向恒为竖直向下。
(12)善于确定平抛(或类平抛)运动的两个分速度和分位移与题目呈现的角度之间的联系,是解决问题的突破口。
4. 建好“两个模型”
(1)常规的平抛运动及类平抛模型。
(2)与斜面相结合的平抛运动模型。
①从斜面上水平抛出又落回到斜面上:物体其竖直位移与水平位移之比等于斜面倾角的正切值,此时分解位移,构建位移三角形
②从斜面外水平抛出垂直落在斜面上:物体打在斜面上瞬间,其水平速度与竖直速度之比等于斜面倾角的正切值,构建速度三角形.。
课后网 专题六:平抛运动和类平抛运动的处理考点梳理一、平抛运动1.定义:将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动.2.性质:加速度为重力加速度g 的匀变速曲线运动,运动轨迹是抛物线.3.基本规律:以抛出点为原点,水平方向(初速度v 0方向)为x 轴,竖直向下方向为y 轴,建立平面直角坐标系,则:(1)水平方向:做匀速直线运动,速度v x =v 0,位移x =v 0t . (2)竖直方向:做自由落体运动,速度v y =gt ,位移y =12gt 2.(3)合速度:v =v 2x +v 2y ,方向与水平方向的夹角为θ,则tan θ=v y v x =gtv 0. (4)合位移:s =x 2+y 2,方向与水平方向的夹角为α,tan α=y x =gt2v 0.1.[平抛运动的规律和特点]对平抛运动,下列说法正确的是( )A .平抛运动是加速度大小、方向不变的曲线运动B .做平抛运动的物体,在任何相等的时间内位移的增量都是相等的C .平抛运动可以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 .落地时间和落地时的速度只与抛出点的高度有关解析 平抛运动的物体只受重力作用,其加速度为重力加速度,故A 项正确;做平抛运动的物体,在任何相等的时间内,其竖直方向位移增量Δy =gt 2,水平方向位移不变,故B 项错误.平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,且落地时间t = 2h g,落地速度为v =v 2x +v 2y =v 20+2gh ,所以C 项正确,D 项错误.2、[利用分解思想处理平抛运动]质点从同一高度水平抛出,不计空气阻力,下列说法正确的是( )A .质量越大,水平位移越大B .初速度越大,落地时竖直方向速度越大C .初速度越大,空中运动时间越长D .初速度越大,落地速度越大解析 物体做平抛运动时,h =12gt 2,x =v 0t ,则t =2hg,所以x =v 02hg,故A 、C 错误.由v y =gt =2gh ,故B 错误. 由v =v 20+v 2y =v 20+2gh ,则v 0越大,落地速度越大,故D 正确. 考点一 平抛运动基本规律的理解 1.飞行时间:由t =2hg知,时间取决于下落高度h ,与初速度v 0无关. 2.水平射程:x =v 0t =v 0 2hg,即水平射程由初速度v 0和下落高度h 共同决定,与其他因素无关.3.落地速度:v t =v 2x +v 2y =v 20+2gh ,以θ表示落地速度与x 轴正方向的夹角,有tanθ=v y v x =2gh v 0,所以落地速度也只与初速度v 0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 =g Δt 相同,方向恒为竖直向下,如图4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 图4 定通过此时水平位移的中点,如图5中A 点和B 点所示.图5(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tan α=2tan θ.3、[用分解思想处理平抛运动问题]某同学前后两次从同一位置水平投出飞镖1和飞镖2到靶盘上,飞镖落到靶盘上的位置如图所示,忽略空气阻力,则两支飞镖在飞行过程中( )A .加速度a 1>a 2B .飞行时间t 1<t 2C .初速度v 1=v 2D .角度θ1>θ2答案 BD4、如图,从半径为R =1 m 的半圆AB 上的A 点水平抛出一个 可视为质点的小球,经t = s 小球落到半圆上,已知当地的重力 加速度g =10 m/s 2,则小球的初速度v 0可能为 ( ) A .1 m/s B .2 m/sC .3 m/sD .4 m/s解析 由于小球经 s 落到半圆上,下落的高度h =12gt 2=0.8 m ,位置可能有两处,如图所示.第一种可能:小球落在半圆左侧,v 0t =R -R 2-h 2=0.4 m ,v 0=1 m/s第二种可能:小球落在半圆右侧,v 0t =R +R 2-h 2,v 0=4 m/s ,选项A 、D 正确.答案 AD5、如图8所示,一名跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从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°,运动员的质量m =50 kg. 不计空气阻力(sin 37°=,cos 37°=;g 取10 m/s 2).求: (1)A 点与O 点的距离L ;图8(2)运动员离开O 点时的速度大小;(3)运动员从O 点飞出开始到离斜坡距离最远所用的时间.解析 (1)运动员在竖直方向做自由落体运动,有 L sin 37°=12gt 2,L =gt22sin 37°=75 m.(2)设运动员离开O 点时的速度为v 0,运动员在水平方向的分运动为匀速直线运动,有L cos 37°=v 0t ,即v 0=L cos 37°t=20 m/s. (3)解法一 运动员的平抛运动可分解为沿斜面方向的匀加速运动(初速度为v 0cos 37°、加速度为g sin 37°)和垂直斜面方向的类竖直上抛运动(初速度为v 0sin 37°、加速度为g cos 37°).当垂直斜面方向的速度减为零时,运动员离斜坡距离最远,有v 0sin 37°=g cos 37°·t ,解得t = s解法二 当运动员的速度方向平行于斜坡或与水平方向成37°角时,运动员与斜坡距离最远,有gt v 0=tan 37°,t = s. 答案 (1)75 m (2)20 m/s (3) s常见平抛运动模型的运动时间的计算方法1.在水平地面上空h 处平抛: 由h =12gt 2知t =2hg,即t 由高度h 决定.2.在半圆内的平抛运动(如图9),由半径和几何关系制约时间t : 图9h =12gt 2 R +R 2-h 2=v 0t联立两方程可求t .3.斜面上的平抛问题(如图10): (1)顺着斜面平抛 方法:分解位移x =v 0t 图10 y =12gt 2tan θ=y x可求得t =2v 0tan θg(2)对着斜面平抛(如图11) 方法:分解速度v x =v 0v y =gt 图11tan θ=v y v 0=gtv 0可求得t =v 0tan θg4.对着竖直墙壁平抛(如图12)水平初速度v 0不同时,虽然落点不同,但水平位移相同.t =d v 0图126、如图所示是倾角为45°的斜坡,在斜坡底端P 点正上方某一位置Q 处以速度v 0水平向左抛出一个小球A ,小球恰好能垂直落在斜坡上,运动时间为t 1,小球B 从同一点Q 处自由下落,下落至P 点的时间为t 2,不计空气阻力,则t 1∶t 2= ( ) A .1∶2 B .1∶ 2 C .1∶3D .1∶3答案 D7、 如图14所示,水平屋顶高H =5 m ,围墙高h =3.2 m ,围墙到房子的水平距离L =3 m ,围墙外马路宽x =10 m ,为使小球从屋顶水平飞出落在围墙外的马路上,求小球离开屋顶时的速度v 的大小范围.(g 取10 m/s 2)解析 若v 太大,小球落在马路外边,因此,要使球落在马路上,v 的最大值v max 为球落在马路最右侧A 点时的平抛初速度,如图所示,小球做平抛运动,设运动时间为t 1. 则小球的水平位移:L +x =v max t 1,小球的竖直位移:H =12gt 21解以上两式得 v max =(L +x )g2H=13 m/s. 若v 太小,小球被墙挡住,因此,球不能落在马路上,v 的最小值v min 为球恰好越过围墙的最高点P 落在马路上B 点时的平抛初速度,设小球运动到P 点所需时间为t 2,则此过程中小球的水平位移:L =v min t 2 小球的竖直方向位移:H -h =12gt 22解以上两式得v min =Lg2H -h=5 m/s因此v 0的范围是v min ≤v ≤v max ,即5 m/s ≤v ≤13 m/s. 答案 5 m/s ≤v ≤13 m/s【考点二】类平抛问题模型的分析方法 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.类平抛运动的运动特点在初速度v 0方向上做匀速直线运动,在合外力方向上做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a =F 合m. 3.类平抛运动的求解方法(1)常规分解法:将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合外力的方向)的匀加速直线运动.两分运动彼此独立,互不影响,且与合运动具有等时性.(2)特殊分解法:对于有些问题,可以过抛出点建立适当的直角坐标系,将加速度a 分解为a x 、a y ,初速度v 0分解为v x 、v y ,然后分别在x 、y 方向列方程求解. 8、 质量为m 的飞机以水平初速度v 0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16所示,求: 图16 (1)飞机受到的升力大小; (2)上升至h 高度时飞机的速度.解析 (1)飞机水平方向速度不变,则有l =v 0t 竖直方向上飞机加速度恒定,则有h =12at 2解以上两式得a =2h l 2v 20,故根据牛顿第二定律得飞机受到的升力F 为F =mg +ma =mg (1+2h gl2v 20)(2)由题意将此运动分解为水平方向速度为v 0的匀速直线运动,l =v 0t ;竖直方向初速度为0、加速度a =2h l2v 20的匀加速直线运动.上升到h 高度其竖直速度v y =2ah = 2·2hv20l2·h =2hv 0l所以上升至h 高度时其速度v =v 20+v 2y =v 0ll 2+4h 2 如图所示,tan θ=v y v 0=2h l,方向与v 0成θ角,θ=arctan 2hl.答案 (1)mg (1+2hgl 2v 20) (2)v 0l l 2+4h 2,方向与v 0成θ角,θ=arctan 2hl9、如图所示的光滑斜面长为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:(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v 0; (3)物块离开Q 点时速度的大小v .解析 (1)沿水平方向有b =v 0t 沿斜面向下的方向有mg sin θ=ma l =12at 2联立解得t = 2lg sin θ.(2)v 0=b t =bg sin θ2l. (3)物块离开Q 点时的速度大小v =v 20+at2=b 2+4l 2g sin θ2l.10.(2012·课标全国·15)如图,x 轴在水平地面内,y 轴沿竖直方向.图中画出了从y 轴上沿x 轴正向抛出的三个小球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 的水平初速度比b 的小D .b 的水平初速度比c 的大解析 根据平抛运动的规律h =12gt 2,得t =2h g ,因此平抛运动的时间只由高度决定,因为h b =h c >h a ,所以b 与c 的飞行时间相同,大于a 的飞行时间,因此选项A 错误,选项B 正确;又因为x a >x b ,而t a <t b ,所以a 的水平初速度比b 的大,选项C 错误;做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动,b 的水平位移大于c ,而t b =t c ,所以v b >v c ,即b 的水平初速度比c 的大,选项D 正确.11.(2012·江苏·6)如图19所示,相距l 的两小球A 、B 位于同一高度h (l 、h 均为定值).将A 向B 水平抛出的同时,B 自由下落.A 、B 与地面碰撞前后,水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反.不计空气阻力及小球与地面碰撞的时间,则( )A .A 、B 在第一次落地前能否相碰,取决于A 的初速度B .A 、B 在第一次落地前若不碰,此后就不会相碰C .A 、B 不可能运动到最高处相碰D .A 、B 一定能相碰解析由题意知A做平抛运动,即水平方向做匀速直线运动,竖直方向为自由落体运动;B 为自由落体运动,A、B竖直方向的运动相同,二者与地面碰撞前运动时间t1相同,且t1=2h g ,若第一次落地前相碰,只要满足A运动时间t=lv<t1,即v>lt1,所以选项A正确;因为A、B在竖直方向的运动同步,始终处于同一高度,且A与地面相碰后水平速度不变,所以A一定会经过B所在的竖直线与B相碰.碰撞位置由A的初速度决定,故选项B、C错误,选项D正确.12.《愤怒的小鸟》是一款时下非常流行的游戏,游戏中的故事也相当有趣,如图9甲所示,为了报复偷走鸟蛋的肥猪们,鸟儿以自己的身体为武器,如炮弹般弹射出去攻击肥猪们的堡垒.某班的同学们根据自己所学的物理知识进行假设:小鸟被弹弓沿水平方向弹出,如图乙所示,若h1=0.8 m,l1=2 m,h2=2.4 m,l2=1 m,小鸟飞出后能否直接打中肥猪的堡垒?请用计算结果进行说明.(取重力加速度g=10 m/s2)答案不能解析(1)设小鸟以v0弹出后能直接击中堡垒,则⎩⎪⎨⎪⎧ h 1+h 2=12gt 2l 1+l 2=v 0tt = 2h 1+h 2g = 2×+10 s = s 所以v 0=l 1+l 2t=错误! m/s =3.75 m/s 设在台面的草地上的水平射程为x ,则 ⎩⎪⎨⎪⎧ x =v 0t 1h 1=12gt 21所以x =v 0 2h 1g =1.5 m<l 1可见小鸟不能直接击中堡垒.。
高考物理平抛运动解题技巧平抛运动的特点1、平抛运动的概念水平抛出的物体只在重力(不考虑空气阻力)作用下所做的运动。
2、平抛运动的特点由于做平抛运动的物体只受重力的作用,由牛顿第二定律可知,其加速度恒为g,所以平抛运动是匀变速运动;又因为重力与速度不在一条直线上,故物体做曲线运动。
所以,平抛运动是匀变速曲线运动,其轨迹是抛物线。
3、平抛运动的研究方法(1)运动的独立性原理:物体的各个分运动都是相互独立、互不干扰的。
(2)研究的方法:利用运动的合成与分解。
做平抛运动的物体在水平方向上不受力的作用,做匀速直线运动,在竖直方向上初速为零,只受重力,做自由落体运动。
所以平抛运动是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的合运动。
平抛运动的规律以抛出点为坐标原点,水平抛出的方向为x轴的正方向,竖直向下的方向为y轴正方向,建立一个直角坐标系xOy。
1、平抛运动物体的运动轨迹如图所示。
①水平方向上:物体不受力,所以水平方向上做匀速直线运动,有;②竖直方向上:物体只受重力作用,加速度恒为g,而初速度为零,所以做自由落体运动,有;③运动轨迹:。
所以平抛运动的轨迹为抛物线(一半)2、平抛运动物体的位移如图所示。
①位移的大小:l=;②位移的方向:。
思考:能否用l求P点的位移?3、平抛运动物体的速度如图所示速度的方向和大小:思考:①能否用求P点的速度?②由以上分析得:,是否有?重难点1、平抛运动的速度变化水平方向分速度保持,竖直方向,加速度恒为g,速度,从抛出点起,每隔△t时间的速度的矢量关系如图所示,这一矢量关系有两个特点:(1)任意时刻的速度水平分量均等于初速度;(2)任意相等时间间隔△t内的速度改变量均竖直向下,且△v=△=。
做平抛运动的物体,在任一时刻的速度都可以分解为一个大小和方向不变的水平速度分量和一个竖直方向随时间正比例变化的分量和构成速度直角三角形如图所示,通过几何知识容易建立起以及之间的关系,许多问题可以从这里入手解决。
如何处理平抛运动和类平抛运动平抛运动和类平抛运动都是在重力作用下进行的运动,它们涉及到水平和竖直方向上的运动。
以下是对这两种运动的处理方法:平抛运动:
3. 合成运动:
•类平抛运动是水平运动和竖直运动的合成。
水平和竖直方向上的位移、速度、加速度可以独立处理,最后通过合成得到物体的总位移和总速度。
处理平抛运动和类平抛运动时,关键在于分别考虑水平和竖直方向上的运动,使用相关的运动学公式,并注意到水平方向上没有竖直
方向上的力。
如果考虑到空气阻力等因素,问题可能变得更为复杂,可能需要使用更高级的动力学和数值方法。
平抛运动的规律知识点总结平抛运动是物理学中一个重要的运动形式,广泛应用于日常生活和科学研究中。
它的规律性和可预测性使得人们能够更好地理解和掌握物体在空中运动的特点和行为。
以下是关于平抛运动的一些基本知识点总结:1. 平抛运动的定义:平抛运动是指物体在水平方向上具有初速度的情况下,仅受重力的作用下进行的运动。
在没有空气阻力的情况下,物体沿抛出方向以抛出速度匀速直线运动。
2. 抛体的运动轨迹:平抛运动的抛体轨迹是一个抛物线,称为平抛轨迹。
抛体在水平方向上匀速运动,在竖直方向上受重力加速度的作用,因此轨迹呈抛物线形状。
3. 平抛运动的速度和加速度:在平抛运动中,物体的水平速度保持恒定,不受重力的影响。
而竖直方向上,物体受到重力加速度的作用,速度逐渐增加。
因此,平抛运动的水平速度始终保持不变,竖直方向上的速度逐渐增加。
4. 平抛运动的时间和距离:平抛运动的时间由物体的初速度和竖直方向上的加速度决定。
在没有空气阻力的情况下,物体的水平速度不会改变,所以时间只取决于竖直方向上的运动。
抛体的落地时间由物体的抛射高度和重力加速度决定。
抛体的飞行距离由物体的水平速度和时间决定。
5. 平抛运动的最大高度:平抛运动的抛体在垂直方向上达到的最大高度取决于抛体的初速度和重力加速度。
最大高度发生在抛体的垂直速度为零的时刻,此时抛体开始下落。
6. 平抛运动的应用:平抛运动的规律被广泛应用于体育运动、物理实验和工程设计中。
例如,在投掷项目中,投掷者需要根据平抛运动的规律来确定合适的投掷角度和初速度。
在工程设计中,平抛运动的规律可以帮助工程师计算物体抛出的距离和高度,从而确保设计的安全性和可靠性。
7. 平抛运动与空气阻力的关系:在现实情况下,空气阻力会对平抛运动产生影响。
空气阻力会使物体的运动轨迹略微偏离理想的抛物线轨迹,并使物体的飞行距离和时间发生变化。
在高速运动或长距离运动中,空气阻力的影响将更加明显。
平抛运动是一种重要的物理运动形式,它的规律性和可预测性使得人们能够更好地理解和应用物体在空中运动的特点和行为。
高三物理平抛运动【本讲主要内容】平抛运动平抛运动及类平抛运动的特征及解法【知识掌握】 【知识点精析】1、平抛定义:水平方向抛出的物体只在重力作用下的运动。
广义地说,当物体所受的合外力恒定且与初速度垂直时,做类平抛运动。
2、平抛特点:(1)初速度:水平。
(2)运动性质:加速度为g 的匀变速曲线运动。
(3)运动轨迹:抛物线,轨迹方程:22x v g y =,抛物线顶点为抛出点。
问题:人站在平台上平抛一小球,球离开手的速度为v 1,落地时速度为v 2,不计空气阻力,下图中能表示出速度矢量的演变过程的是xCAy解释:平抛运动中,任意两个时刻(或两个位置)间的速度变化量t g v ∆=∆,方向恒为竖直向下,正确答案是C 。
3、研究方法:复杂曲线运动可分解为两个互相垂直方向上的直线运动,一般以初速度或合外力的方向为坐标轴进行分解。
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这两个分运动。
练习:战争和自然灾害造成了大量难民。
一架飞机正在执行一次国际救援行动,空投救援物资。
设飞机做水平匀速直线飞行,从某时刻起,每隔一秒钟投下一只货箱,这样接连投下了4只相同的货箱,每只货箱在离开飞机后的4s 内,由于降落伞还没有打开,可以假设空气阻力不计,则从第一只货箱离开飞机后的4s 内,关于几只货箱在空中的位置关系的下列说法中正确的是A . 在空中总是排成抛物线,落地点是等间距的B . 在空中总是排成抛物线,落地点是不等间距的C . 在空中总是排成直线,位于飞机的正下方,落地点是等间距的D . 在空中总是排成直线,位于飞机的后方,落地点是等间距的E . 在空中总排成直线,位于飞机正下方,相邻货箱间在竖直方向上的距离保持不变 解释:平抛运动的水平分运动是匀速的,且不受竖直方向的运动的影响,所以应选C 。
4、解题思路:两个方向上分别计算最后再合成。
注意合运动、分运动间的同时性。
5、平抛运动的规律:如图,质点从O 处以v 0平抛,经时间t 后到达P 点。
高考热点专题——平抛和类平抛运动当物体初速度水平且仅受重力作用时的运动,被称为平抛运动。
其轨迹为抛物线,性质为匀变速曲线运动。
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这两个分运动。
广义地说,当物体所受的合外力恒定且与初速度垂直时,做类平抛运动。
平抛运动是日常生活中常见的运动,并且这部分知识还常与电学知识相联系,以解决带电粒子在电场中的运动问题,因此,多年来,平抛运动一直是高考的热点,今后,将仍然是高考的热点。
用分解平抛运动的方法解决带电粒子在电场中的运动,以及将实际物体的运动抽象成平抛运动模型并做相应求解,将是高考的必然趋势。
一、正确理解平抛运动的性质(一)从运动学的角度分析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,以物体的出发点为原点,沿水平和竖直方向建立xOy坐标,如图所示:则水平方向和竖直方向的分运动分别为水平方向竖直方向平抛物体在时间t内的位移s可由③⑥两式推得位移的方向与水平方向的夹角由下式决定平抛物体经时间t时的瞬时速度v t可由②⑤两式推得速度v t的方向与水平方向的夹角可由下式决定(二)从动力学的角度分析对于平抛运动的物体只受重力作用,尽管其速度大小和方向时刻在改变,但其运动的加速度却恒为重力加速度g,因而平抛运动是一种匀变速曲线运动。
平抛运动中,由于仅有重力对物体做功,因而若把此物体和地球看作一个系统,则在运动过程中,系统每时每刻都遵循机械能守恒定律。
应用机械能守恒定律分析、处理此类问题,往往比单用运动学公式方便、简单得多。
二、平抛运动的几个重要问题(1)平抛物体运动的轨迹:抛物线由③⑥两式,消去t,可得到平抛运动的轨迹方程为。
可见,平抛物体运动的轨迹是一条抛物线。
(2)一个有用的推论:平抛物体任意时刻瞬时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移的一半。
证明:设物体被抛出后ts末时刻,物体的位置为P,其坐标为x t(ts内的水平位移)和y t (ts内的下落高度);ts末的速度v t的坐标分量为v x、v y,将v t速度反向延长交x轴于x',如图:则由几何关系可知:,即整理得:,∴。
课后网 专题六:平抛运动和类平抛运动的处理考点梳理 一、平抛运动1.定义:将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动.2.性质:加速度为重力加速度g 的匀变速曲线运动,运动轨迹是抛物线.3.基本规律:以抛出点为原点,水平方向(初速度v 0方向)为x 轴,竖直向下方向为y 轴,建立平面直角坐标系,则:(1)水平方向:做匀速直线运动,速度v x =v 0,位移x =v 0t . (2)竖直方向:做自由落体运动,速度v y =gt ,位移y =12gt 2.(3)合速度:v =v 2x +v 2y ,方向与水平方向的夹角为θ,则tan θ=v y v x =gtv 0. (4)合位移:s =x 2+y 2,方向与水平方向的夹角为α,tan α=y x =gt2v 0.1.[平抛运动的规律和特点]对平抛运动,下列说法正确的是 ( )A .平抛运动是加速度大小、方向不变的曲线运动B .做平抛运动的物体,在任何相等的时间内位移的增量都是相等的C .平抛运动可以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 .落地时间和落地时的速度只与抛出点的高度有关解析 平抛运动的物体只受重力作用,其加速度为重力加速度,故A 项正确;做平抛运动的物体,在任何相等的时间内,其竖直方向位移增量Δy =gt 2,水平方向位移不变,故B 项错误.平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,且落地时间t = 2h g,落地速度为v =v 2x +v 2y =v 20+2gh ,所以C 项正确,D 项错误.2、[利用分解思想处理平抛运动]质点从同一高度水平抛出,不计空气阻力,下列说法正确的是( )A .质量越大,水平位移越大B .初速度越大,落地时竖直方向速度越大C .初速度越大,空中运动时间越长D .初速度越大,落地速度越大解析 物体做平抛运动时,h =12gt 2,x =v 0t ,则t =2hg ,所以x =v 02hg,故A 、C 错误.由v y =gt =2gh ,故B 错误. 由v =v 20+v 2y =v 20+2gh , 则v 0越大,落地速度越大,故D 正确. 考点一 平抛运动基本规律的理解 1.飞行时间:由t =2hg知,时间取决于下落高度h ,与初速度v 0无关. 2.水平射程:x =v 0t =v 0 2hg,即水平射程由初速度v 0和下落高度h 共同决定,与其他因素无关.3.落地速度:v t =v 2x +v 2y =v 20+2gh ,以θ表示落地速度与x 轴正方向的夹角,有tanθ=v y v x =2gh v 0,所以落地速度也只与初速度v 0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 =g Δt 相同,方向恒为竖直向下,如图4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 图4 定通过此时水平位移的中点,如图5中A 点和B 点所示.图5(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tan α=2tan θ.3、[用分解思想处理平抛运动问题]某同学前后两次从同一位置水平投出飞镖1和飞镖2到靶盘上,飞镖落到靶盘上的位置如图所示,忽略空气阻力,则两支飞镖在飞行过程中( )A .加速度a 1>a 2B .飞行时间t 1<t 2C .初速度v 1=v 2D .角度θ1>θ2答案 BD4、如图,从半径为R =1 m 的半圆AB 上的A 点水平抛出一个 可视为质点的小球,经t = s 小球落到半圆上,已知当地的重力 加速度g =10 m/s 2,则小球的初速度v 0可能为 ( ) A .1 m/s B .2 m/sC .3 m/sD .4 m/s解析 由于小球经 s 落到半圆上,下落的高度h =12gt 2=0.8 m ,位置可能有两处,如图所示.第一种可能:小球落在半圆左侧,v 0t =R -R 2-h 2=0.4 m ,v 0=1 m/s第二种可能:小球落在半圆右侧,v 0t =R +R 2-h 2,v 0=4 m/s ,选项A 、D 正确.答案 AD5、如图8所示,一名跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从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°,运动员的质量m =50 kg. 不计空气阻力(sin 37°=,cos 37°=;g 取10 m/s 2).求: (1)A 点与O 点的距离L ;图8(2)运动员离开O 点时的速度大小;(3)运动员从O 点飞出开始到离斜坡距离最远所用的时间.解析 (1)运动员在竖直方向做自由落体运动,有 L sin 37°=12gt 2,L =gt22sin 37°=75 m.(2)设运动员离开O 点时的速度为v 0,运动员在水平方向的分运动为匀速直线运动,有L cos 37°=v 0t ,即v 0=L cos 37°t=20 m/s. (3)解法一 运动员的平抛运动可分解为沿斜面方向的匀加速运动(初速度为v 0cos 37°、加速度为g sin 37°)和垂直斜面方向的类竖直上抛运动(初速度为v 0sin 37°、加速度为g cos 37°).当垂直斜面方向的速度减为零时,运动员离斜坡距离最远,有v 0sin 37°=g cos 37°·t ,解得t = s解法二 当运动员的速度方向平行于斜坡或与水平方向成37°角时,运动员与斜坡距离最远,有gtv 0=tan 37°,t = s.答案(1)75 m (2)20 m/s (3) s常见平抛运动模型的运动时间的计算方法1.在水平地面上空h 处平抛: 由h =12gt 2知t =2hg,即t 由高度h 决定.2.在半圆内的平抛运动(如图9),由半径和几何关系制约时间t : 图9h =12gt 2 R +R 2-h 2=v 0t联立两方程可求t .3.斜面上的平抛问题(如图10): (1)顺着斜面平抛 方法:分解位移x =v 0t 图10 y =12gt 2tan θ=y x可求得t =2v 0tan θg(2)对着斜面平抛(如图11) 方法:分解速度v x =v 0v y =gt 图11tan θ=v y v 0=gtv 0可求得t =v 0tan θg4.对着竖直墙壁平抛(如图12)水平初速度v 0不同时,虽然落点不同,但水平位移相同.t =d v 0图126、如图所示是倾角为45°的斜坡,在斜坡底端P 点正上方某一位置Q 处以速度v 0水平向左抛出一个小球A ,小球恰好能垂直落在斜坡上,运动时间为t 1,小球B 从同一点Q 处自由下落,下落至P 点的时间为t 2,不计空气阻力,则t 1∶t 2= ( ) A .1∶2 B .1∶ 2 C .1∶3D .1∶3答案 D7、 如图14所示,水平屋顶高H =5 m ,围墙高h =3.2 m ,围墙到房子的水平距离L =3 m ,围墙外马路宽x =10 m ,为使小球从屋顶水平飞出落在围墙外的马路上,求小球离开屋顶时的速度v 的大小范围.(g 取10 m/s 2)解析 若v 太大,小球落在马路外边,因此,要使球落在马路上,v 的最大值v max 为球落在马路最右侧A 点时的平抛初速度,如图所示,小球做平抛运动,设运动时间为t 1. 则小球的水平位移:L +x =v max t 1,小球的竖直位移:H =12gt 21解以上两式得 v max =(L +x )g2H=13 m/s. 若v 太小,小球被墙挡住,因此,球不能落在马路上,v 的最小值v min 为球恰好越过围墙的最高点P 落在马路上B 点时的平抛初速度,设小球运动到P 点所需时间为t 2,则此过程中小球的水平位移:L =v min t 2 小球的竖直方向位移:H -h =12gt 22解以上两式得v min =Lg2H -h=5 m/s因此v0的范围是v min≤v≤v max,即5 m/s≤v≤13 m/s.答案 5 m/s≤v≤13 m/s【考点二】类平抛问题模型的分析方法 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.类平抛运动的运动特点在初速度v 0方向上做匀速直线运动,在合外力方向上做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a =F 合m. 3.类平抛运动的求解方法(1)常规分解法:将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合外力的方向)的匀加速直线运动.两分运动彼此独立,互不影响,且与合运动具有等时性.(2)特殊分解法:对于有些问题,可以过抛出点建立适当的直角坐标系,将加速度a 分解为a x 、a y ,初速度v 0分解为v x 、v y ,然后分别在x 、y 方向列方程求解. 8、 质量为m 的飞机以水平初速度v 0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16所示,求: 图16 (1)飞机受到的升力大小; (2)上升至h 高度时飞机的速度.解析 (1)飞机水平方向速度不变,则有l =v 0t 竖直方向上飞机加速度恒定,则有h =12at 2解以上两式得a =2h l 2v 20,故根据牛顿第二定律得飞机受到的升力F 为F =mg +ma =mg (1+2h gl2v 20)(2)由题意将此运动分解为水平方向速度为v 0的匀速直线运动,l =v 0t ;竖直方向初速度为0、加速度a =2h l2v 20的匀加速直线运动.上升到h 高度其竖直速度v y =2ah = 2·2hv20l2·h =2hv 0l所以上升至h 高度时其速度v =v 20+v 2y =v 0ll 2+4h 2 如图所示,tan θ=v y v 0=2h l,方向与v 0成θ角,θ=arctan 2hl.答案 (1)mg (1+2hgl 2v 20) (2)v 0l l 2+4h 2,方向与v 0成θ角,θ=arctan 2hl9、如图所示的光滑斜面长为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:(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v 0; (3)物块离开Q 点时速度的大小v .解析 (1)沿水平方向有b =v 0t 沿斜面向下的方向有mg sin θ=ma l =12at 2联立解得t =2lg sin θ.(2)v 0=b t =bg sin θ2l. (3)物块离开Q 点时的速度大小v =v 20+at2=b 2+4l 2g sin θ2l.10.(2012·课标全国·15)如图,x 轴在水平地面内,y 轴沿竖直方向.图中画出了从y 轴上沿x 轴正向抛出的三个小球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 的水平初速度比b 的小D .b 的水平初速度比c 的大解析 根据平抛运动的规律h =12gt 2,得t =2h g ,因此平抛运动的时间只由高度决定,因为h b =h c >h a ,所以b 与c 的飞行时间相同,大于a 的飞行时间,因此选项A 错误,选项B 正确;又因为x a >x b ,而t a <t b ,所以a 的水平初速度比b 的大,选项C 错误;做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动,b 的水平位移大于c ,而t b =t c ,所以v b >v c ,即b 的水平初速度比c 的大,选项D 正确.11.(2012·江苏·6)如图19所示,相距l 的两小球A 、B 位于同一高度h (l 、h 均为定值).将A 向B 水平抛出的同时,B 自由下落.A 、B 与地面碰撞前后,水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反.不计空气阻力及小球与地面碰撞的时间,则( )A .A 、B 在第一次落地前能否相碰,取决于A 的初速度B .A 、B 在第一次落地前若不碰,此后就不会相碰C .A 、B 不可能运动到最高处相碰D .A 、B 一定能相碰解析 由题意知A 做平抛运动,即水平方向做匀速直线运动,竖直方向为自由落体运动;B 为自由落体运动,A 、B 竖直方向的运动相同,二者与地面碰撞前运动时间t 1相同,且t 1= 2h g ,若第一次落地前相碰,只要满足A 运动时间t =l v <t 1,即v >l t 1,所以选项A 正确;因为A 、B 在竖直方向的运动同步,始终处于同一高度,且A 与地面相碰后水平速度不变,所以A 一定会经过B 所在的竖直线与B 相碰.碰撞位置由A 的初速度决定,故选项B 、C 错误,选项D 正确.12.《愤怒的小鸟》是一款时下非常流行的游戏,游戏中的故事也相当有趣,如图9甲所示,为了报复偷走鸟蛋的肥猪们,鸟儿以自己的身体为武器,如炮弹般弹射出去攻击肥猪们的堡垒.某班的同学们根据自己所学的物理知识进行假设:小鸟被弹弓沿水平方向弹出,如图乙所示,若h 1=0.8 m ,l 1=2 m ,h 2=2.4 m ,l 2=1 m ,小鸟飞出后能否直接打中肥猪的堡垒?请用计算结果进行说明.(取重力加速度g =10 m/s 2)答案 不能解析 (1)设小鸟以v 0弹出后能直接击中堡垒,则⎩⎪⎨⎪⎧ h 1+h 2=12gt 2l 1+l 2=v 0tt = 2h 1+h 2g = 2×+10s = s 所以v 0=l 1+l 2t=错误! m/s =3.75 m/s 设在台面的草地上的水平射程为x ,则⎩⎪⎨⎪⎧ x =v 0t 1h 1=12gt 21所以x =v 0 2h 1g =1.5 m<l 1可见小鸟不能直接击中堡垒.。