高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第4节 生活中的抛体运动说课课件ppt

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1.掌握抛体运动的概念,知道斜抛运动的特点。2.学会用运动合成与分解的方法处理斜抛运动。3.掌握斜上抛运动规律及其应用。4.探究理想情况下斜上抛物体的射程与初速度、抛射角的关系。
【必备知识】一、抛体运动1.概念:以一定的初速度将物体抛出,物体仅在重力作用下所做的运动。2.分类:根据抛出物体的初速度方向,我们把抛体运动分为平抛运动、竖直上抛运动、竖直下抛运动、斜上抛运动和斜下抛运动。
二、斜上抛运动1.概念:将物体以一定的初速度沿斜上方抛出,仅在重力作用下的运动叫作斜上抛运动。2.运动规律:如图所示,斜上抛运动可看成是水平方向初速度为vx0=v0cs θ的匀速直线运动和竖直方向初速度为vy0= v0sin θ 的竖直上抛运动的合运动。 
3.影响射高、射程的因素。(1)概念:①射高:物体能到达的最大高度。②射程:物体从抛出点到落地点的水平距离。(2)规律:①当抛射角一定,初速度越大,射高和射程都越大;②初速度大小一定,当抛射角为45°时,射程最大;当抛射角为90°时,射高最大。
【自我检测】1.正误辨析(1)物体只受重力作用的运动是抛体运动。(　　)解析 有一定的初速度,只受重力作用。答案 (1)×(2)抛体运动中,只有平抛运动的加速度为重力加速度。(　　)解析 所有抛体运动只受重力作用,加速度都为重力加速度。答案 ×
(3)抛体运动是匀变速运动。(　　)解析 所有抛体运动只受恒定的重力作用,均为匀变速运动。答案 √(4)斜抛运动和平抛运动在竖直方向上做的都是自由落体运动。(　　)解析 斜抛运动的物体有竖直方向的初速度,所以竖直方向上不是自由落体运动。答案 ×
(5)斜抛运动和平抛运动在水平方向上做的都是匀速直线运动。(　　)答案 √(6)初速度越大,射程和射高都越大。(　　)解析 抛射角一定时,初速度越大,射程和射高都增大。答案 ×
2.(多选)下列运动是斜抛运动的是(　　)A.在忽略空气阻力的情况下,斜向上踢出的足球B.被风吹动斜向上升起的氢气球C.在忽略空气阻力的情况下,投出的标枪D.从水平飞行的飞机上投下的炸弹解析 根据斜抛运动的定义,将物体以一定的初速度沿斜上方(或斜下方)抛出,仅在重力作用下物体所做的运动就叫作斜抛运动。被风吹动斜向上升起的氢气球,空气作用力较大不能忽略;从水平飞行的飞机上投下的炸弹,速度方向水平,不是斜抛运动。答案 AC
【情境导引】篮球运动员投出篮球的过程中,不考虑空气阻力的影响,篮球脱离手的速度为v0,与水平方向的夹角为θ,重力加速度为g。(1)类比研究平抛运动的方法,如何分解斜上抛运动?分运动的规律如何?(2)竖直上抛运动的上升和下落过程具有对称性,斜上抛运动的上升和下落过程具有对称性吗?要点提示 (1)沿水平方向和竖直方向分解,水平方向初速度为vx0=v0cs θ且不受力,因此为匀速直线运动;竖直方向初速度为vy0=v0sin θ且只受重力,因此为竖直上抛运动。(2)斜上抛运动水平方向为匀速运动,竖直方向为竖直上抛运动。因此其关于轨迹最高点具有对称性。
【知识点拨】斜上抛运动的规律1.如图所示,斜上抛运动可以分解为水平方向初速度为vx0=v0cs θ的匀速直线运动和竖直方向初速度为vy0=v0sin θ的竖直上抛运动。
4.射程、射高和飞行时间。(2)射程、射高与初速度、抛射角的关系①当抛射角θ一定时,初速度v0越大,射高、射程都越大;②初速度大小一定,当抛射角为45°时,射程最大;当抛射角为90°时,射高最大。
5.斜抛运动的对称性(1)时间对称:相对于轨迹最高点C,两侧对称的运动阶段上升时间等于下降时间。如图中A与B点,从A到C和从C到B的时间相等,即tAC=tCB。(2)速度对称:相对于轨迹最高点,两侧对称的两点速度大小相等。如图中vA=vB。(3)轨迹对称:斜抛运动的轨迹相对于过最高点的竖直线对称。
【实例引导】例1一座炮台置于距地面h=60 m高的山崖边,以与水平线成45°角的方向发射一颗炮弹,炮弹离开炮口时的速度为v0=120 m/s,求:(1)从山崖上看,炮弹所达到的最大高度H;(2)炮弹落到地面的时间和速度大小;(3)炮弹从发射点到落地点的水平距离L。(不计空气阻力,g取10 m/s2)
答案 (1)360 m　(2)17.65　124.9 m/s　(3)1 497 m
变式训练1斜抛物体运动的轨迹在轨迹最高点两侧对称分布(抛出点与落地点在同一水平面上,空气阻力不计),下列说法正确的是(　　)A.位移大小相等的位置有两处B.速度大小相等的位置有两处C.从抛出点到最高点的时间一定等于从最高点至落地点的时间D.整个过程中速度方向时刻在改变,且速率也越来越大答案 C
【情境导引】利用功能关系是解决物理问题的重要方法之一,尤其是涉及速度、高度、功能等问题。请试着利用功能关系求解下列问题。一座炮台置于距地面h=50 m高的山崖边,以与水平面成30°角的方向发射一颗炮弹,炮弹离开炮口时的速度为v0=100 m/s,不计空气阻力,g取10 m/s2。求:(1)从山崖上看,炮弹所达到的最大高度H;(2)炮弹落到地面速度大小。
【知识点拨】1.只有重力做功,因此机械能守恒。2.所有做抛体运动的物体的机械能都守恒。
【实例引导】例2如图所示,某同学将质量为m=5 kg的铅球以v0=4 m/s的初速度,沿着与水平面45°的方向斜向上方抛出,抛出点到地面的高度h=1.7 m。不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)该同学抛出铅球时对铅球做的功;(2)铅球落地时的动能Ek1;(3)铅球上升到最高点时的动能Ek2和离地高度H。
答案 (1)40 J　(2)125 J　(3)20 J　2.1 m
规律总结解决斜上抛运动问题的思路:(1)运动的合成和分解,即分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动。(2)机械能守恒定律。(3)运动的对称性。
变式训练2在同一高处的某一点将三个质量相同的小球以相同的速率v0分别上抛、平抛、斜抛,那么以下说法正确的是(　　)A.从抛出到落地过程中,重力对它们所做的功都相等B.因小球的运动轨迹不同,重力对它们所做的功不同C.从抛出到落地过程中,重力对它们做功的平均功率都相等D.如果考虑空气阻力,则从抛出到落地过程中,重力对它们所做的功就不相等
解析 由于重力做功与路径无关,只与初、末位置的高度差有关,三个小球初、末位置高度差相同,所以重力对它们所做的功都相等,A正确,B、D错误;三个小球在空中运动时间不一样,所以重力对它们做功的平均功率不相等,C错误。答案 A
1.关于斜抛运动,下列说法正确的是(　　)A.斜抛运动是匀变速曲线运动B.斜抛运动是非匀变速曲线运动C.斜抛运动是加速度逐渐增大的曲线运动D.斜抛运动是加速度逐渐减小的曲线运动解析 斜抛运动只有重力作用,故加速度恒为g,是匀变速运动,又因为斜抛运动的初速度与重力不在同一直线上,故斜抛运动是曲线运动,选项A正确。答案 A
2.一物体做斜上抛运动(不计空气阻力),在由抛出到落地的过程中,下列表述正确的是(　　)A.物体的加速度是不断变化的B.物体的速度不断减小C.物体到达最高点时的速度等于零D.物体到达最高点时的速度沿水平方向解析 斜上抛运动的加速度是重力加速度,所以加速度是不变的,速度是先变小再变大,所以选项A、B错误。物体在最高点的速度不为零且沿水平方向,所以选项C错误,D正确。答案 D
3.(多选)如图所示,一物体以初速度v0做斜抛运动,v0与水平方向成θ角,AB连线水平,则从A到B的过程中下列说法正确的是(　　)
4.(2021河北卷)铯原子钟是精确的计时仪器。图1中铯原子从O点以100 m/s的初速度在真空中做平抛运动,到达竖直平面MN所用时间为t1;图2中铯原子在真空中从P点做竖直上抛运动,到达最高点Q再返回P点,整个过程所用时间为t2。O点到竖直平面MN、P点到Q点的距离均为0.2 m。重力加速度g取10 m/s2,则t1∶t2为(　　)A.100∶1B.1∶100C.1∶200D.200∶1