人教版(2019)物理高中必修第二册 5.4.3 一般的抛体运动考点 学案

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人教版(2019)物理高中必修第二册 5.4.3 一般的抛体运动考点 学案

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一般的抛体运动
一、把握基础知识
物体抛出的速度v0沿斜上方或斜下方时,物体做斜抛运动(设v0与水平方向夹角为θ)。
1.水平方向
物体做 运动,初速度vx= 。
2.竖直方向
物体做竖直上抛或竖直下抛运动,初速度vy= 。如图所示。
答案:匀速直线、v0cos θ 、v0sin θ
二、重难点突破
下面以做斜上抛运动的小球为例,研究斜抛运动的规律。以抛出点为原点,建立直角坐标系(如图5-2-4所示),将初速度v0分解为沿水平方向的分量v0x和沿竖直方向的分量v0y,这样,物体的运动就可以看成是两个运动的合运动。
运动特点:在水平方向,物体不受外力作用,物体以v0x=v0cos θ的速度做匀速直线运动。
在竖直方向,物体因受重力作用,有竖直向下的重力加速度g,同时有竖直向上的初速度v0y=v0sin θ,故做匀减速直线运动——竖直上抛运动。
101小贴士:
(1)斜抛运动的上升阶段和下降阶段在轨迹、位移、速度、时间等物理量上具有对称性。
(2)v0一定时,当角θ=45°时射程最大,且xmax=。
(3)斜抛运动任意时刻的位移、速度仍可用运动的合成的方法确定。
趁热打铁:
关于斜上抛运动,下列说法中正确的是 (  )
A.物体抛出后,速度增大,加速度减小
B.物体抛出后,速度先减小,再增大
C.物体抛出后,加速度始终沿着切线方向
D.斜上抛运动的物体做匀变速曲线运动
解析:斜上抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做竖直上抛运动,抛出后只受重力,故加速度恒定,其速度先减小后增大,故选项B、D正确。
答案:BD
三、对应考点:斜抛运动问题
[例] 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°,求石子在空中运动的时间和抛出点离地面的高度(g取10 m/s2)。
[思路点拨] 解答本题时可按以下思路分析:

[解析] 如图所示,
石子落地时的速度方向和水平线的夹角为60°,则=,即
vy=vx=v0cos 30°=×6× m/s=9 m/s。
取竖直向上为正方向,落地时竖直速度向下,则
-vy=v0sin 30°-gt,得t=1.2 s。
由竖直方向位移公式得
h=v0sin 30°×t-gt2=3×1.2 m-5×1.22 m=-3.6 m,负号表示落地点比抛出点低。
[答案] 1.2 s 3.6 m
规律方法:
解决斜抛运动问题的基本方法
解决斜抛运动问题的基本方法同平抛运动一样,仍是将位移或速度分解成水平方向和竖直方向的两个分矢量,利用直线运动规律求解。
综合应用:平抛运动的临界问题
[例] 如图所示,女排比赛 时,排球场总长为18 m,设球网高度为2 m, 运动员站在网前3 m处正对球网跳起将球水 平击出。若击球的高度为2.5 m,为使球既
不触网又不越界,求球的速度范围。
[思路点拨] 解答本题首先理解“既不触网又不越界”的含义。
[解析] 如图所示,
设球刚好触网而过,此过程球水平射程x1=3 m,球下落高度
Δh=h2-h1=(2.5-2) m=0.5 m,
所以球飞行时间
t1= = s,
可得球被击出时的下限速度
v1==3 m/s,
设球恰好落在边界线上,此过程球水平射程x2=12 m,球飞行时间t2= = s= s,
可得球被击出时的上限速度
v2==12 m/s,
欲使球既不触网也不出界,则球被击出时的速度应满足:
3 m/s<v0<12 m/s。
[答案] 3 m/s<v0<12 m/s
规律方法:
解决临界问题的关键是找出临界状态,由临界状态确定临界条件,并由临界条件入手去限定平抛运动的时间,确立时间后再用平抛运动遵循的规律去解决问题。
思考:在上例中,当击球点的高度为何值时,无论水平击球的速度多大,球不是触网就是越界?
解析:设击球点高度为h3时,球恰好既触网又压线,如图所示。球触网
h3-h1=gt,t3=,
所以h3-2=×10×,
球压线:h3=gt,t4=,
所以h3=×10×,
由以上式子消去v,解得h3≈2.13 m,
即当击球高度小于2.13 m时,无论球被水平击出时的速度多大,球不是触网就是越界。
答案:小于2.13 m

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