粤教版高中物理必修第二册第一章抛体运动第四节生活和生产中的抛体运动课件(60页)+学案(有解析)

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粤教版高中物理必修第二册第一章抛体运动第四节生活和生产中的抛体运动课件(60页)+学案(有解析)

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第四节 生活和生产中的抛体运动
    
第一章 抛体运动
1.通过生活实例理解竖直上抛运动的规律,会用分段法和全程法研究竖直上抛运动。 
2.会通过生活实例分析平抛运动的临界问题,明确其运动规律,能找到临界状态并运用数学知识分析极值。 
3.了解斜抛运动在生产和生活中的应用,能利用运动的合成与分解方法分析一般的抛体运动。
素养目标
知识点一 竖直上抛运动
情境导入 除了平抛运动,如图甲中柱形喷泉中的水珠竖直向上抛出,图乙中弧形喷泉中的水珠倾斜抛出,试分析这些水珠的受力特点和运动特点。





提示:均只受重力 均做加速度为g的匀变速运动
自主学习
教材梳理(阅读教材P16完成下列填空)
抛体运动:将物体以一定的初速度向空中抛出,仅在______作用下物体所做的运动。根据初速度的方向,抛体运动可分为__________、竖直下抛、平抛和______。
重力
竖直上抛
斜抛
师生互动 竖直上抛运动的过程具有对称性,上升的位移和下降的位移大小相等,加速度相同,试分析:
任务1.上抛和下落过程运动的时间关系;
提示:竖直上抛的逆运动即为自由落体运动,则tOC=tCO。
任务2.抛出速度和返回速度的大小关系。
提示:相等
课堂探究
   气球下挂一重物,以v0=10 m/s匀速上升,当到达离地面高175 m处时,悬挂重物的绳子突然断裂,那么重物再经多长时间落到地面?落地速度多大?(空气阻力不计,g取10 m/s2)
答案:7 s 60 m/s
例1


探究归纳
1.竖直上抛运动
(1)概念:将一个物体以某一初速度v0竖直向上抛出,抛出的物体只在重力作用下所做的运动。
(2)运动性质:全过程可以看作是初速度为v0(竖直向上)、加速度为g(竖直向下)的匀变速直线运动。
探究归纳
探究归纳
3.竖直上抛运动的对称性
(1)时间对称:物体从某点上升到最高点和从最高点回到该点的时间相等,即t上=t下。
(2)速率对称:物体上升和下降通过同一位置时速度的大小相等、方向相反。
4.关于竖直上抛运动问题的求解方法
(1)分段
①上升过程:v0≠0、a=g的匀减速直线运动。
②下降过程:自由落体运动。
探究归纳
针对练.(多选)(2024·深圳市大鹏新区高一期中)某物体以40 m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力,g取10 m/s2。6 s 内物体的
A.路程为90 m
B.位移大小为 60 m, 方向竖直向上
C.速度改变量的大小为 60 m/s, 方向竖直向下
D.平均速度大小为 10 m/s, 方向竖直向上




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知识点二 平抛运动的临界问题
1.与平抛运动相关的临界情况
(1)如题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,表明题述的过程中存在临界点。
(2)如题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语,表明题述过程中存在着“起、止点”,而这些“起、止点”往往就是临界点。
(3)如题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明题述过程中存在着极值,这些极值也往往是临界点。
2.分析平抛运动中的临界情况关键是确定临界轨迹
当受水平位移限制时,其临界轨迹为自抛出点到水平位移端点的一条抛物线;当受下落高度限制时,其临界轨迹为自抛出点到下落高度端点的一条抛物线,确定轨迹后再结合平抛运动的规律即可求解。
例2


针对练.如图所示,窗子上、下沿之间的高度H=1.6 m,墙的厚度d=0.4 m,某人在离墙壁距离L=1.4 m、距窗子上沿h=0.2 m 处的P点,将可视为质点的小物件以速度v水平抛出,小物件直接穿过窗口并落在水平地面上,取g=10 m/s2,不计空气阻力。则v的取值范围是
A.v>7 m/s B.v<2.3 m/s
C.3 m/s<v<7 m/s D.2.3 m/s<v<3 m/s


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知识点三 斜抛运动
情境导入 如果物体被抛出时的速度v0不沿水平方向,而是斜向上方或斜向下方,且抛出后物体只受重力作用,则这个物体做斜抛运动,如图所示。斜抛运动也是曲线运动,采用“化曲为直”的思路,分析物体水平和竖直方向分运动的性质。
自主学习
提示:水平方向不受力,由于惯性保持速度不变,做匀速直线运动;竖直方向的分速度向上,重力向下,竖直方向做竖直上抛运动。
教材梳理(阅读教材P18—P19完成下列填空)
1.斜抛运动的规律
(1)速度规律
水平速度:vx=v0cos θ。
竖直速度:vy=v0sin θ-gt。
t时刻的速度大小为:vt=___________。
(2)位移规律
水平位移:x=vxt=v0t cos θ。
竖直位移:_____________。

课堂探究
例3

   (多选)(2024·江门市高一统考期末)如图所示,
“过水门”仪式中的“水门”是由两辆消防车喷出的
水柱形成的。两条水柱形成的抛物线对称分布,且刚
好在最高点相遇。若水门高约45 m,跨度约90 m,g取10 m/s2,忽略空气阻力和水流之间的相互作用,下列说法正确的是
A.两水柱相遇前,水柱在空中做匀变速曲线运动
B.水喷出后经过约3 s到达最高点
C.在最高点相遇前的瞬间,水柱的速度约为零
D.水喷出的瞬间,速度水平方向分量约为15 m/s
例4




探究归纳


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随堂演练 对点落实
1.(多选)如图所示,从地面上同一位置抛出两个小球A、B,分别落在地面上的M、N 点,两球运动的最大高度相同,空气阻力不计,则
A.B 的加速度比A 的大
B.B 的飞行时间比A 的长
C.B 在最高点的速度比A 在最高点的大
D.B 落地时的速度比A 落地时的大

A、B 两球都做斜上抛运动,只受重力作用,加速度均为重力加速度,A 错误;在竖直方向上做竖直上抛运动,由于上升的竖直高度相同,竖直分速度相等,所以两小球在空中飞行的时间相等,B 错误;由于B 球的水平射程比A 球的大,故B 球的水平速度及落地时的速度均比A 球的大,C、D正确。

2.(多选)(2024·广州市第二中学高一校考期中)将一个石头竖直上抛,一段时间后回到抛出点,空气阻力可忽略。用s表示位移,v表示速度,a表示加速度,下列能反映此过程的是


3.(多选)刀削面是山西最有代表性的面食之一。 削面时若面团到锅的上沿的竖直距离为0.8 m,最近的水平距离为0.5 m,锅的半径为0.5 m。要想使水平削出的面片落入锅中,则面片的初速度可能是(g取10 m/s2)
A.1 m/s B.2 m/s
C.3 m/s D.4 m/s


4.(2024·清远市阳山县南阳中学高一校考阶段练习)
如图,网球运动员训练时,在同一高度的前后两个
不同位置将网球击出后,垂直击中竖直墙上的同一
点。不计空气阻力,下列说法正确的是
A.两轨迹中网球撞墙前的速度可能相等
B.沿轨迹1运动的网球击出时的初速度大
C.从击出到撞墙,沿轨迹2运动的网球在空中运动的时间短
D.沿轨迹1运动的网球刚要撞墙时的速度小

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课时测评
1.(2024·广州市高一期末)图中虚线为某同学投出的
铅球的运动轨迹,若不计空气阻力,则铅球抛出后
A.做变加速曲线运动
B.做匀变速曲线运动
C.某段时间内速度方向可能相同
D.各位置的加速度方向不同

铅球抛出后,竖直方向仅受重力作用,加速度大小为g,方向竖直向下,水平方向做匀速直线运动,则整体为匀变速曲线运动,A错误,B正确;速度方向始终在改变,不可能在某段时间内相同,C错误;加速度方向不变,始终竖直向下,D错误。
2.(多选)(2024·湛江市高一期中)小琳从蹦床上方1.0 m的高处自由下落,竖直反弹离开蹦床后上升了1.2 m。不计空气阻力,比较小琳自由下落与离开蹦床后上升的两个过程,则
A.下落过程的时间更长 B.上升过程的时间更长
C.两个过程的加速度一样大 D.上升过程的加速度更大


3.(多选)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,小球离开屋顶时的速度v0的大小的可能值为(围墙厚度忽略不计,忽略空气阻力,g取10 m/s2 )
A.6 m/s  B.12 m/s  C.4 m/s  D.2 m/s


4.(多选)滑板运动员在某次训练中从滑板上跳起经过
一段时间又落到滑板上,若其重心轨迹如图中虚线
所示,轨迹上有a、b、c三点,且a、c在同一水平线
上,b为最高点,不计空气阻力,将运动员视为质点,则运动员在空中运动过程中
A.做匀变速曲线运动
B.先超重后失重
C.在最高点时速度为零
D.从a到b与从b到c的过程中速度的变化量相同


根据题意可知,不计空气阻力,运动员在空中运
动过程中只受重力,做匀变速曲线运动,处于
完全失重状态,故A正确,B错误;在最高点时,
竖直速度为零,水平速度不为零,则速度不为零,故C错误;由对称性可知,从a到b与从b到c的过程中的运动时间相等,由Δv=gt可知,速度的变化量相同,故D正确。故选AD。
5.(多选)(2024·梅州市高一联考)如图所示,一同学分别在同一直线上的A、B、C三个位置投掷篮球,结果都垂直击中篮筐,速度分别为v1、v2、v3。若篮球出手时高度相同,出手速度与水平方向的夹角分别为θ1、θ2、θ3,不计空气阻力,下列说法正确的是
A.v1v2>v3
C.θ1>θ2>θ3 D.θ1<θ2<θ3



6.(多选)(2024·深圳市高一校考期中)如图所示,可
视为质点的小球M、N在水平地面上相距一定距离
放置,某时刻小球M以某一初速度竖直上抛,与此
同时小球N以某一初速度斜抛,经过一段时间以后恰好在空中相遇,不计空气阻力,从出发到相遇这段运动过程中,下列说法正确的是
A.两小球只会在上升阶段相遇
B.两小球一直在同一高度
C.两小球间的距离一直变小
D.两个小球速度变化量不相同


两球能相遇,说明竖直方向的运动相同,即抛出
时竖直方向速度相同,即两小球一直处于同一高
度,但无法判断是在上升阶段相遇还是下降阶段
相遇,故B正确,A错误;两小球在竖直方向始终处于同一高度,在水平方向的距离越来越近,则两小球的距离一直减小,故C正确;两小球在竖直方向的运动相同,则从出发到相遇运动的时间相同,又都只受重力作用,加速度都为重力加速度,由Δv=gt,可知速度变化量相同,故D错误。故选BC。
7.(多选)(2024·广州市高一期中)如图所示,甲、乙两名滑板运动员在水平U形赛道上比赛,甲、乙先后从赛道边缘上的A点滑出,一段时间后再次滑入赛道,观察发现甲的滞空时间比乙的长,运动过程中乙的最小速度比甲的最小速度大。不计空气阻力,可将运动员视为质点,则下列说法正确的是
A.甲、乙的最大腾空高度相同
B.甲从A点滑出时的初速度一定大于乙的初速度
C.甲、乙从A点滑出时的初速度方向一定不同
D.甲、乙再次滑入赛道的位置可能相同





8.(多选)(2024·江西高考·T8)一条河流某处存在高度差,
小鱼从低处向上跃出水面,冲到高处。如图所示,以小
鱼跃出水面处为坐标原点,x轴沿水平方向,建立坐标
系,小鱼的初速度为v0,末速度v沿x轴正方向。在此过
程中,小鱼可视为质点且只受重力作用。关于小鱼的水平位置x、竖直位置y、水平方向分速度vx和竖直方向分速度vy与时间t的关系,下列图像可能正确的是




返回第四节 生活和生产中的抛体运动
【素养目标】 1.通过生活实例理解竖直上抛运动的规律,会用分段法和全程法研究竖直上抛运动。 2.会通过生活实例分析平抛运动的临界问题,明确其运动规律,能找到临界状态并运用数学知识分析极值。 3.了解斜抛运动在生产和生活中的应用,能利用运动的合成与分解方法分析一般的抛体运动。
知识点一 竖直上抛运动
【情境导入】 除了平抛运动,如图甲中柱形喷泉中的水珠竖直向上抛出,图乙中弧形喷泉中的水珠倾斜抛出,试分析这些水珠的受力特点和运动特点。
提示:均只受重力 均做加速度为g的匀变速运动
【教材梳理】 (阅读教材P16完成下列填空)
抛体运动:将物体以一定的初速度向空中抛出,仅在重力作用下物体所做的运动。根据初速度的方向,抛体运动可分为竖直上抛、竖直下抛、平抛和斜抛。
【师生互动】 竖直上抛运动的过程具有对称性,上升的位移和下降的位移大小相等,加速度相同,试分析:
任务1.上抛和下落过程运动的时间关系;
任务2.抛出速度和返回速度的大小关系。
提示:任务1.竖直上抛的逆运动即为自由落体运动,则tOC=tCO。
任务2.相等
气球下挂一重物,以v0=10 m/s匀速上升,当到达离地面高175 m处时,悬挂重物的绳子突然断裂,那么重物再经多长时间落到地面?落地速度多大?(空气阻力不计,g取10 m/s2)
答案:7 s 60 m/s
解析:法一 分段法
绳子断裂后,重物先匀减速上升,速度减为零后,再匀加速下降
重物上升阶段,时间t1==1 s
由=2gh1知h1==5 m
重物下降阶段,下降距离H=h1+175 m=180 m
设下落时间为t2,则t2= =6 s
重物落地总时间t=t1+t2=7 s
落地速度vt=gt2=60 m/s。
法二 全程法
绳子断裂后,重物做竖直上抛运动,取初速度方向为正方向,重物全程位移h=v0t-gt2=-175 m
解得t1=7 s,t2=-5 s(舍去)
由vt=v0-gt1得vt=-60 m/s,负号表示方向竖直向下。
1.竖直上抛运动
(1)概念:将一个物体以某一初速度v0竖直向上抛出,抛出的物体只在重力作用下所做的运动。
(2)运动性质:全过程可以看作是初速度为v0(竖直向上)、加速度为g(竖直向下)的匀变速直线运动。
2.竖直上抛运动的运动规律
通常取初速度v0的方向为正方向,则a=-g。
(1)速度公式:vt=v0-gt。
(2)位移公式:h=v0t-gt2。
(3)位移和速度的关系式:=-2gh。
(4)上升的最大高度:H=。
(5)上升到最高点(即vt=0时)所需的时间:t=。
3.竖直上抛运动的对称性
(1)时间对称:物体从某点上升到最高点和从最高点回到该点的时间相等,即t上=t下。
(2)速率对称:物体上升和下降通过同一位置时速度的大小相等、方向相反。
4.关于竖直上抛运动问题的求解方法
(1)分段
①上升过程:v0≠0、a=g的匀减速直线运动。
②下降过程:自由落体运动。
(2)全程法
①整个过程:初速度v0向上、加速度g竖直向下的匀变速直线运动,应用规律vt=v0-gt,h=v0t-gt2。
②正负号的含义(取竖直向上为正方向)
a.v>0表示物体上升,v<0表示物体下降。
b.h>0表示物体在抛出点上方,h<0表示物体在抛出点下方。
针对练.(多选)(2024·深圳市大鹏新区高一期中)某物体以40 m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力, g取10 m/s2。6 s 内物体的(  )
A.路程为90 m
B.位移大小为 60 m, 方向竖直向上
C.速度改变量的大小为 60 m/s, 方向竖直向下
D.平均速度大小为 10 m/s, 方向竖直向上
答案:BCD
解析:物体上升到最高点所需时间为t上==4 s,物体上升的最大高度为h上==80 m,而6 s 内有2 s为下落时间,则下落2 s的高度为h下==20 m,可知6 s 内物体的路程为l=h上+h下=100 m,故A错误;由上述分析可知,位移大小为s=h上-h下=60 m,方向竖直向上,故B正确;依题意,6 s末的速度即为下落2 s时的速度v=gt下=20 m/s,取竖直向下为正方向,则速度改变量为Δv=v-v0= m/s=60 m/s,速度改变量的大小为 60 m/s, 方向竖直向下,故C正确;平均速度大小为==10 m/s,方向竖直向上,故D正确。故选BCD。
知识点二 平抛运动的临界问题
1.与平抛运动相关的临界情况
(1)如题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,表明题述的过程中存在临界点。
(2)如题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语,表明题述过程中存在着“起、止点”,而这些“起、止点”往往就是临界点。
(3)如题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明题述过程中存在着极值,这些极值也往往是临界点。
2.分析平抛运动中的临界情况关键是确定临界轨迹
当受水平位移限制时,其临界轨迹为自抛出点到水平位移端点的一条抛物线;当受下落高度限制时,其临界轨迹为自抛出点到下落高度端点的一条抛物线,确定轨迹后再结合平抛运动的规律即可求解。
中国女排队员在比赛中高抛发球时,若球(可视为质点)离开手时正好在底线中点正上空3.50 m处,速度方向水平且与底线垂直。如图,每边球场的长和宽均为9 m,球网高2.25 m,不计空气阻力(g=10 m/s2,=0.84)。为了使球能落到对方场地,下列发球速度大小可行的是(  )
A.15 m/s B.17 m/s
C.20 m/s D.25 m/s
答案:C
解析:发球后球做平抛运动,设球刚好过网所用时间为t1,发球速度为v1,则球在竖直方向的位移h1=(3.50-2.25) m=1.25 m,水平方向位移x1=9 m,根据公式h=gt2得t1== s=0.5 s,则v1== m/s=18 m/s,若发球速度小于18 m/s,球不能过网,不能落入对方场地;设球刚好落在对方底线中点所用时间为t2,发球速度为v2,则球在竖直方向的位移h2=3.50 m,水平方向的位移x2=(9+9) m=18 m,则t2== s≈0.84 s,所以v2== m/s≈21.4 m/s,若发球速度大于21.4 m/s,球将超出对方底线,不能落入对方场地,则发球速度范围为18 m/s≤v≤21.4 m/s,故C正确。
针对练.如图所示,窗子上、下沿之间的高度H=1.6 m,墙的厚度d=0.4 m,某人在离墙壁距离L=1.4 m、距窗子上沿h=0.2 m 处的P点,将可视为质点的小物件以速度v水平抛出,小物件直接穿过窗口并落在水平地面上,取g=10 m/s2,不计空气阻力。则v的取值范围是(  )
A.v>7 m/s B.v<2.3 m/s
C.3 m/s<v<7 m/s D.2.3 m/s<v<3 m/s
答案:C
解析:若小物件恰好运动到窗口上沿,则有h=,L=v1t1,解得v1=7 m/s;若小物件恰好运动到窗口下沿,则有h+H=,L+d=v2t2,解得v2=3 m/s,所以v的取值范围是3 m/s知识点三 斜抛运动
【情境导入】 如果物体被抛出时的速度v0不沿水平方向,而是斜向上方或斜向下方,且抛出后物体只受重力作用,则这个物体做斜抛运动,如图所示。斜抛运动也是曲线运动,采用“化曲为直”的思路,分析物体水平和竖直方向分运动的性质。
提示:水平方向不受力,由于惯性保持速度不变,做匀速直线运动;竖直方向的分速度向上,重力向下,竖直方向做竖直上抛运动。
【教材梳理】 (阅读教材P18—P19完成下列填空)
1.斜抛运动的规律
(1)速度规律
水平速度:vx=v0cos θ。
竖直速度:vy=v0sin θ-gt。
t时刻的速度大小为:vt=

(2)位移规律
水平位移:x=vxt=v0t cos θ。
竖直位移:v0t in -gt2。
2.射高和射程
(1)斜上抛运动的飞行时间:t==。
(2)射高:h==。
(3)射程:x=v0cos θ·t==。对于给定的v0,当θ=45 时,射程达到最大值,xmax=。
【师生互动】 任务1.立定跳远时,起跳速度越大,跳的越远吗?
任务2.在初速度v0大小不变的情况下,当初速度与水平方向的夹角θ为多少时,水平位移x最大?
提示:任务1.不一定。
任务2.做斜上抛运动的物体水平位移为 x=v0xt总=v0x·=v0cos θ·=,可看出水平位移由抛射角θ和初速度v0共同决定。在初速度v0大小不变的情况下,随抛射角θ的增大,sin 2θ增大,水平位移也增大,当θ=45 时,sin 2θ=1,水平位移达到最大值,以后抛射角再增大时,sin 2θ减小,水平位移也减小。
从仰角是30 的炮筒中射出的炮弹,初速度是1 000 m/s,求炮弹的飞行时间、射高、射程和在最高点时的速度(忽略空气阻力,g取10 m/s2)。
答案:100 s 1.25×104 m ×105 m 500 m/s,沿水平方向
解析:此炮弹的飞行时间t=== s=100 s;
炮弹的射高h=== m=1.25×104 m;
射程x=v0xt=v0cos θ·t=1 000×cos 30 ×100 m=×105 m;
炮弹在最高点时,vy=0
vx=v0x=v0cos 30 =500 m/s
则速度v=vx=500 m/s,方向沿水平方向。
(多选)(2024·江门市高一统考期末)如图所示,“过水门”仪式中的“水门”是由两辆消防车喷出的水柱形成的。两条水柱形成的抛物线对称分布,且刚好在最高点相遇。若水门高约45 m,跨度约90 m,g取10 m/s2,忽略空气阻力和水流之间的相互作用,下列说法正确的是(  )
A.两水柱相遇前,水柱在空中做匀变速曲线运动
B.水喷出后经过约3 s到达最高点
C.在最高点相遇前的瞬间,水柱的速度约为零
D.水喷出的瞬间,速度水平方向分量约为15 m/s
答案:ABD
解析:两水柱相遇前,水柱在空中只受重力,且速度方向与力的方向不在一条直线,所以水柱在空中做匀变速曲线运动,故A正确;在竖直方向上,将水的运动看成竖直上抛运动,则h=gt2,解得t=3 s,故B正确;在最高点相遇前的瞬间,水柱的竖直速度为零,但水平速度不为零,故C错误;根据运动的对称性可知,水柱整个过程中的运动时间为6 s,则vx== m/s=15 m/s,故D正确。故选ABD。
1.斜上抛运动问题可用运动的合成与分解进行分析,即水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动。
2.斜上抛运动的时间t=,射高h=,射程x=,其中v0为初速度,θ为抛射角。
3.由抛出点到最高点的过程可逆向看作平抛运动来分析。
针对练.(2024·茂名市高一统考期末)如图所示,把石块从高处抛出,初速度大小v0,抛出点高度为h,方向与水平方向夹角为α,石块最终落在水平地面上,不计空气阻力,重力加速度为g,对于不同的抛射角α,下列说法正确的是(  )
A.抛出石块的落地时间为
B.抛出石块达到最高点的时间为
C.抛出石块在空中的加速度为g
D.抛出石块在最高点的速度为0
答案:C
解析:抛出石块在空中的加速度为g,故C正确;石块做斜上抛运动,落地时间大于,故A错误;根据0=vy-gt,vy=v0sin α,解得t=,故B错误;抛出石块在最高点的速度为vx=v0cos α,故D错误。故选C。
1.(多选)如图所示,从地面上同一位置抛出两个小球A、B,分别落在地面上的 M、N 点,两球运动的最大高度相同,空气阻力不计,则(  )
A.B 的加速度比A 的大
B.B 的飞行时间比A 的长
C.B 在最高点的速度比A 在最高点的大
D.B 落地时的速度比A 落地时的大
答案:CD
解析:A、B 两球都做斜上抛运动,只受重力作用,加速度均为重力加速度,A 错误;在竖直方向上做竖直上抛运动,由于上升的竖直高度相同,竖直分速度相等,所以两小球在空中飞行的时间相等,B 错误;由于B 球的水平射程比A 球的大,故B 球的水平速度及落地时的速度均比A 球的大,C、D正确。
2.(多选)(2024·广州市第二中学高一校考期中)将一个石头竖直上抛,一段时间后回到抛出点,空气阻力可忽略。用s表示位移,v表示速度,a表示加速度,下列能反映此过程的是(  )
答案:AD
解析:将一个石头竖直上抛,石头做匀加速直线运动,根据s=v0t-gt2,可知,s与t是开口向下的二次函数关系,故A正确,B错误;竖直上抛过程中,加速度为重力加速度,大小、方向都不变,故C错误;根据速度与时间关系vt=v0-gt,可知vt图像是一条向下倾斜的直线,故D正确。故选AD。
3.(多选)刀削面是山西最有代表性的面食之一。 削面时若面团到锅的上沿的竖直距离为0.8 m,最近的水平距离为0.5 m,锅的半径为0.5 m。要想使水平削出的面片落入锅中,则面片的初速度可能是(g取10 m/s2)(  )
A.1 m/s B.2 m/s
C.3 m/s D.4 m/s
答案:BC
解析:削出的面片做平抛运动,竖直方向上,根据h=gt2得t= = s=0.4 s;要使面片落
入锅中,则面片平抛运动的水平位移应满足0.5 m≤x≤1.5 m,根据x=vt知,初速度的范围为1.25 m/s≤v≤3.75 m/s,故B、C正确,A、D错误。
4.(2024·清远市阳山县南阳中学高一校考阶段练习)如图,网球运动员训练时,在同一高度的前后两个不同位置将网球击出后,垂直击中竖直墙上的同一点。不计空气阻力,下列说法正确的是(  )
A.两轨迹中网球撞墙前的速度可能相等
B.沿轨迹1运动的网球击出时的初速度大
C.从击出到撞墙,沿轨迹2运动的网球在空中运动的时间短
D.沿轨迹1运动的网球刚要撞墙时的速度小
答案:B
解析:根据逆向思维,将网球看成是从竖直墙上反向做平抛运动,则竖直方向有h=gt2,可得t=,水平方向有x=vxt,解得vx=x ;由于两轨迹高度相同,则两轨迹网球在空中运动的时间相等;由于沿轨迹1运动的网球水平位移大,则有vx1>vx2,即沿轨迹1运动的网球刚要撞墙时的速度大于沿轨迹2运动的网球刚要撞墙时的速度,故A、C、D错误。根据v==,由于vx1>vx2,可知沿轨迹1运动的网球击出时的初速度大于沿轨迹2运动的网球击出时的初速度,故B正确。故选B。
课时测评7 生活和生产中的抛体运动
(时间:30分钟 满分:60分)
(选择题1-9题,每题5分,共45分)
1.(2024·广州市高一期末)图中虚线为某同学投出的铅球的运动轨迹,若不计空气阻力,则铅球抛出后(  )
A.做变加速曲线运动
B.做匀变速曲线运动
C.某段时间内速度方向可能相同
D.各位置的加速度方向不同
答案:B
解析:铅球抛出后,竖直方向仅受重力作用,加速度大小为g,方向竖直向下,水平方向做匀速直线运动,则整体为匀变速曲线运动,A错误,B正确;速度方向始终在改变,不可能在某段时间内相同,C错误;加速度方向不变,始终竖直向下,D错误。
2.(多选)(2024·湛江市高一期中)小琳从蹦床上方1.0 m的高处自由下落,竖直反弹离开蹦床后上升了1.2 m。不计空气阻力,比较小琳自由下落与离开蹦床后上升的两个过程,则(  )
A.下落过程的时间更长
B.上升过程的时间更长
C.两个过程的加速度一样大
D.上升过程的加速度更大
答案:BC
解析:根据题意可知,不计空气阻力,则小琳下落时做自由落体运动,上升时做竖直上抛运动,两个过程的加速度一样大,均为重力加速度,故C正确,D错误;根据题意,由公式h=gt2得t= 可知,上升过程的时间更长,故A错误,B正确。故选BC。
3.(多选)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,小球离开屋顶时的速度v0的大小的可能值为(围墙厚度忽略不计,忽略空气阻力,g取10 m/s2 (  )
A.6 m/s B.12 m/s
C.4 m/s D.2 m/s
答案:AB
解析:刚好能越过围墙时,水平方向L=v0t,竖直方向H-h=gt2,解得v0=5 m/s;刚好能落到马路外边缘时,水平方向L+x=v0′t′,竖直方向H=,解得v0′=13 m/s,所以小球速度大小的取值范围为5 m/s≤v≤13 m/s,A、B正确。
4.(多选)滑板运动员在某次训练中从滑板上跳起经过一段时间又落到滑板上,若其重心轨迹如图中虚线所示,轨迹上有a、b、c三点,且a、c在同一水平线上,b为最高点,不计空气阻力,将运动员视为质点,则运动员在空中运动过程中(  )
A.做匀变速曲线运动
B.先超重后失重
C.在最高点时速度为零
D.从a到b与从b到c的过程中速度的变化量相同
答案:AD
解析:根据题意可知,不计空气阻力,运动员在空中运动过程中只受重力,做匀变速曲线运动,处于完全失重状态,故A正确,B错误;在最高点时,竖直速度为零,水平速度不为零,则速度不为零,故C错误;由对称性可知,从a到b与从b到c的过程中的运动时间相等,由Δv=gt可知,速度的变化量相同,故D正确。故选AD。
5.(多选)(2024·梅州市高一联考)如图所示,一同学分别在同一直线上的A、B、C三个位置投掷篮球,结果都垂直击中篮筐,速度分别为v1、v2、v3。若篮球出手时高度相同,出手速度与水平方向的夹角分别为θ1、θ2、θ3,不计空气阻力,下列说法正确的是(  )
A.v1v2>v3
C.θ1>θ2>θ3 D.θ1<θ2<θ3
答案:BD
解析:篮球的运动可反向看成平抛运动,由h=gt2得t=,可知篮球运动时间相同,由vy=gt可知,篮球出手时竖直分速度相同,则篮球出手的速度为v==,由题图可知x1>x2>x3,故v1>v2>v3,A错误,B正确;由平抛运动规律可得tan θ==,故θ1<θ2<θ3,C错误,D正确。
6.(多选)(2024·深圳市高一校考期中)如图所示,可视为质点的小球M、N在水平地面上相距一定距离放置,某时刻小球M以某一初速度竖直上抛,与此同时小球N以某一初速度斜抛,经过一段时间以后恰好在空中相遇,不计空气阻力,从出发到相遇这段运动过程中,下列说法正确的是(  )
A.两小球只会在上升阶段相遇
B.两小球一直在同一高度
C.两小球间的距离一直变小
D.两个小球速度变化量不相同
答案:BC
解析:两球能相遇,说明竖直方向的运动相同,即抛出时竖直方向速度相同,即两小球一直处于同一高度,但无法判断是在上升阶段相遇还是下降阶段相遇,故B正确,A错误;两小球在竖直方向始终处于同一高度,在水平方向的距离越来越近,则两小球的距离一直减小,故C正确;两小球在竖直方向的运动相同,则从出发到相遇运动的时间相同,又都只受重力作用,加速度都为重力加速度,由Δv=gt,可知速度变化量相同,故D错误。故选BC。
7.(多选)(2024·广州市高一期中)如图所示,甲、乙两名滑板运动员在水平U形赛道上比赛,甲、乙先后从赛道边缘上的A点滑出,一段时间后再次滑入赛道,观察发现甲的滞空时间比乙的长,运动过程中乙的最小速度比甲的最小速度大。不计空气阻力,可将运动员视为质点,则下列说法正确的是(  )
A.甲、乙的最大腾空高度相同
B.甲从A点滑出时的初速度一定大于乙的初速度
C.甲、乙从A点滑出时的初速度方向一定不同
D.甲、乙再次滑入赛道的位置可能相同
答案:CD
解析:竖直方向先做竖直上抛运动,再做自由落体运动,运动时间具有对称性。甲的滞空时间t比乙的长,根据h=g可知,甲的最大腾空高度更大,故A错误;运动员滑出后做斜抛运动,则竖直方向vy=,说明甲的初速度的竖直分速度更大,水平分速度vx即最小速度,乙的最小速度比甲的最小速度大,因为v=,则无法确定二者初速度大小,故B错误;设滑出的速度与水平方向夹角为θ,则tan θ=,结合B项分析可知,甲的初速度与水平方向夹角更大,故C正确;水平位移为x=vt cos θ,结合B、C项分析可知,甲、乙再次滑入赛道的位置可能相同,故D正确。故选CD。
8.(多选)(2024·江西高考·T8)一条河流某处存在高度差,小鱼从低处向上跃出水面,冲到高处。如图所示,以小鱼跃出水面处为坐标原点,x轴沿水平方向,建立坐标系,小鱼的初速度为v0,末速度v沿x轴正方向。在此过程中,小鱼可视为质点且只受重力作用。关于小鱼的水平位置x、竖直位置y、水平方向分速度vx和竖直方向分速度vy与时间t的关系,下列图像可能正确的是(  )
答案:AD
解析:由于小鱼在运动过程中只受重力作用,则小鱼在水平方向上做匀速直线运动,即vx为一定量,则有x=vxt,A 可能正确,C 错误;小鱼在竖直方向上做竖直上抛运动,则有y=vy0t- gt2,vy=vy0-gt,且vy最终减为0,B错误,D可能正确。
9.网球女双比赛中,网球刚好到达最高点且距离地面H=1.5 m时球员将网球沿垂直球网方向水平击出。已知球网上沿距地面的高度为h=1 m,击球位置与球网之间的水平距离为x1=3 m,与对面边界的水平距离为x2=15 m,g取10 m/s2,不计空气阻力。若球能落在对面场地内,则下列说法正确的是(  )
A.球被击出时的速度可能为35 m/s
B.球被击出时的最小速度为2 m/s
C.球击出时速度越大,飞行的时间越长
D.球落地时的速度方向与水平地面的夹角最大为30
答案:D
解析:球能落到对面场地内,首先球要过网,因此球刚好从网上沿飞过时对应的初速度为最小的击出速度,由H-h=,得t1= s;球在水平方向做匀速直线运动,则vmin==3 m/s,球落地时竖直方向的分速度为vy== m/s,设落地时速度方向与水平地面间的夹角为θ,则tan θ===,即夹角为θ=30 ,此为落地时的最大夹角,当以最大速度击出球时,由H=,得t2= s,则球被击出时的最大速度为vmax==5 m/s≈27.39 m/s,A、B错误,D正确;球被击出后做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,因为下落高度一定,因此球在空中飞行的时间不变,与击出时的速度无关,C错误。故选D。
10.(15分)(2024·广州市高一期中)如图所示,高为H、倾角为θ=45 的斜面AB放置在水平地面上,左侧高台上有一人向斜面多次投掷小球以练习准确性,小球每次出手时的速度方向都是水平向右,出手点位于高台边缘且距地面高度为2H,重力加速度为g,忽略空气阻力。
(1)如果斜面底端A点到高台的水平距离也为H,为了使小球能够投掷到斜面上,求小球的初速度v0的取值范围;
(2)若小球垂直击中斜面AB的中点C点(图中未画出),求A点距高台的水平距离s。
答案:(1)≤v0≤  (2)H
解析:(1)由平抛运动得x=v0t,y=gt2
可得v0=x
由题意可知,小球落至A点时,x=H,y=2H
可得v1=
小球落至B点时,x=H+=2H,y=H
可得v2=
为了使小球能够投掷到斜面上,求小球的初速度v0的取值范围为≤v0≤ 。
(2)若小球垂直击中斜面AB的中点C点,则tan θ=
又s+=v0t,2H-=gt2
解得s=H。
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