类平抛运动的处理方法
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3.3:专题:平抛运动问题的五种解法|以分解速度为突破口求解平抛运动问题题型简述对于一个做平抛运动的物体来说,如果已知某一时刻的速度方向,从“分解速度”的角度来研究问题一般较为便捷。
方法突破以初速度v0做平抛运动的物体,经历时间t速度和水平方向的夹角为θ,由平抛运动的规律得:tan θ=v yv x=gtv0,从而得到初速度v0、时间t、偏转角θ之间的关系,进而求解。
[例1](2017·重庆江北中学模拟)如图所示,倾角为37°的斜面长l=1.9 m,在斜面底端正上方的O点将一小球以v0=3 m/s 的速度水平抛出,与此同时静止释放顶端的滑块,经过一段时间后,小球恰好能够以垂直斜面的方向在斜面P点处击中滑块。
(小球和滑块均可视为质点,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),求:(1)抛出点O离斜面底端的高度;(2)滑块与斜面间的动摩擦因数μ。
[答案](1)1.7 m(2)0.125[跟进训练]1.(2017·吉林实验中学模拟)如图所示,一小球从一半圆轨道左端A点正上方某处开始做平抛运动(小球可视为质点),飞行过程中恰好与半圆轨道相切点于B点。
O为半圆轨道圆心,半圆轨道半径为R,OB与水平方向夹角为60°,重力加速度为g,则小球抛出时的初速度为()A. 3gR2 B.3gR2 C.33gR2 D.3gR2解析:选C|以分解位移为突破口求解平抛运动问题题型对于做平抛运动的物体,如果知道它某一时刻的位移方向(如物体从简述 已知倾角的斜面上水平抛出后再落回斜面,斜面倾角就是它的位移与水平方向之间的夹角),则可以把位移沿水平方向和竖直方向进行分解,然后运用平抛运动的规律来研究问题。
方法突破以初速度v 0做平抛运动的物体,经历时间t 位移和水平方向的夹角为θ,由平抛运动的规律得:水平方向做匀速直线运动x =v 0t ,竖直方向做自由落体运动y =12gt 2,tan θ=yx,结合以上三个关系式求解。
P蜡块的位置vv xv y涉及的公式:22yx v v v +=xy v v =θtan θvv 水v 船θ 船v d t =min,θsin d x =水船v v =θtan d高中物理必修2知识点第五章 平抛运动§5-1 曲线运动 & 运动的合成与分解一、曲线运动1.定义:物体运动轨迹是曲线的运动。
2.条件:运动物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上。
3.特点:①方向:某点瞬时速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向。
②运动类型:变速运动(速度方向不断变化)。
③F 合≠0,一定有加速度a 。
④F 合方向一定指向曲线凹侧。
⑤F 合可以分解成水平和竖直的两个力。
4.运动描述——蜡块运动二、运动的合成与分解1.合运动与分运动的关系:等时性、独立性、等效性、矢量性。
2.互成角度的两个分运动的合运动的判断:①两个匀速直线运动的合运动仍然是匀速直线运动。
②速度方向不在同一直线上的两个分运动,一个是匀速直线运动,一个是匀变速直线运动,其合运动是匀变速曲线运动,a 合为分运动的加速度。
③两初速度为0的匀加速直线运动的合运动仍然是匀加速直线运动。
④两个初速度不为0的匀加速直线运动的合运动可能是直线运动也可能是曲线运动。
当两个分运动的初速度的和速度方向与这两个分运动的和加速度在同一直线上时,合运动是匀变速直线运动,否则即为曲线运动。
三、有关“曲线运动”的两大题型(一)小船过河问题模型一:过河时间t 最短: 模型二:直接位移x 最短:模型三:间接位移x 最短:dvv 水v 船θ当v 水<v 船时,x min =d ,θsin 船v d t =, 船水v v =θcos Av 水v 船 θ 当v 水>v 船时,L v v dx 船水==θcos min , θsin 船v d t =,水船v v =θcos θθsin )cos -(min船船水v Lv v s =θv 船 d(二)绳杆问题(连带运动问题)1、实质:合运动的识别与合运动的分解。
什么是类平抛运动?类平抛运动的介绍?在学习高中物理的时候往往会遇到很多关于物理问题,上课觉着什幺都懂了,可等到做题目时又无从下手。
以至于对于一些意志薄弱、学习方法不对的同学就很难再坚持下来。
过早的对物理没了兴趣,伤害了到高中的学习信心。
收集整理下面的这几个问题,是一些同学们的学习疑问,小编做一个统一的回复,有同样问题的同学,可以仔细看一下。
如下的这几个问题,是一些同学们的学习疑问,我们做一个统一的回复,有同样疑问的同学可以仔细看看。
【问:什幺是类平抛运动?类平抛运动的介绍?】答:类平抛运动与平抛运动类似,在y轴方向上的加速度不再是重力加速度g,而是某个固定的数值a;x轴上也是以某个不变的初速度在匀速运动。
【问:平衡力与作用力、反作用力有何区别?】答:这两对儿力是有区别的,一对平衡力是两个力都作用在同一个物体上,使得这个物体所受到的合外力为零,处于平衡状态。
而作用力与反作用力是作用在两个不同的物体之间的两个力,可以认为是“你推我”和“我推你”的两个力。
【问:判定动静摩擦力的性质?】答:综合的力学难题中,判定动摩擦还是静摩擦力是一个常考点。
这类问题必须判定出摩擦力的性质,否则没法继续分析。
建议这样来分析:假设为静摩擦力,把两者当成一个整体,求解加速度,然后根据这个加速度再单独分析其中一个物体,看看它受到的摩擦力是不是比最大静摩擦力小,如果是,假设就成立,两者间为静摩擦力;如果比最大静摩擦力还要大,那幺就是滑动摩擦力。
【问:什幺是分子动能?】答:构成物体的大量分子,做无规则运动所具有的能量叫分子动能。
物体内大量分子永不停歇地做无规则热运动,每个分子来说都有动能。
物体内各分子的运行速率大小不同,也都在变化,所以说各个分子的动能大小一般是不同的。
研究物体的内能,我们一般并不研究单个。
人教版物理必修二 5.2平抛运动计算题类型总结【类型1】平抛运动的时间、速度和位移1.物体做平抛运动,在它落地前的1 s内它的速度与水平方向夹角由30°变成60°,取g=10 m/s2.求:(1)平抛运动的初速度v0;(2)平抛运动的时间;(3)平抛时的高度.2.从离地高80 m处水平抛出一个物体,3 s末物体的速度大小为50 m/s,取g=10 m/s2.求:(1)物体抛出时的初速度大小;(2)物体在空中运动的时间;(3)物体落地时的水平位移.3.一架轰炸机在720 m的高空以50 m/s的速度匀速飞行,要轰炸地面上某一固定目标,取g=10 m/s2,求:(1)飞机应在离目标水平距离多少米处投弹?(2)若飞机每隔1 s的时间投出一颗炸弹,这些炸弹在空中如何排列?(3)炸弹落地点间的间距怎样?4.如图所示,从高为h的斜面顶端A点以速度v0水平抛出一个小球,小球落在斜面底端B点(已知重力加速度大小为g,不计空气阻力),求:(1)小球从抛出到落到B点所经过的时间;(2)小球落到B点时的速度大小.【类型2】斜抛运动的规律应用5.从某高处以6 m/s的初速度、以30°抛射角斜向上抛出一石子,落地时石子的速度方向和水平线的夹角为60°,求:(1)石子在空中运动的时间;(2)石子的水平射程;(3)抛出点离地面的高度.(忽略空气阻力,g取10 m/s2)【类型3】平抛运动规律的综合应用6.将某一物体以一定的初速度水平抛出,在某1 s内其速度方向与水平方向的夹角由37°变成53°,则此物体的初速度大小是多少?此物体在这1 s内下落的高度是多少?(g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,结果保留两位有效数字)7.如图所示,水平台面AB距地面的高度h=0.8 m.有一滑块从A点以初速度v0在台面上做匀变速直线运动,滑块与平台间的动摩擦因数μ=0.25.滑块运动到平台边缘的B点后以速度v B水平飞出,且测出滑块落地点到平台边缘的水平距离s=2.0 m.已知AB=2.2 m.不计空气阻力,g取10 m/s2.求:(1)滑块从B点飞出时的速度大小;(2)滑块在A点的初速度v0的大小.8.如图所示,ABC是固定的倾角为θ的斜面,其高AB=h,在其顶端A点,有一个小球以某一初速度水平飞出(不计空气阻力),恰好落在其底端C点.已知重力加速度为g,求:(1)小球飞出的初速度;(2)小球落在C点时的竖直分速度大小、合速度大小及其方向正切值.【类型4】平抛运动结合斜面综合应用10.如图为湖边一倾角为θ=37°的大坝的横截面示意图,水面与大坝的交点为O.一人(身高忽略不计)站在A点处以速度v0沿水平方向扔小石子,已知AO=50 m,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.则:(1)若要求小石子能直接落到水面上,v0最小是多少?(2)若小石子不能直接落到水面上,落到斜面时速度方向与水平面夹角的正切值是多少?11.女子跳台滑雪等6个新项目已加入2014年冬奥会.如图所示,运动员踏着专用滑雪板,不带雪杖在助滑路上(未画出)获得一速度后水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆.设一位运动员由斜坡顶的A点沿水平方向飞出的速度v0=20 m/s,落点在斜坡底的B点,斜坡倾角θ=37°,斜坡可以看成一斜面,不计空气阻力.(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:(1)运动员在空中飞行的时间t.(2)A、B间的距离s.12.如图所示,设一位运动员由A点沿水平方向跃出,到B点着陆,测得AB间距离L=75 m,山坡倾角α=37°(取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),试计算:(不计空气阻力,g取10 m/s2)(1)运动员在空气中飞行的时间t;(2)他起跳时的速度;(3)落地前瞬间速度的大小.13.如图所示,以9.8 m/s的水平速度v0抛出的物体,飞行一段时间后与斜面呈60°撞在倾角θ=30°的斜面上,求:(1)物体做平抛运动所用的时间;(2)物体撞在斜面时的合速度大小;(3)物体的水平位移、竖直位移和合位移;(4)物体的合位移方向.【类型5】平抛运动双边临界位移问题15.女排比赛时,某运动员进行了一次跳发球,若击球点恰在发球处底线上方3.04 m高处,击球后排球以25.0 m/s的速度水平飞出,球的初速度方向与底线垂直,排球场的有关尺寸如图所示,试计算说明:(1)此球能否过网?(2)球是落在对方界内,还是界外?(不计空气阻力,g取10 m/s2)【类型6】平抛运动两物体相遇问题21.如图所示,斜面体ABC固定在地面上,小球p从A点静止下滑,当小球p开始下滑时,另一小球q从A点正上方的D点水平抛出,两球同时到达斜面底端的B处.已知斜面AB光滑,长度l=2.5 m,斜面倾角为θ=30°.不计空气阻力,g取10 m/s2.求:(1)小球p从A点滑到B点的时间;(2)小球q抛出时初速度的大小.22.如图所示,可视为质点的滑块B放在水平面上,在其正上方离水平面高h=0.8 m处有一可视为质点的小球A,某时刻小球A以v1=5 m/s的初速度开始向右做平抛运动,同时滑块B以v2=3 m/s 的初速度开始向右做匀加速直线运动,小球A恰好能击中滑块B,求B运动的加速度a的大小.(g =10 m/s2)【类型7】类平抛运动24.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v0;(3)物块离开Q点时速度的大小v.人教版物理必修二 5.2平抛运动计算题类型总结(参考答案)【类型1】平抛运动的时间、速度和位移1.物体做平抛运动,在它落地前的1 s内它的速度与水平方向夹角由30°变成60°,取g=10 m/s2.求:(1)平抛运动的初速度v0;(2)平抛运动的时间;(3)平抛时的高度.【答案】(1)5m/s(2)1.5 s(3)11.25 m【解析】(1)假定轨迹上A、B两点是落地前1 s内的始、终点,画好轨迹图,如图所示.对A点:tan 30°=①对B点:tan 60°=②t′=t+1 s.③由①②③解得t=s,v0=5m/s.④(2)运动总时间t′=t+1 s=1.5 s.(3)高度h=gt′2=11.25 m.2.从离地高80 m处水平抛出一个物体,3 s末物体的速度大小为50 m/s,取g=10 m/s2.求:(1)物体抛出时的初速度大小;(2)物体在空中运动的时间;(3)物体落地时的水平位移.【答案】(1)40 m/s(2)4 s(3)160 m【解析】(1)由平抛运动的规律知v=3 s末v=50 m/s,v y=gt=30 m/s解得v0=v x=40 m/s(2)物体在空中运动的时间t′==s=4 s(3)物体落地时的水平位移x=v0t′=40×4 m=160 m.3.一架轰炸机在720 m的高空以50 m/s的速度匀速飞行,要轰炸地面上某一固定目标,取g=10 m/s2,求:(1)飞机应在离目标水平距离多少米处投弹?(2)若飞机每隔1 s的时间投出一颗炸弹,这些炸弹在空中如何排列?(3)炸弹落地点间的间距怎样?【答案】(1)600 m (2)在空中排列成一条竖直线 (3)间距相等均为50 m【解析】(1)根据得,t==s=12 s.则水平距离x=v0t=50×12 m=600 m.(2)这些炸弹在空中排列成一条竖直线.因为从飞机上落下的每一颗炸弹都具有和飞机一样的水平速度,它们在落地前总位于飞机的正下方.(3)因为飞机在水平方向做匀速直线运动,在相等时间内通过的水平位移相等,所以炸弹落地点是等间距的,Δx=vΔt=50×1 m=50 m.4.如图所示,从高为h的斜面顶端A点以速度v0水平抛出一个小球,小球落在斜面底端B点(已知重力加速度大小为g,不计空气阻力),求:(1)小球从抛出到落到B点所经过的时间;(2)小球落到B点时的速度大小.【答案】(1)(2)【解析】(1)解决平抛运动的方法是通常把平抛运动分解到水平方向和竖直方向去研究,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,两个方向上运动的时间相同.设小球飞行时间为t,根据平抛运动的规律,可得竖直方向上有解得:(2)设小球落到B点时的竖直速度为v y,则竖直方向上根据平行四边形定则得:小球落到B点时的速度大小为.【类型2】斜抛运动的规律应用5.从某高处以6 m/s的初速度、以30°抛射角斜向上抛出一石子,落地时石子的速度方向和水平线的夹角为60°,求:(1)石子在空中运动的时间;(2)石子的水平射程;(3)抛出点离地面的高度.(忽略空气阻力,g取10 m/s2)【答案】(1)1.2 s(2)6.2 m(3)3.6 m【解析】(1)如图所示:石子落地时的速度方向和水平线的夹角为60°,则=tan 60°=即:v y=v x=v0cos 30°=×6×m/s=9 m/s取竖直向上为正方向,落地时竖直方向的速度向下,则-v y=v0sin 30°-gt,得t=1.2 s(2)石子在水平方向上做匀速直线运动:x=v0cos 30°·t=6××1.2 m 6.2 m(3)由竖直方向位移公式:h=v0sin 30°t-gt2=(6××1.2-×10×1.22) m=-3.6 m,负号表示落地点比抛出点低.【类型3】平抛运动规律的综合应用6.将某一物体以一定的初速度水平抛出,在某1 s内其速度方向与水平方向的夹角由37°变成53°,则此物体的初速度大小是多少?此物体在这1 s内下落的高度是多少?(g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,结果保留两位有效数字)【答案】17m/s18m【解析】解法一:如图甲所示小球经过A点时v A与水平方向的夹角为37°,经过B点时v B与水平方向的夹角为53°.设从初始位置到A点经历时间t,则到B点共经历t+1 s.v yA=gt=v0tan 37°,v yB=g(t+1 s)=v0tan 53°.由以上两式解得初速度v0≈17 m/s,且t=s在这1 s内下落的高度Δh=yB-yA=g(t+1)2-gt2=×10×2m-×10×2m≈18 m.解法二:如图乙所示,由几何关系可得Δv=gΔt=v0tan 53°-v0tan 37°,解得v0=≈17 m/s根据推导公式有Δh==≈18 m.7.如图所示,水平台面AB距地面的高度h=0.8 m.有一滑块从A点以初速度v0在台面上做匀变速直线运动,滑块与平台间的动摩擦因数μ=0.25.滑块运动到平台边缘的B点后以速度v B水平飞出,且测出滑块落地点到平台边缘的水平距离s=2.0 m.已知AB=2.2 m.不计空气阻力,g取10m/s2.求:(1)滑块从B点飞出时的速度大小;(2)滑块在A点的初速度v0的大小.【答案】(1)5 m/s(2)6 m/s【解析】(1)平抛运动:,s=v B t,解得:v B=5 m/s.(2)由牛顿第二定律:μ m g=m a,运动学公式v B2﹣v02=﹣2a sAB,解得:v0=6m/s.8.如图所示,ABC是固定的倾角为θ的斜面,其高AB=h,在其顶端A点,有一个小球以某一初速度水平飞出(不计空气阻力),恰好落在其底端C点.已知重力加速度为g,求:(1)小球飞出的初速度;(2)小球落在C点时的竖直分速度大小、合速度大小及其方向正切值.【答案】(1)小球飞出的速度为;(2)小球落在C点时的竖直分速度大小为,合速度的大小为,速度与水平方向的正切值为2tanθ.【解析】(1)根据h=得,t=,则小球飞出的初速度.(2)小球落在C点时的竖直分速度.根据平行四边形定则知,合速度大小.设速度方向与水平方向的夹角为α,【类型4】平抛运动结合斜面综合应用10.如图为湖边一倾角为θ=37°的大坝的横截面示意图,水面与大坝的交点为O.一人(身高忽略不计)站在A点处以速度v0沿水平方向扔小石子,已知AO=50 m,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.则:(1)若要求小石子能直接落到水面上,v0最小是多少?(2)若小石子不能直接落到水面上,落到斜面时速度方向与水平面夹角的正切值是多少?【答案】(1)16.33m/s(2)1.5【解析】(1)若小石子恰能落到O点,v0最小,有AO cosθ=v0t,AO sinθ=gt2,解得v0≈16.33m/s.(2)斜面与水平方向夹角θ=37°,若小石子落到斜面上时,设速度方向与水平面的夹角为α,则tanθ==,tanα=,所以tanα=2tanθ=1.5.11.女子跳台滑雪等6个新项目已加入2014年冬奥会.如图所示,运动员踏着专用滑雪板,不带雪杖在助滑路上(未画出)获得一速度后水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆.设一位运动员由斜坡顶的A点沿水平方向飞出的速度v0=20 m/s,落点在斜坡底的B点,斜坡倾角θ=37°,斜坡可以看成一斜面,不计空气阻力.(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:(1)运动员在空中飞行的时间t.(2)A、B间的距离s.【答案】(1)3 s(2)75 m【解析】(1)运动员由A点到B点做平抛运动,则水平方向的位移x=v0t竖直方向的位移y=gt2又=tan 37°,联立以上三式得t==3 s(2)由题意知sin 37°==得A、B间的距离s==75 m.12.如图所示,设一位运动员由A点沿水平方向跃出,到B点着陆,测得AB间距离L=75 m,山坡倾角α=37°(取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),试计算:(不计空气阻力,g取10 m/s2)(1)运动员在空气中飞行的时间t;(2)他起跳时的速度;(3)落地前瞬间速度的大小.【答案】(1)运动员在空气中飞行的时间t为3 s;(2)他起跳时的速度为30 m/s;(3)落地前瞬间速度的大小为.【解析】(1)根据L sin 37=gt2得,t=3 s(2)起跳的速度(3)落地时竖直分速度v y=gt=30 m/s,则落地的速度13.如图所示,以9.8 m/s的水平速度v0抛出的物体,飞行一段时间后与斜面呈60°撞在倾角θ=30°的斜面上,求:(1)物体做平抛运动所用的时间;(2)物体撞在斜面时的合速度大小;(3)物体的水平位移、竖直位移和合位移;(4)物体的合位移方向.【答案】(1)物体做平抛运动所用的时间为(2)物体撞在斜面时的合速度大小为11.3 m/s;(3)物体的水平位移为5.7 m、竖直位移为1.6 m和合位移为5.9 m;(4)物体的合位移与水平方向的夹角为.【解析】(1)小球与斜面呈60°撞在倾角θ=30°的斜面上,根据几何关系知,小球的速度与水平方向的夹角为30°,.(2)根据平行四边形定则知,小球撞在斜面上的合速度大小(3)水平位移.竖直位移.合位移.(4)设合位移与水平方向的夹角为α,因为速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍,=.【类型5】平抛运动双边临界位移问题15.女排比赛时,某运动员进行了一次跳发球,若击球点恰在发球处底线上方3.04 m高处,击球后排球以25.0 m/s的速度水平飞出,球的初速度方向与底线垂直,排球场的有关尺寸如图所示,试计算说明:(1)此球能否过网?(2)球是落在对方界内,还是界外?(不计空气阻力,g取10 m/s2)【答案】(1)能过网(2)落在对方界外【解析】(1)当排球在竖直方向下落Δh=(3.04-2.24) m=0.8 m时,所用时间为t1,满足Δh=gt,x=v0t1.解以上两式得x=10 m>9 m,故此球能过网.(2)当排球落地时h=gt,x′=v0t2.将h=3.04 m代入得x′≈19.5 m>18 m,故排球落在对方界外.16.如图所示,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,围墙外空地宽x=10 m,为使小球从屋顶水平飞出落在围墙外的空地上,g取10 m/s2.求:(1)小球离开屋顶时的速度v0的大小范围;(2)小球落在空地上的最小速度.【答案】(1)5 m/s≤v0≤13 m/s(2)5m/s【解析】(1)设小球恰好落到空地的右侧边缘时的水平初速度为v01,则小球的水平位移:L+x=v01t1小球的竖直位移:H=gt解以上两式得v01=(L+x)=13 m/s设小球恰好越过围墙的边缘时的水平初速度为v02,则此过程中小球的水平位移:L=v02t2小球的竖直位移:H-h=gt解以上两式得:v02=5 m/s小球抛出时的速度大小为5 m/s≤v0≤13 m/s(2)小球落在空地上,下落高度一定,落地时的竖直分速度一定,当小球恰好越过围墙的边缘落在空地上时,落地速度最小.竖直方向:v=2gH又有:v min=解得:v min=5m/s【类型6】平抛运动两物体相遇问题21.如图所示,斜面体ABC固定在地面上,小球p从A点静止下滑,当小球p开始下滑时,另一小球q从A点正上方的D点水平抛出,两球同时到达斜面底端的B处.已知斜面AB光滑,长度l=2.5 m,斜面倾角为θ=30°.不计空气阻力,g取10 m/s2.求:(1)小球p从A点滑到B点的时间;(2)小球q抛出时初速度的大小.【答案】(1)1s(2)【解析】(1)设小球p从斜面上下滑的加速度为a,根据牛顿第二定律a==g sinθ①下滑所需时间为t1,根据运动学公式得l=②由①②得t1=③代入数据得t1=1s(2)小球q运动为平抛运动,水平方向做匀速直线运动,设抛出速度为v0.则x=l cos30°=v0t2④依题意得:t2=t1⑤由③④⑤得22.如图所示,可视为质点的滑块B放在水平面上,在其正上方离水平面高h=0.8 m处有一可视为质点的小球A,某时刻小球A以v1=5 m/s的初速度开始向右做平抛运动,同时滑块B以v2=3 m/s 的初速度开始向右做匀加速直线运动,小球A恰好能击中滑块B,求B运动的加速度a的大小.(g =10 m/s2)【答案】10 m/s2【解析】设经时间t,小球A击中滑块B,则对小球A由平抛运动的规律得:h=gt2小球A在水平方向上的位移为x,则:x=v1t滑块B在时间t内的位移也为x,则:x=v2t+at2联立以上各式解得:a=10 m/s2【类型7】类平抛运动24.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mg sinθ=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=。
2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题23 平抛运动临界问题、相遇问题、类平抛运和斜抛运动导练目标 导练内容目标1 平抛运动临界问题 目标2 平抛运动中的相遇问题目标3 类平抛运动 目标4斜抛运动一、平抛运动临界问题擦网压线既擦网又压线由21122121⎪⎪⎭⎫⎝⎛==-v x g gt h H 得:()h H gx v -=211由222122121⎪⎪⎭⎫⎝⎛+==v x x g gt H 得:()Hg x x v 2212+= 由20122121⎪⎪⎭⎫⎝⎛==-v x g gt h H 和202122121⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==v x x g gt H 得:()22121x x x H h H +=-【例1】如图排球场,L=9m,球网高度为H=2m ,运动员站在网前s=3m 处,正对球网跳起将球水平击出,球大小不计,取重力加速度为g=10m/s.(1)若击球高度为h=2.5m,为使球既不触网又不出界,求水平击球的速度范围; (2) 当击球点的高度h 为何值时,无论水平击球的速度多大,球不是触网就是出界? 【答案】(1)10m /s <v 2/s (2)2.13m【详解】(1)当球刚好不触网时,根据h 1−h =12gt 12,解得:()()1122 2.521010h h t s g -⨯-===,则平抛运动的最小速度为:11/310/10min x v s m s t ===.当球刚好不越界时,根据h 1=12gt 22,解得:1222 2.5210h t s g ⨯=== ,则平抛运动的最大速度为:22/122/2max x v s m s t ===,则水平击球的速度范围为10/s <v 2/s .(2)设击球点的高度为h .当h 较小时,击球速度过大会出界,击球速度过小又会触网,1222()h h H g g -=,其中x 1=12m ,x 2=3m ,h=2m ,代入数据解得:h=2.13m ,即击球高度不超过此值时,球不是出界就是触网. 二、平抛运动中的相遇问题平抛与自由落体相遇水平位移:l=vt空中相遇:ght 2<平抛与平抛相遇(1)若等高(h 1=h 2),两球同时抛;(2)若不等高(h 1>h 2)两球不同时抛,甲球先抛; (3)位移关系:x 1+x 2=L(1)A 球先抛; (2)t A >t B ; (3)v 0A <v 0B(1)A 、B 两球同时抛; (2)t A =t B ; (3)v 0A >v 0B 平抛与竖直上抛相遇(1)L=v 1t ;(2)22222121v h t h gt t v gt =⇒=-+; (3)若在S 2球上升时两球相遇,临界条件:2v t g<,即:22h v v g<,解得:2v gh >;(4)若在S 2球下降时两球相遇,临界条件:222v v t g g <<,即2222v h vg v g<<, 解得:22ghv gh <<平抛与斜上抛相遇(1)Ltvt v=⋅+θcos21;(2)θθsin21sin212222vhthgttvgt=⇒=-+;(3)若在S2球上升时两球相遇,临界条件:2sinvtgθ<,即:22sinsinh vv gθθ<,解得:2singhvθ>;(4)若在S2球下降时两球相遇,临界条件:22sin2sinv vtg gθθ<<,即222sin2sinsinv h vg v gθθθ<<,解得:22sin singhghvθθ<<【例2】如图,两个弹性球P、Q在距离水平地面一定高度处,若给P水平向右的初速度0(00v≠),同时释放Q,(两球在同一竖直面内运动)两球与地面接触时间可忽略不计,与地面接触前后水平方向速度不变,竖直方向速度大小不变,方向相反。
几种常见的约束条件下平抛运动的处理方法平抛运动是生活中一种常见的曲线运动,我们常用的处理方法是把其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。
在实际的问题处理时,常常见到的是有约束条件下的平抛运动。
对这类问题的处理我们不仅仅要学会平抛运动的一般处理方法,还要能结合实际的约束条件分析其中的物理情景。
下面就几种常见的约束条件下的平抛运动实例,来简单的谈谈此类问题的处理方法。
常见的约束条件有很多,这里就处理斜面约束、挡板约束、圆周约束这三种情况做简单的方法总结。
一、斜面约束例一、一水平抛出的小球落到一倾角为θ的斜面上时,其速度方向与斜面垂直,运动轨迹如图虚线所示。
小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为( )A 、1tan θ B 、12tan θC 、tan θD 、2tan θ分析:对于约束条件下的平抛运动,我们需要从约束条件中找到需要的几何关系,如位移偏角,速度偏角等等。
然后通过这些已知的几何关系再进一步由平抛运动的水平竖直运动规律去求解题设的问题。
那么对于例一我们需要抓住的是小球落到斜面上时,其速度方向和斜面垂直,进而分析出其落到斜面上时的速度偏角,再结合平抛运动的规律即可求解。
解:如图将速度分解在水平和竖直两方向,设速度偏角为α位移偏角为β。
由几何关系得速度偏角为090αθ=-,所以0tan yv v α=。
题问竖直位移和水平位移的比值,即为tan y xβ=。
由平抛运动的推论任意时刻的速度偏角正切值为位移偏角正切值的两倍。
所以有Htan 2tan αβ=,联立以上关系可得,11tan tan 22tan y x βαθ===。
故正确选项为B 。
原创练习一:如图从倾角为θ的斜面ABC 的顶端C 点,以速度0v 水平抛出一小球,小球落在斜面上某点P 。
则小球在空中的飞行时间t 为 ?当然斜面约束下的平抛运动还有其他的处理方法,这里就不再赘述。
二、挡板约束例二、在网球比赛中,运动员在离开网的距离为d =12m 处沿水平方向发球,发球高度为H =2.4m ,网高为h =0.9m 。
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。
专题4类平抛运动的处理方法【命题思想】近年除直接考查平抛之外,更多的是借用其处理方法,以带电粒子在电场中的运动的形式加以展示,因此综合性也较强,把握平抛运动的基本规律是关键。
【问题特征】物体运动的轨迹为一抛物线.一般为是电磁场中的综合问题。
【处理方法】分析物体所受的外力,其合外力恒定,合外力的方向跟初速度方向垂直。
沿初速度的方向上物体做匀速直线运动,沿合外力的方向上做匀加速直线运动。
【考题展示】1.(08年全国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( )A.tanφ=sinθB.tanφ=cosθC.tanφ=tanθD.tanφ=2tanθ2.(08年江苏)如图所示,粗糙的斜面与光滑的水平面相连接,滑块沿水平面以速度v0运动.设滑块运动到A点的时刻为t=0,距A点的水平距离为x,水平速度为v0.由于v0不同,从A点到B点的几种可能的运动图象如下列选项所示,其中表示摩擦力做功最大的是( )3.(07年海南)一平行板电容器中存在匀强电场,电场沿竖直方向。
两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电的粒子a和b,从电容器边缘的P点(如图)以相同的水平速度射入两平行板之间。
测得a和b与电容器的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1∶2.若不计重力,则a 和b的比荷之比是()A.1∶2 B.1∶1C.2∶1 D.4∶14(08年海南)一置于桌面上质量为M的玩具炮,水平发射质量为m的炮弹.炮可在水平方向自由移动.当炮身上未放置其它重物时,炮弹可击中水平地面上的目标A;当炮身上固定一质量为M0的重物时,在原发射位置沿同一方向发射的炮弹可击中水平地面上的目标B.炮口离水平地面的高度为h.如果两次发射时“火药”提供的机械能相等,求B、A 两目标与炮弹发射点之间的水平距离之比。
5.(08年上海)如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。
在Oxy 平面的ABCD 区域内,存在两个大小均为E 的匀强电场I 和II ,两电场的边界均是边长为L 的正方形(不计粒子所受重力)。
(1)在该区域AB 边的中点处由静止释放电子,求电子离开ABCD 区域的位置;(2)在电场I 区域内适当位置由静止释放电子,电子恰能从ABCD 区域左下角D 处离开,求所有释放点的位置;(3)若将左侧电场II 整体水平向右移动L n(n ≥1),仍使电子从ABCD 区域左下角D 处离开(D 不随电场移动),在电场I 区域内由静止释放电子的所有位置。
专题4同步配套训练1.在平直公路上行驶的汽车中,某人从车窗相对于车静止释放一个小球,不计空气阻力,用固定在路边的照相机对小球进行闪光照相。
在照相机的闪光灯连续闪亮两次的过程中,通过照相机拍得一张包含小球和汽车两个像的照片。
已知闪光灯两次闪光的时间间隔为0.5s ,第一次闪光时小球刚好释放、第二次闪光时小球恰好落地。
对照片进行分析可知,在两次闪光时间间隔内,小球移动的水平距离为5m ,汽车前进了5m 。
根据以上信息尚不能确定的是(已知g=10m/s 2) ( )A .小球释放点离地的高度B .第一次闪光时小车的速度C .汽车做匀速直线运动D .两次闪光的时间间隔内汽车的平均速度2.右图中,AB 为斜面,BC 为水平面,从A 点以水平速度V 0抛出一小球,其第一次落点到A 点的水平距离为s 1;若从A 点以水平速度3 V 0抛出小球,其第一次落点到A 点的水平距离为s 2,不计空气阻力,则s 1/s 2的值可能为( ) A .1/3 B .1/6; C .1/9; D .1/123.飞机沿水平直线匀速飞行,欲投弹轰炸一地面目标,飞行员想看看投弹是否准确击中目标,则下列说法正确的是( )A .若空气阻力可忽略,飞行员应竖直向下观看,方可看到炸弹爆炸情况B .若空气阻力可忽略,飞行员应向后下方观看,方可看到炸弹爆炸情况C .若空气阻力不能忽略,飞行员应竖直向下观看,方可看到炸弹爆炸情况D .若空气阻力不能忽略,飞行员应向后下方观看,方可看到炸弹爆炸情况4.如图所示,竖起向下的匀强磁场子中,将一水平放置的金属棒ab 以水平速度V 抛出,设整个过程中,棒的取向不变,不计空气阻力,则金属棒运动过程中产生的感应电动势的大小变化情况应是( )A .越来越大B .越来越小C .保持不变D .无法确定5.如图所示,一架在2 000 m 高空以200 m/s 的速度水平匀速飞行的轰炸机,要想用两枚炸弹分别炸山脚和山顶的目标A 、B.已知山高720 m ,山脚与山顶的水平距离为1 000 m ,若不计空气阻力,g 取10 m/s 2,则投弹的时间间隔应为( )A .4 sB .5 sC .9 sD .16 s6.在离地某—高度的位置上,分别以v 1和v 2的水平初速度,同时向左右两个方向抛出两个小球,小球随即开始作平抛运动,当两个小球的速度方向相互垂直时,以下正确的叙述有( )V C B A V a bA.可以确定从起抛至此时小球运动的时间B.可以确定从起抛至此时小球下落的高度C.可以确定两个小球此时相距的水平距离D.可以确定小球此时至落地的时间7.在地面上方的A点以E1 = 3J的初动能水平抛出一小球,小球刚要落地时的动能E2 = 7J,落地点在B点.不计空气阻力,则A、B两点的连线与水平面间的夹角为()A.30°B.37°C.45°D.60°8.如图所示,空间的虚线框内有匀强电场,AA'、BB'、CC'是该电场的三个等势面,相邻等势面间的距离为0.5cm,其中BB'为零势面。
一个质量为m,带电荷量为q的粒子沿AA'方向以初动能E k自图中的P点进入电场,刚好从C'点离开电场。
已知PA'=2cm,粒子的重力忽略不计,下列说法中正确的是( )A.该粒子通过零势面时的动能是1.25E kB.该粒子在P点时的电势能是0.5E kC.该粒子到达C'点时的动能是2E kD.该粒子到达C'点时电势能是0.5E k9.如图所示,在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz(z轴正方向竖直向上),一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不能忽略)从原点O以速度v沿x轴正方向出发。
下列说法正确的是()A.若电场、磁场分别沿z轴正方向和x轴正方向,粒子只能做曲线运动B.若电场、磁场均沿z轴正方向,粒子有可能做匀速圆周运动C.若电场、磁场分别沿z轴负方向和y轴负方向,粒子有可能匀速直线运动D.若电场、磁场分别沿y轴负方向和z轴正方向,粒子有可能做平抛运动10.如图所示,墙壁上落有两只飞镖,它们是从同一位置水平射出的,飞镖A与竖直墙壁成53°角,飞镖B与竖直墙壁成37°角,两者相距为d.假设飞镖的运动是平抛运动,求射出点离墙壁的水平距离.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)11.如图为用于节水的喷水“龙头”的示意图,喷水口距离地面高度h=1.25m,用效率(一个工作设备在一定时间内输出的所需能量与输入的能量之比)η=70%的抽水机,从地下深H=5m的井里抽水,使水充满喷水口,并以恒定的速率从该“龙Array头”沿水平喷出,喷水口的截面积S=2cm2,其喷灌半径R=10m,已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,不计空气阻力。
试求:(1)水从喷水口射出时的速率;(2)在1s钟内抽水机需要对水所做的最少的功;(3)带动抽水机的电动机的最小输出功率。
12.喷墨打印机的结构简图如图所示,其中墨盒可以发出墨汁微滴,其半径约为m 510 ,此微滴经过带电室时被带上负电,带电的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制,带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场,带电微滴经过偏转电场发生偏转后,打到纸上,显示出字体,无信号输入时,墨汁微滴不带电,径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒。
设偏转板板长l =1.6cm ,两板间的距离为0.50cm ,偏转板的右端距纸L =3.2cm ,若一个墨汁微滴的质量为1.6×10-10kg ,以20m/s 的初速度垂直于电场方向进入偏转电场,两偏转板间的电压是8.0×103V ,若墨汁微滴打到纸上点距原射入方向的距离是2.0mm 。
(1)求这个墨汁微滴通过带电室带的电量是多少?(不计空气阻力和重力,可以认为偏转电场只局限在平行板电容器内部,忽略边缘电场的不均匀性)(2)为了使纸上的字体放大10%,请你提出一个可行的办法。
参考答案[考题展示]1.D 2.D 3.D4.由动量守恒定律和能量守恒定律得:120m M =-v v 22121122E m M =+v v解得:1=v 炮弹射出后做平抛,有:212h gt =1X t =v 解得目标A距炮口的水平距离为:X = 同理,目标B距炮口的水平距离为:/X =解得:/X X =5.(1)设电子的质量为m ,电量为e ,电子在电场I 中做匀加速直线运动,出区域I 时的为v 0,此后电场II 做类平抛运动,假设电子从CD 边射出,出射点纵坐标为y ,有2012eEL mv = 22011()222L eE L y at m v ⎛⎫-== ⎪⎝⎭解得 y =14L ,所以原假设成立,即电子离开ABCD 区域的位置坐标为(-2L ,14L ) (2)设释放点在电场区域I 中,其坐标为(x ,y ),在电场I 中电子被加速到v 1,然后进入电场II 做类平抛运动,并从D 点离开,有2112eEx mv = 2211122eE L y at m v ⎛⎫== ⎪⎝⎭解得 xy =24L ,即在电场I 区域内满足方程的点即为所求位置。
(3)设电子从(x ,y )点释放,在电场I 中加速到v 2,进入电场II 后做类平抛运动,在高度为y ′处离开电场II 时的情景与(2)中类似,然后电子做匀速直线运动,经过D 点,则有2212eEx mv = 2221122eE L y y at m v ⎛⎫'-== ⎪⎝⎭ 2y eEL v at mv ==,2y L y v nv '= 解得 21124xy L n ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,即在电场I 区域内满足方程的点即为所求位置[配套训练] 1.C 2.ABC 3.AD 4.C 5.C 6.ABC 7.A 8.BC 9.BCD10.设射出点离墙壁的水平距离为x ,A 下降高度h 1,B 下降高度h 2,据平抛运动规律有:h 1=xtan37°/2 h 2=xtan53°/2而h 2-h 1=d ,联立解得x=724d.11.(1)221gt h = 2102125.1t ⨯⨯= s t 5.0=(2分) s m t R v /205.010===(2分) (2))21()(2122gH gh v t Sv H h mg mv W ++'=++=ρ(3分) )51025.1102021(12010210243⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=- J 1050=(2分)(3)W p p 150070.01050=='=η(3分) 12.(1)带电液滴的电量设为q ,设进入偏转电场后做类平抛运动过程中的偏转为y 1,离开电场后沿直线打到纸上过程中的偏转为y 2,则:222122221L y L y mdvqUl at y ===, 由微滴打到纸上点距原入射方向的距离为:2212)2(mdvL l qUl y y Y +=+=代入数据可得:C q 131025.1-⨯=(2)由上式可知,Y 与U 成正比,可以提高偏转板间的电压U 到8800V ,实现字体放大10%;也可以增加偏转极板与纸的距离L ,1.1)5.0()5.0'(=++l L l L 解得:cm L6.3'=。