高三第一轮复习——曲线运动 教案
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高中物理曲线运动教案设计物体运动轨迹是曲线的运动,称为“曲线运动”。
当物体所受的合外力和它速度方向不在同一直线上,物体就是在做曲线运动.接下来是为大家整理的高中物理曲线运动教案设计,希望大家喜欢!高中物理曲线运动教案设计一学习目标1、知道什么是曲线运动,知道曲线运动中速度的方向。
2、理解曲线运动是一种变速运动。
3、理解物体做曲线运动的条件是所受合外力的方向与它的速度方向不在一条直线上。
学习重点曲线运动中的速度方向和物体做曲线运动的条件。
学习难点理解并掌握物体做曲线运动的条件。
(学习(方法))实验、讲解、归纳、推理集体备课个人备课第一学时一、课题导入至今为止,我们只讨论了物体沿着一条直线的运动。
实际上,在自然界和技术中,曲线运动随处可见。
水平抛出的物体,在落到地面的过程中沿曲线运动;地球绕太阳公转,轨迹接近圆,也是曲线。
抛出的物体,公转中的地球,他们的运动都是曲线运动。
那么从这一节课开始,我们就要开始讨论曲线运动到底具有哪些规律。
目标引领1、知道什么是曲线运动,知道曲线运动中速度的方向。
2、理解曲线运动是一种变速运动。
3、理解物体做曲线运动的条件是所受合外力的方向与它的速度方向不在一条直线上。
三、独立自学学生自学课本第五章第一节的内容。
引导探究一、曲线运动的位移:1.坐标系的选择:讨论物体在同一平面内做曲线运动时,应该选择坐标系?2.位移描述:物体运动到某点时,其位移可尽量用它在方向的分矢量来表示,而分矢量可用该点的表示。
二、曲线运动的速度1.速度的方向:质点在某一点的速度沿曲线在这一点的方向。
2.运动性质:做曲线运动的质点的速度发生变化,即速度时刻发生变化,因此曲线运动一定是运动。
3速度的描述:可以用互相垂直的两个方向的分矢量叫做分速度,其中= vy= 。
三、运动描述的实例:1.蜡块的位置:蜡块沿玻璃管匀速上升的速度为vy,玻璃管向右匀速运动的速度设为vy,从蜡块开始运动的时刻计时,于是,在时刻t,蜡块的位置P可用它的x、y两个坐标表示x= y= 。
物理课高中曲线运动教案
课题:曲线运动
教学目标:学生能够掌握曲线运动的基本概念,能够应用运动学公式解决实际问题。
教学重点:曲线运动的定义和特点,曲线运动的加速度和速度关系,曲线运动中的力分析。
教学难点:曲线运动中的向心力和离心力的理解及应用。
教学过程:
一、复习与导入(5分钟)
1. 回顾直线运动的知识,引入曲线运动的概念;
2. 提出问题:为什么汽车在弯道行驶时会有偏离惯性的情况出现?
二、讲解曲线运动的基本概念(15分钟)
1.定义:瞬时速度,瞬时加速度,向心加速度等;
2. 特点:速度方向和大小不断变化,加速度方向和大小不断变化;
3. 曲线运动中的力分析。
三、分组讨论实例分析(20分钟)
1. 讲解一个实际例子,例如:车辆在直线和曲线道路上的移动;
2. 学生分组讨论并解决实际问题:当车辆在弯道行驶时,如何调整速度和方向。
四、练习与拓展(15分钟)
1. 练习题:车辆在半径为100米的圆弧上匀速行驶,速度为20m/s,求向心力的大小;
2. 拓展题:如何计算车辆在不同曲线道路半径上需要的速度大小。
五、总结与评价(5分钟)
1. 总结课程内容,强调曲线运动的重要性;
2. 每位学生做一次简单的练习,检验学生对课程内容的掌握情况。
教学反思:本节课通过引入实例分析和解决问题的方式,帮助学生更好地理解曲线运动的
概念和应用。
同时,通过练习题和拓展题的设置,提高学生对课程内容的理解和应用能力。
曲线运动高中物理教案
教学目标:
1. 了解曲线运动的基本概念
2. 掌握曲线运动的相关公式和计算方法
3. 能够分析曲线运动中的加速度、速度、位移、力等相关物理量
教学重点:
1. 曲线运动的特点和规律
2. 曲线运动中的加速度和速度关系
3. 曲线运动中的力和位移关系
教学难点:
1. 计算曲线运动中的加速度和速度
2. 掌握曲线运动中的力和位移关系
教学过程:
一、引入
通过实际生活中的例子引入曲线运动的概念,让学生了解曲线运动的基本特点和定义。
二、讲解
1. 讲解曲线运动的基本概念和规律
2. 分析曲线运动中的加速度、速度、位移、力等相关物理量之间的关系
3. 介绍曲线运动的相关公式和计算方法
三、实验
进行一些曲线运动的实验,让学生通过实验操作和数据分析加深对曲线运动的理解。
四、练习
布置一些练习题,让学生独立解决问题,巩固所学知识。
五、总结
总结本节课的重点内容,澄清学生对曲线运动的理解,提出问题,并解答学生疑惑。
六、作业
布置一些课后作业,巩固所学知识,并鼓励学生自主学习。
七、课堂反馈
对学生的学习情况进行反馈,帮助学生及时找到学习中存在的问题,及时调整教学方法。
八、课后拓展
推荐一些相关的拓展资料,让学生进一步了解曲线运动及其应用领域。
教学资源:
1. 教材资料
2. 实验器材
3. 课堂练习题
4. 课后作业
教学评价:
通过讲解、实验、练习等多种方式,全面评价学生对曲线运动的理解和掌握情况,及时纠正学生存在的问题,提高学生的学习效果。
高中物理曲线运动方程教案
主题:高中物理曲线运动方程
目标:通过本节课的学习,学生将能够理解曲线运动的概念并掌握相关的方程。
一、引入:
1. 展示一个曲线运动的视频,并让学生描述视频中物体的运动轨迹。
2. 引导学生思考,曲线运动与直线运动有何区别?
二、概念讲解:
1. 定义曲线运动:指物体在运动过程中,其轨迹不是直线而是曲线的运动。
2. 讲解曲线运动的相关概念:速度、加速度、曲率等。
3. 引入曲线运动的方程:曲线运动的速度和加速度的关系。
三、方程推导:
1. 推导出曲线运动的速度方程:v(t) = v₀ + at
2. 推导出曲线运动的位移方程:s(t) = s₀ + v₀t + 1/2at²
3. 推导出曲线运动的加速度方程:a(t) = dv/dt = d²s/dt²
四、实例演练:
1. 给出一个曲线运动的实例,让学生带入方程计算速度、加速度和位移。
2. 让学生分组进行讨论,共同解决问题。
五、思考问题:
1. 如何根据已知的速度方程,推导出加速度方程?
2. 曲线运动的加速度是如何影响速度和位移的?
六、课堂小结:
1. 总结本节课所学内容,强调曲线运动方程的重要性。
2. 鼓励学生多多练习,深化对曲线运动方程的理解。
以上是一份高中物理曲线运动方程教案范本,希望对您有所帮助。
祝您教学顺利!。
第20讲常见的圆周运动动力学模型能力命题点一水平面内的圆周运动1.向心力的来源向心力是按力的作用效果命名的,可以是重力、弹力、摩擦力等各种力,也可以是几个力的合力或某个力的分力,因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力。
2.几种典型的运动模型运动模型向心力的来源图示飞机水平转弯火车转弯(以规定速度行驶)圆锥摆飞车走壁的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角θ=37°,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时,细线的张力为F T(sin37°=0.6,cos37°=0.8, g取10 m/s2,结果可用根式表示)。
求:(1)若要小球离开锥面,则小球的角速度ω0至少为多大?(2)若细线与竖直方向的夹角为60°,则小球的角速度ω′为多大?解析 (1)小球刚好离开锥面时,小球受到重力和细线拉力,如图所示。
小球做匀速圆周运动的轨迹圆在水平面上,故向心力水平,在水平方向运用牛顿第二定律及向心力公式得mg tan θ=mω20l sin θ解得ω0= gl cos θ=522 rad/s 。
(2)当细线与竖直方向成60°角时,小球已离开锥面,由牛顿第二定律及向心力公式得mg tan60°=mω′2l sin60°解得ω′= g l cos60°=2 5 rad/s 。
答案 (1)522rad/s (2)2 5 rad/s 求解圆周运动问题的“一、二、三、四”1.(2019·北京期末)(多选)如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相同的小球A 和B 紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则下列说法不正确的是( )A .球A 的线速度必定大于球B 的线速度B .球A 的角速度必定等于球B 的角速度C .球A 的运动周期必定小于球B 的运动周期D .球A 对筒壁的压力必定大于球B 对筒壁的压力答案 BCD解析 以A 为例对小球进行受力分析,可得支持力和重力的合力充当向心力,设圆锥筒的锥角为θ,则F N =mg sin θ,F n =mg tan θ=m v 2r =mω2r =m 4π2T 2r ,A 、B 质量相等,A 做圆周运动的半径大于B 做圆周运动的半径,所以球A 的线速度必定大于球B 的线速度,球A 的角速度必定小于球B 的角速度,球A 的运动周期必定大于球B 的运动周期,球A 对筒壁的压力必定等于球B 对筒壁的压力,A 正确,B 、C 、D 错误。
2020届高三第一轮复习——曲线运动教案05单元切块:按照考纲的要求,本章内容能够分成三部分,即:运动的合成和分解、平抛运动;圆周运动;其中重点是平抛运动的分解方法及运动规律、匀速圆周运动的线速度、角速度、向心加速度的概念并记住相应的关系式。
难点是牛顿定律处理圆周运动咨询题。
运动的合成与分解 平抛物体的运动教学目标:1.明确形成曲线运动的条件〔落实到平抛运动和匀速圆周运动〕;2.明白得和运动、分运动,能够运用平行四边形定那么处理运动的合成与分解咨询题。
3.把握平抛运动的分解方法及运动规律4.通过例题的分析,探究解决有关平抛运动实际咨询题的差不多思路和方法,并注意到相关物理知识的综合运用,以提高学生的综合能力.教学重点:平抛运动的特点及其规律 教学难点:运动的合成与分解 教学方法:讲练结合,运算机辅助教学 教学过程:一、曲线运动1.曲线运动的条件:质点所受合外力的方向〔或加速度方向〕跟它的速度方向不在同一直线上。
当物体受到的合力为恒力〔大小恒定、方向不变〕时,物体作匀变速曲线运动,如平抛运动。
当物体受到的合力大小恒定而方向总跟速度的方向垂直,那么物体将做匀速率圆周运动.〔那个地点的合力能够是万有引力——卫星的运动、库仑力——电子绕核旋转、洛仑兹力——带电粒子在匀强磁场中的偏转、弹力——绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转、重力与弹力的合力——锥摆、静摩擦力——水平转盘上的物体等.〕假如物体受到约束,只能沿圆形轨道运动,而速率不断变化——如小球被绳或杆约束着在竖直平面内运动,是变速率圆周运动.合力的方向并不总跟速度方向垂直.2.曲线运动的特点:曲线运动的速度方向一定改变,因此是变速运动。
需要重点把握的两种情形:一是加速度大小、方向均不变的曲线运动,叫匀变速曲线运动,如平抛运动,另一是加速度大小不变、方向时刻改变的曲线运动,如匀速圆周运动。
二、运动的合成与分解1.从的分运动来求合运动,叫做运动的合成,包括位移、速度和加速度的合成,由于它们差不多上矢量,因此遵循平行四边形定那么。
(4)大小:=a 8、匀速圆周运动:(1)定义:物体运动轨迹是圆周或 的运动叫做圆周 运动,做圆周运动的物体在任意相同时间内通过的 相等,这种运动叫做匀速圆周运动(2)性质: 大小不变, 的的变速运动。
大小不变, 的变加速运动。
9、 向心力: (1) 定义:在圆周运动中产生向心加速度的力叫做向心力。
(2)作用效果:产生 ,不断改变速度的方向。
向心力的方向 ,是变力。
★向心力是按 命名的。
所以不能说某一物体受到了向心力,只能说某个力、哪些力的合力或哪个力的分力提供了向心力。
受力分析时,没有向心力。
(3)大小:=向F (4)特点:向心力方向 ,只改变速度的 ,不改变速度的 。
★匀速圆周运动:物体所受到的 提供向心力,向心力大小 ,方向 ,始终与速度方向 ,且指向 。
★变速圆周运动:合外力 圆心。
合外力的沿 方向 的分力提供向心力,使物体产生 ,改变速度的 ;合外力的沿 方向的分力,使物体产生切向加速度,改变速度的 。
10.竖直平面内圆周运动的常用模型:轻绳模型轻杆模型过拱桥常 见 类 型轻绳 外轨道(无支撑的情况)轻杆 管道(有支撑的情况)无约束的情景对最 高点 ①gR v >时绳子或轨道对物体的弹力为 ,方向 ②gR v =时绳子或轨道对①gR v >时轻杆或管道对物体的弹力为 ,方向 ②gR v =时轻杆或管当gRv >时,车★gR v =是汽在竖直面上的分 析物体的弹力为 ③gR v <时,物体 ★gR v =是物体能否在竖直面上能过最高点(能完成完整的圆周运动)的最小速度。
道对物体的弹力为③gR v <时,轻杆或管道对物体的弹力为 ,方向 ★gR v =是物体所受弹力的方向变化的临界速度.做圆周运动的最大速度.例8:如图所示,长度为L =0.5m 的轻杆其下端固定于转轴O ,上端连接质量为M =2.0kg 的物体A ,物体A 随着轻杆一起绕O 点在竖直平面内做圆周运动,求在最高点时下列两种情况下球对轻杆的作用力 (1)A 的速率为1.0m /s ; (2)A 的速率为4.0m /s .11.离心运动:定义:做匀速圆周运动的物体,在所受 提供做圆周运动所需向心力时,就做逐渐远离圆心的运动,这种运动叫离心运动★综合演练1、 如图所示,半径为R ,内径很小的光滑半圆管竖直放置。
高考物理一轮复习曲线运动导学案新人教版1 曲线运动运动的合成和分解学习目标:1. 明白得曲线运动是一种变速运动,明白物体做曲线运动的条件2.能熟练用运动的合成与分解的方法分析解决绳子末端速度分解等具体问题。
3.能熟练用运动的合成与分解的方法分析解决小船过河问题。
重点难点:分析解决小船过河问题、绳子末端速度分解等具体问题的处理方法。
考点1:曲线运动一定是变速运动问题情境1关于质点做曲线运动的下列说法中,正确的是()A.曲线运动一定是匀变速运动B.变速运动一定是曲线运动C.曲线运动轨迹上任一点的切线方向确实是质点在这一点的瞬时速度方向D.有些曲线运动也可能是匀速运动小结与启发曲线运动速度方向一定变化,曲线运动一定是变速运动,反之,变速运动不一定是曲线运动。
基础达标11.做曲线运动的物体,在运动过程中,一定变化的物理量是( )A.速率 B.速度 C.加速度 D.合外力考点2:物体做曲线运动的条件是:合外力(加速度)方向和初速度方向不在同一直线问题情境2下列哪幅图能正确描述质点运动到P点时的速度v和加速度a的方向关系 ( )小结与启发①物体做曲线运动一定受外力。
物体所受的合外力方向与速度方向不在同一直线上,因此,一定有加速度且加速度方向和速度方向不在一条直线上。
曲线运动中,合外力、加速度方向一定指向曲线凹的那一边。
②曲线运动性质假如那个合外力的大小和方向都恒定,物体做匀变速曲线运动,如平抛运动、斜抛运动。
假如那个合外力的大小恒定,方向始终与速度方向垂直,则有2V F m R ,物体就作匀速圆周运动基础达标21.下列叙述正确的是:( )A .物体在恒力作用下不可能作曲线运动B .物体在变力作用下不可能作直线运动C .物体在变力或恒力作用下都有可能作曲线运动D .物体在变力或恒力作用下都可能作直线运动2.质量为m 的物体,在F 1、F 2、F 3三个共点力的作用下做匀速直线运动,保持F 1、F 2不变,仅将F 3的方向改变90°(大小不变)后,物体可能做( )A.加速度大小为mF 3的匀变速直线运动 B.加速度大小为mF 32的匀变速直线运动C.加速度大小为mF 32的匀变速曲线运动 D.匀速直线运动答案 BC考点3:运动的合成与分解 问题情境3:如右图所示汽车以速度v 匀速行驶,当汽车到达某点时,绳子与水平方向恰好成θ角,现在物体M 的速度大小是多少?方法点拨:汽车通过高处滑轮问题实质是,汽车拉着绳,使得绳绕滑轮做半径变大的圆周运动,因此,绳的实质速度分解为沿着绳子方向的径向速度和垂直绳子方向的切向速度。
曲线运动单元切块:按照考纲的要求,本章内容可以分成三部分,即:运动的合成和分解、平抛运动;圆周运动;其中重点是平抛运动的分解方法及运动规律、匀速圆周运动的线速度、角速度、向心加速度的概念并记住相应的关系式。
难点是牛顿定律处理圆周运动问题。
运动的合成与分解 平抛物体的运动教学目标:1.明确形成曲线运动的条件(落实到平抛运动和匀速圆周运动);2.理解和运动、分运动,能够运用平行四边形定则处理运动的合成与分解问题。
3.掌握平抛运动的分解方法及运动规律4.通过例题的分析,探究解决有关平抛运动实际问题的基本思路和方法,并注意到相关物理知识的综合运用,以提高学生的综合能力.教学重点:平抛运动的特点及其规律 教学难点:运动的合成与分解 教学方法:讲练结合,计算机辅助教学 教学过程:一、曲线运动1.曲线运动的条件:质点所受合外力的方向(或加速度方向)跟它的速度方向不在同一直线上。
当物体受到的合力为恒力(大小恒定、方向不变)时,物体作匀变速曲线运动,如平抛运动。
当物体受到的合力大小恒定而方向总跟速度的方向垂直,则物体将做匀速率圆周运动.(这里的合力可以是万有引力——卫星的运动、库仑力——电子绕核旋转、洛仑兹力——带电粒子在匀强磁场中的偏转、弹力——绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转、重力与弹力的合力——锥摆、静摩擦力——水平转盘上的物体等.)如果物体受到约束,只能沿圆形轨道运动,而速率不断变化——如小球被绳或杆约束着在竖直平面内运动,是变速率圆周运动.合力的方向并不总跟速度方向垂直.2.曲线运动的特点:曲线运动的速度方向一定改变,所以是变速运动。
需要重点掌握的两种情况:一是加速度大小、方向均不变的曲线运动,叫匀变速曲线运动,如平抛运动,另一是加速度大小不变、方向时刻改变的曲线运动,如匀速圆周运动。
二、运动的合成与分解1.从已知的分运动来求合运动,叫做运动的合成,包括位移、速度和加速度的合成,由于它们都是矢量,所以遵循平行四边形定则。
重点是判断合运动和分运动,这里分两种情况介绍。
一种是研究对象被另一个运动物体所牵连,这个牵连指的是相互作用的牵连,如船在水上航行,水也在流动着。
船对地的运动为船对静水的运动与水对地的运动的合运动。
一般地,物体的实际运动就是合运动。
第二种情况是物体间没有相互作用力的牵连,只是由于参照物的变换带来了运动的合成问题。
如两辆车的运动,甲车以v甲=8 m/s的速度向东运动,乙车以v乙=8 m/s的速度向北运动。
求甲车相对于乙车的运动速度v甲对乙。
2.求一个已知运动的分运动,叫运动的分解,解题时应按实际“效果”分解,或正交分解。
3.合运动与分运动的特征:①等时性:合运动所需时间和对应的每个分运动时间相等②独立性:一个物体可以同时参与几个不同的分运动,各个分运动独立进行,互不影响。
4.物体的运动状态是由初速度状态(v0)和受力情况(F合)决定的,这是处理复杂运动的力和运动的观点.思路是:(1)存在中间牵连参照物问题:如人在自动扶梯上行走,可将人对地运动转化为人对梯和梯对地的两个分运动处理。
(2)匀变速曲线运动问题:可根据初速度(v 0)和受力情况建立直角坐标系,将复杂运动转化为坐标轴上的简单运动来处理。
如平抛运动、带电粒子在匀强电场中的偏转、带电粒子在重力场和电场中的曲线运动等都可以利用这种方法处理。
5.运动的性质和轨迹物体运动的性质由加速度决定(加速度得零时物体静止或做匀速运动;加速度恒定时物体做匀变速运动;加速度变化时物体做变加速运动)。
物体运动的轨迹(直线还是曲线)则由物体的速度和加速度的方向关系决定(速度与加速度方向在同一条直线上时物体做直线运动;速度和加速度方向成角度时物体做曲线运动)。
两个互成角度的直线运动的合运动是直线运动还是曲线运动?决定于它们的合速度和合加速度方向是否共线(如图所示)。
常见的类型有:⑴a =0:匀速直线运动或静止。
⑵a 恒定:性质为匀变速运动,分为:① v 、a 同向,匀加速直线运动;②v 、a反向,匀减速直线运动;③v 、a 成角度,匀变速曲线运动(轨迹在v 、a 之间,和速度v 的方向相切,方向逐渐向a 的方向接近,但不可能达到。
)⑶a 变化:性质为变加速运动。
如简谐运动,加速度大小、方向都随时间变化。
6.过河问题如右图所示,若用v 1表示水速,v 2表示船速,则: ①过河时间仅由v 2的垂直于岸的分量v ⊥决定,即⊥=v dt ,与v 1无关,所以当v 2⊥岸时,过河所用时间最短,最短时间为2v dt =也与v 1无关。
②过河路程由实际运动轨迹的方向决定,当v 1<v 2时,最短路程为d ;当v 1>v 2时,最短路程程为d v v 21(如右图所示)。
7.连带运动问题指物拉绳(杆)或绳(杆)拉物问题。
由于高中研究的绳都是不可伸长的,杆都是不可伸长和压缩的,即绳或杆的长度不会改变,所以解题原则是:把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量,根据沿绳(杆)方向的分速度大小相同求解。
【例1】如图所示,汽车甲以速度v 1拉汽车乙前进,乙的速度为v 2,甲、乙都在水平面上运动,求v 1∶v 2解析:甲、乙沿绳的速度分别为v 1和v 2cos α,两者应该相等,所以有v 1∶v 2=cos α∶1【例2】 两根光滑的杆互相垂直地固定在一起。
上面分别穿有一个小球。
小球a 、b 间用一细直棒相连如图。
当细直棒与竖直杆夹角为α时,求两小球实际速度之比v a ∶v b解析:a 、b 沿杆的分速度分别为v a cos α和v b sin α ∴v a ∶v b = tan α∶1 三、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,性质为匀变速运动。
平抛运动可分解为水平方向的匀速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。
1、平抛运动基本规律① 速度:0v v x =,gt v y =合速度 22y x v v v +=方向 :tan θ=oxy v gt v v =②位移x =v o t y =221gt 合位移大小:s =22y x + 方向:tan α=t v g x y o⋅=2 ③时间由y =221gt 得t =x y 2(由下落的高度y 决定)④竖直方向自由落体运动,匀变速直线运动的一切规律在竖直方向上都成立。
v 1甲乙α v 1 v 2v avbαα v 1甲乙α v 1 v 22.应用举例 (1)方格问题【例3】平抛小球的闪光照片如图。
已知方格边长a 和闪光照相的频闪间隔T ,求:v 0、g 、v c解析:水平方向:T a v 20=竖直方向:22,Ta g gT s =∴=∆ 先求C 点的水平分速度v x 和竖直分速度v y ,再求合速度v C :412,25,20Tav T a v T a v v c y x =∴===(2)临界问题典型例题是在排球运动中,为了使从某一位置和某一高度水平扣出的球既不触网、又不出界,扣球速度的取值范围应是多少?【例4】 已知网高H ,半场长L ,扣球点高h ,扣球点离网水平距离s 、求:水平扣球速度v 的取值范围。
解析:假设运动员用速度v max 扣球时,球刚好不会出界,用速度v min 扣球时,球刚好不触网,从图中数量关系可得:()hgs L g h s L v 2)(2/max +=+=; )(2)(2/min H h gsg H h s v -=-= 实际扣球速度应在这两个值之间。
【例5】如图所示,长斜面OA 的倾角为θ,放在水平地面上,现从顶点O 以速度v 0平抛一小球,不计空气阻力,重力加速度为g ,求小球在飞行过程中离斜面的最大距离s 是多少?解析:为计算简便,本题也可不用常规方法来处理,而是将速度和加速度分别沿垂直于斜面和平行于斜面方向进行分解。
如图15,速度v 0沿垂直斜面方向上的分量为v 1= v 0 sin θ,加速度g 在垂直于斜面方向上的分量为a =g cos θ,根据分运动各自独立的原理可知,球离斜面的最大距离仅由和决定,当垂直于斜面的分速度减小为零时,球离斜面的距离才是最大。
θϑcos 2sin 22021g v a v s ==。
点评:运动的合成与分解遵守平行四边形定则,有时另辟蹊径可以收到意想不到的效果。
(3)一个有用的推论平抛物体任意时刻瞬时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:设时间t 内物体的水平位移为s ,竖直位移为h ,则末速度的水平分量v x =v 0=s/t ,而竖直分量v y =2h/t , sh v v 2tan x y==α,所以有2tan sh s =='α 【例6】 从倾角为θ=30°的斜面顶端以初动能E =6J 向下坡方向平抛出一个小球,则小球落到斜面上时的动能E /为______J 。
解析:以抛出点和落地点连线为对角线画出矩形ABCD ,可以证明末速度v t 的反向延长线必然交AB 于其中点O ,由图中可知AD ∶AO =2∶3,由相似形可知v t ∶v 0=7∶3,因此很容易可以得出结论:E /=14J 。
点评:本题也能用解析法求解。
列出竖直分运动和水平分运动的方程,注意到倾角和下落高度和射程的关系,有:h=21gt 2,s=v 0t ,θtan =sh或 h=21v y t , s=v 0 t ,θtan =sh同样可求得v t ∶v 0=7∶3,E /=14J 四、曲线运动的一般研究方法研究曲线运动的一般方法就是正交分解法。
将复杂的曲线运动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。
【例7】 如图所示,在竖直平面的xoy 坐标系内,oy 表示竖直向上方向。
该平面内存在沿x 轴正向的匀强电场。
一个带电小球从坐标原点沿oy 方向竖直向上抛出,初动能为4J ,不计空气阻力。
它达到的最高点位置vv Ov tx如图中M 点所示。
求:⑴小球在M 点时的动能E 1。
⑵在图上标出小球落回x 轴时的位置N 。
⑶小球到达N 点时的动能E 2。
解析:⑴在竖直方向小球只受重力,从O →M 速度由v 0减小到0;在水平方向小球只受电场力,速度由0增大到v 1,由图知这两个分运动平均速度大小之比为2∶3,因此v 0∶v 1=2∶3,所以小球在M 点时的动能E 1=9J 。
⑵由竖直分运动知,O →M 和M →N 经历的时间相同,因此水平位移大小之比为1∶3,故N 点的横坐标为12。
⑶小球到达N 点时的竖直分速度为v 0,水平分速度为2v 1,由此可得此时动能E 2=40J 。
五、综合例析【例8】如图所示,为一平抛物体运动的闪光照片示意图,照片与实际大小相比缩小10倍.对照片中小球位置进行测量得:1与4闪光点竖直距离为1.5 cm ,4与7闪光点竖直距离为2.5 cm ,各闪光点之间水平距离均为0.5 cm.则(1)小球抛出时的速度大小为多少?(2)验证小球抛出点是否在闪光点1处,若不在,则抛出点距闪光点1的实际水平距离和竖直距离分别为多少?(空气阻力不计,g =10 m/s 2)解析:(1)设1~4之间时间为T ,竖直方向有:(2.5-1.5)×10-2×10 m =gT 2 所以T = 0.1 s水平方向:0.5×10-2×3×10 m =v 0T 所以v 0=1.5 m/s(2)设物体在1点的竖直分速度为v 1y 1~4竖直方向:1.5×10-2×10 m=v 1y T +21gT 2解得v 1y =1 m/s因v 1y ≠0,所以1点不是抛出点设抛出点为O 点,距1水平位移为x m ,竖直位移为y m ,有 水平方向 x =v 0t竖直方向:⎪⎩⎪⎨⎧==gt v gt y y 1221 解得t = 0.1 s , x =0.15 m=15 cm y =0.05 m=5 cm即抛出点距1点水平位移为15 cm ,竖直位移为5 cm【例9】 柯受良驾驶汽车飞越黄河,汽车从最高点开始到着地为止这一过程的运动可以看作平抛运动。