人教版新高考物理一轮总复习--抛体运动课件PPT

这是一份人教版新高考物理一轮总复习--抛体运动课件PPT，共52页。PPT课件主要包含了内容索引，1位移关系，2速度关系，知识巩固，常见的几种模型等内容，欢迎下载使用。
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
第三环节　核心素养提升
1.定义将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,物体只在重力作用下所做的运动。2.性质加速度为重力加速度的匀变速曲线运动,轨迹是抛物线。3.研究方法平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
4.基本规律(如图所示)
追本溯源某人向放在水平地面上正前方的小桶中水平抛球,结果球沿着一条弧线飞到小桶的前方,如图所示。不计空气阻力,为了能把小球抛进小桶中,则下次再水平抛球时,可能做出怎样的调整?由此可以判断出平抛运动的水平射程与哪些因素有关?
提示 可以通过减小初速度或降低抛出点来处理。平抛运动的水平射程与初速度和竖直高度有关。
1.定义将物体以v沿斜向上方或斜向下方抛出,物体只在重力作用下的运动。2.性质加速度为重力加速度的匀变速曲线运动,轨迹是抛物线。3.研究方法斜抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛(或竖直下抛)运动的合运动。4.基本规律(以斜上抛运动为例,如图所示)
1.思考判断(1)无论平抛运动还是斜抛运动,都是匀变速曲线运动。( )(2)平抛运动的轨迹是抛物线,速度方向时刻变化,加速度方向也可能时刻变化。( )(3)两个做平抛运动的物体,初速度大的落地时速度大,在空中运动的时间短。( )(4)做平抛运动的物体的速度方向与水平方向的夹角保持不变。( )(5)做平抛运动的物体在任意相等的两段时间内的速度的变化相同。( )(6)斜上抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直上抛运动。( )
2.(多选)如图所示,从地面上同一位置抛出两小球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
解析:两球在空中的加速度都为重力加速度g,选项A错误。由于两球运动的最大高度相同,则在空中飞行的时间相同,选项B错误。B球的射程大,则水平方向的分速度大,在最高点的速度大,选项C正确。两球运动的最大高度相同,则竖直分速度相同,由于B球的水平分速度大,则B球抛出时的速度大,落地时的速度也大,选项D正确。
4.速度改变量因为平抛运动的加速度为恒定的重力加速度g,所以做平抛运动的物体在任意相等时间间隔Δt内的速度改变量Δv=gΔt是相同的,方向恒为竖直向下,如图所示。
(2)做平抛(或类平抛)运动的物体在任一时刻,设其速度方向与水平方向的夹角为θ,位移与水平方向的夹角为α,则tan θ=2tan α。推导:
归纳总结此类问题将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动,分别分析两个方向物理量间的关系,再结合两者在时间上的等时性,运用运动的合成与分解规律即可求得答案。
训练突破1.(2020·山东济宁二模)如图所示,小球甲从A点水平抛出,小球乙从B点自由释放,两小球先后经过C点时的速度大小相等,方向夹角为45°。已知A、C高度差为h,不计空气阻力。由以上条件可知B、A两点高度差为( )
整合构建1.若两物体同时从同一高度(或同一点)水平抛出,则两物体始终在同一高度,二者间距只取决于两物体的水平分运动。2.若两物体同时从不同高度水平抛出,则两物体高度差始终与抛出点高度差相同,二者间距由物体的水平分运动和竖直高度差决定。3.若两物体从同一点先后水平抛出,两物体竖直高度差随时间均匀增大,二者间距取决于两物体的水平分运动和竖直分运动。4.两条平抛运动轨迹的相交处只是两物体的可能相遇处,两物体必须同时到达此处才会相遇。
训练突破2.(2021·四川阆中月考)如图所示,小球A位于斜面上,小球B与小球A位于同一高度。现将小球A、B分别以v1和v2的初速度水平抛出,都落在了倾角为45°的斜面上的同一点,且小球B恰好垂直打到斜面上。不计空气阻力,则v1∶v2为( ) A.3∶2B.2∶1C.1∶1D.1∶2
整合构建1.与斜面相关联的平抛运动,其特点是做平抛运动的物体落在斜面上,包括两种情况:(1)物体从空中抛出落在斜面上;(2)从斜面上抛出落在斜面上。2.在解答这类问题时除要运用平抛运动的位移和速度规律,还要充分运用斜面倾角,找出斜面倾角同位移和速度与水平方向夹角的关系,从而使问题得到顺利解决。
(2)如图所示,小球恰好沿B点的切线方向进入圆轨道,此时半径OB垂直于速度方向,圆心角α与速度的偏向角相等。
(3)如图所示,小球恰好从圆柱体Q点沿切线飞过,此时半径OQ垂直于速度方向,圆心角θ与速度的偏向角相等。
考向1 落在斜面上的抛体运动【典例2】 如图所示,从倾角为θ的斜面上的A点以初速度v0水平抛出一个物体,物体落在斜面上的B点。不计空气阻力。重力加速度为g。 (1)抛出后经多长时间物体与斜面间距离最大?(2)A、B间的距离为多少?
解析:解法一(1)以抛出点为坐标原点,沿斜面方向为x轴,垂直于斜面方向为y轴,建立坐标系(如图所示)。vx=v0cs θ,vy=v0sin θax=gsin θ,ay=gcs θ物体沿斜面方向做初速度为vx、加速度为ax的匀加速直线运动,垂直于斜面方向做初速度为vy、加速度为ay的匀减速直线运动,类似于竖直上抛运动。
解法二(1)如图所示,当速度方向与斜面平行时,离斜面最远,v的切线反向延长线与v0交点为此时横坐标的中点P,
解法三(1)设物体运动到C点离斜面最远,所用时间为t,将v分解成vx和vy,
(2)设由A到B所用时间为t',水平位移为x,竖直位移为y,如图所示,由图可得
考向2 落在圆弧面上的平抛运动【典例3】 如图所示,薄半球壳ACB的水平直径为AB,C为最低点,半径为R。一个小球从A点以速度v0水平抛出,不计空气阻力。则下列判断正确的是( )A.只要v0足够大,小球可以击中B点B.v0取值不同时,小球落在球壳上的速度方向和水平方向之间的夹角可以相同C.v0取值适当,可以使小球垂直撞击到半球壳上D.无论v0取何值,小球都不可能垂直撞击到半球壳上
解析:小球做平抛运动,竖直方向有位移,v0再大也不可能击中B点,A错误。v0不同,小球会落在半球壳内不同点上,落点和A点的连线与AB的夹角φ不同,由推论tan θ=2tan φ可知,小球落在半球壳的不同位置上时的速度方向和水平方向之间的夹角θ也不相同,B错误。若小球垂直撞击到半球壳上,则其速度反向延长线一定经过半球壳的球心,且该反向延长线与AB的交点为水平位移的中点,而这是不可能的,故C错误,D正确。
考向3 落在水平台阶上的平抛运动【典例4】 一阶梯如图所示,其中每级台阶的高度和宽度都是0.4 m。一小球以水平速度v飞出,g取10 m/s2,欲打在第4级台阶上,则v的取值范围是( )
方法技巧对于此类题目,无论落点怎样变化,其考查点均为平抛运动规律的应用,解题的关键是把约束界面的几何关系与平抛运动规律相互结合起来。
整合构建1.临界点的确定(1)若题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,明显表明题述的过程中存在着临界点。(2)若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语,表明题述的过程中存在着“起止点”,而这些“起止点”往往就是临界点。(3)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明题述的过程中存在着极值,这些极值点也往往是临界点。
2.求解平抛运动临界问题的一般思路(1)找出临界状态对应的临界条件。(2)分解速度或位移。(3)若有必要,画出临界轨迹。
【典例5】 (12分)在真空环境内探测微粒在重力场中能量的简化装置如图所示。P是一个微粒源,能持续水平向右发射质量相同、初速度不同的微粒。高度为h的探测屏AB竖直放置,离P点的水平距离为l,上端A与P点的高度差也为h。 (1)若微粒打在探测屏AB的中点,求微粒在空中飞行的时间。(2)求能被屏探测到的微粒的初速度范围。(3)若打在探测屏A、B两点的微粒的动能相等,求l与h的关系。
思维点拨(1)微粒飞出后做什么运动?(2)怎样确定微粒被屏探测到的初速度范围?
提示 (1)平抛运动。(2)微粒运动轨迹与屏边界相切是临界点,可以找出初速度范围。
注意:(1)①③式每式2分,⑦式3分,其余各式每式1分。(2)最终结果正确,中间步骤简略,可以得分,但⑦式必须给出。(3)方程列出,但结果计算错误,只扣结果分。
归纳总结极限分析法在临界问题中的应用分析平抛运动中的临界问题时一般运用极限分析的方法,即把要求的物理量设定为极大或极小,让临界问题突显出来,找到产生临界的条件。
训练突破3.(16分)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。
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v1,则小球的水平位移l+x=v1t1 (2分)
设小球恰好越过围墙的边缘时的水平初速度为v2,则此过程中小球的水平位移l=v2t2 (2分)
小球抛出时的速度大小范围为5 m/s≤v0≤13 m/s。(1分)
(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。
典例示范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,则( )
思维点拨(1)物块类平抛的加速度是多少?(2)物块沿初速度方向和沿加速度方向的位移分别是多少?
提示 (1)a=gsin θ。(2)b,l。
归纳总结求解类平抛运动问题的关键(1)对研究对象受力分析,找到合外力的大小、方向,正确求出加速度。典例示范中,物体受重力、支持力作用,合外力沿斜面向下。(2)确定是研究速度,还是研究位移。(3)把握好分解的思想方法,典例示范中研究位移,把运动分解成沿斜面的匀加速直线运动和水平方向的匀速直线运动,然后将两个方向的运动用时间t联系起来。