高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 抛体运动的规律背景图ppt课件

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《5.4 抛体的运动规律》学案 【学习目标】1.掌握平抛运动的一般研究方法。2.掌握平抛运动的位移与速度。3.了解斜抛运动的特点和分析方法。4.掌握平抛运动的规律，会用平抛运动的知识处理实际问题。【课堂合作探究】一、平抛运动的速度：一物体以初速度v0水平抛出，不计空气阻力，经过时间t运动到P点，求此时P的速度？  第一步：建立直角坐系标  第二步：将速度分解 思考：如何确定两个分速度的大小？根据牛顿运动定律，物体在x轴方向的合力为0，所以物体在x轴上的加速度为0，所以在x轴方向，物体的分速度为：   根据牛顿运动定律，物体在y轴方向的合力为mg，所以物体在x轴上的加速度为g，在y轴方向上初速度为0，所以在y轴方向，物体的分速度为：   第三步：确定各方向的分速度大小，根据矢量法则，求出速度大小以及方向：水平方向：匀速直线运动：竖直方向：自由落体运动：       【例题1】将一个物体以10 m/s的速度从10 m的高度水平抛出，落地时它的速度方向与水平地面的夹角θ是多少？不计空气阻力，g取10 m/s2。二、平抛运动的位移和轨迹  平抛运动的位移(1)根据上面的分析，可以知道平抛运动在水平方向得分位移： (2)根据上面的分析，可以知道平抛运动在竖直方向得分位移：  (3)合位移: (3)位移的方向    平抛的轨迹：水平方向：匀速直线运动：竖直方向：自由落体运动：消去 t 得：——平抛运动的轨迹是一条                【例题2】 如图，某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无 人机以 v0 ＝ 2 m/s 的速度水平向右匀速飞行，在某时 刻释放了一个小球。此时无人机到水平地面的距离 h ＝ 20 m，空气阻力忽略不计，g 取 10 m/s2 。（1）求小球下落的时间。 （2）求小球释放点与落地点之间的水平距离。三、平抛运动的重要推论①运动时间：由         ，得        ，即物体在空中的飞行时间仅取决于下落的高度，与初速度v0无关。②落地的水平距离：由           , 得              ，即落地的水平距离与初速度v0和下落高度h有关，与其他因素无关。③落地速度:                    ，即落地速度也只与初速度v0和下落高度h有关。④做平抛（或类平抛）运动的物体，设其末速度方向与水平方向的夹角为θ，位移方向与水平方向的夹角为α，则在任意时刻、任意位置有tanθ=2tanα。证明：    ⑤做平抛（或类平抛）运动的物体在任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，如图所示。证明：   四、一般的抛体运动1、斜抛运动的定义：                                                             2、斜抛运动的特点：(1)受力特点：                                                                    (2)  初速度特点：                                                                  （3）速度变化特点：                                                                  （4）对称性特点(斜上抛)a．速度对称：                                                                  b．时间对称：                                                                  c．轨迹对称：                                                                 3.斜抛运动的速度和位移的规律（1）轨迹：(如图) （2）水平速度：
    水平位移：（3）竖直速度：   竖直位移： 4.斜抛运动的结论（1）从抛出点到最高点时间t（Vy=0）由V=V0+at得t=                              （2）从抛出点回落到等高点时间T（对称性分析） （3）上升最大高度（射高）H由V2-V02=2ax得                                               （4）水平方向的位移（射程）     【课堂练习】1、关于平抛运动，下列说法中正确的是(　　)A．平抛运动是一种变加速运动B．做平抛运动的物体加速度随时间逐渐增大C．做平抛运动的物体每秒内速度增量相等D．做平抛运动的物体每秒内位移增量相等2、(多选)如图所示，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向。图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹，其中b和c是从同一点抛出的。不计空气阻力，则(　　)A．a的飞行时间比b的长B．b和c的飞行时间相同C．a的水平速度比b的小D．b的初速度比c的大3、如图所示，某同学将一个小球在O点以不同的初速度对准前方的一块竖直放置的挡板水平抛出，O与A在同一高度，小球的水平初速度分别是v1、v2、v3，打在挡板上的位置分别是B、C、D，且AB∶BC∶CD＝1∶3∶5，则v1、v2、v3之间的正确关系是(　　) A．v1∶v2∶v3＝3∶2∶1 B．v1∶v2∶v3＝5∶3∶1C．v1∶v2∶v3＝6∶3∶2  D．v1∶v2∶v3＝9∶4∶1 4、如图所示，从倾角为θ的斜面上某点先后将同一小球以不同的初速度水平抛出，小球均落在斜面上，当抛出的速度为v1时，小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为α1；当抛出速度为v2时，小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为α2，则(不计空气阻力)(　　)A．当v1>v2时，α1>α2B．当v1>v2时，α1<α2C．无论v1、v2关系如何，均有α1＝α2D．α1、α2的关系与斜面倾角θ有关5、女子跳台滑雪如图所示，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，这项运动非常惊险。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，落点在斜坡上的B点，斜坡倾角θ取37°，斜坡可以看成一斜面。(取g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求： (1)  运动员在空中飞行的时间t；(2)A、B间的距离s。【达标训练】一、单选题如图所示，从某高度水平抛出一小球，经过时间t到达地面时，速度与水平方向的夹角为，不计空气阻力，重力加速度为下列说法正确的是A. 小球水平抛出时的初速度大小为
B. 小球在t时间内的位移方向与水平方向的夹角为
C. 若小球初速度增大，则平抛运动的时间变长
D. 若小球初速度增大，则减小
 关于平抛物体的运动，下列说法中正确的是A. 物体只受重力作用，是的匀变速运动
B. 初速度越大，物体在空中运动的时间越长
C. 物体落地时的水平位移与初速度无关
D. 物体落地时的水平位移与抛出点的高度无关如下图所示，某同学分别在同一直线上的A、B、C三个位置投掷篮球，结果都击中篮筐，击中篮筐时篮球的速度方向均沿水平方向，大小分别为、、，若篮球出手时高度相同，速度的方向与水平方向的夹角分别是、、，不计空气阻力，则下列说法正确的是    A.  B.  C.  D. 3某同学投篮时篮球恰好垂直打在篮板上，已知篮球撞击篮板处与抛出点的高度差为L，水平距离为2 L。设篮球抛出时速度大小为v，与水平面的夹角为，则下列判断正确的是    A.  B.  C.  D. 如图所示，斜面上有A，B，C，D四个点，，从A点以初速度水平抛出一个小球，它落在斜面上的B点，若小球从A点以速度水平抛出，不计空气阻力，则下列判断正确的是  A. 小球一定落在C点
B. 小球可能落在D点与C点之间
C. 小球落在斜面的运动方向与斜面的夹角一定增大
D. 小球落在斜面的运动方向与斜面的夹角不相同如图所示在同一地点的不同高度处以相同方向水平抛出甲乙两小球，已知两球在空中某处相遇，则甲乙两球    A. 同时抛出，抛出时乙速度较大
B. 同时抛出，抛出时甲速度较大
C. 甲先抛出，抛出时乙速度较大
D. 甲先抛出，抛出时甲速度较大
 如图所示，两小球从斜面的顶点先后以不同的初速度向右水平抛出，在斜面上的落点分别是a和b，不计空气阻力。关于两小球的判断正确的是A. 落在b点的小球飞行过程中速度变化快
B. 落在a点的小球飞行过程中速度变化大
C. 小球落在a点和b点时的速度方向不同
D. 两小球的飞行时间均与初速度成正比
 如下图所示，一小球从斜面顶端沿水平方向飞出，后又落回到斜面上．已知斜面的倾角为，小球初速度大小为，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是    A. 小球从飞出到落回到斜面上的时间为
B. 小球落回到斜面上时的速度大小为
C. 减小小球的初速度，则小球落回到斜面上时速度方向与斜面的夹角也减小
D. 若小球以水平飞出，且小球仍能落回到斜面上，则小球落回到斜面上的速度大小是原来落回到斜面上速度大小的2倍如下图所示，倾角的斜面AB，在斜面顶端B向左水平抛出小球1，同时在底端A正上方与B点等高度处C水平向右抛出小球2，小球1、2同时落在P点，P点为斜边AB的中点，则A. 小球2一定垂直撞在斜面上
B. 小球1、2的初速度大小可以不相等
C. 小球1落在P点时速度方向与斜面的夹角为
D. 改变小球1的初速度，小球1落在斜面上的速度方向都平行
 二、实验题在“研究平抛运动”实验中，利用钢球在斜槽轨道上由静止开始滑下，做平抛运动，记录运动轨迹上的一个位置，经过多次操作得到钢球所经过的多个位置，连起来得到钢球做平抛运动的轨迹。多选下列说法正确的是     A.斜槽末端必须水平  斜槽轨道可以不光滑C.小球每次可以从轨道上不同位置滑下某同学设计了一个探究平抛运动的家庭实验装置，如图所示，在水平桌面上放置了一个斜面，滚过桌边后钢球便做平抛运动，他把桌子搬到墙的附近，使从水平桌面上滚下的钢球能打到墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录钢球的落点，现测得钢球直径为D，某次实验桌子边缘到墙的距离为X，钢球的落点到桌面的距离为H，重力加速度为g，则钢球此次实验平抛的水平位移为________；竖直位移为____________。三、计算题如图所示，倾角、高的斜面位于水平地面上，小球从斜面顶端A点以初速度水平向右抛出，小球恰好落到斜面底端B点处。空气阻力忽略不计，取重力加速度，．
求小球平抛的初速度的大小；
若在小球水平抛出的同时，使斜面在水平面上由静止开始向右作匀加速直线运动，经小球落至斜面上，求斜面运动的加速度大小。







 如图所示，轨道ABCD的AB段为一半径的光滑圆形轨道，BC段为高为的竖直轨道，CD段为水平轨道。一质量为的小球由A点从静止开始下滑到B点时速度的大小为，离开B点做平抛运动取，求：
 小球离开B点后，在CD轨道上的落地点到C的水平距离；小球到达B点时对圆形轨道的压力大小？如果在BCD轨道上放置一个倾角的斜面如图中虚线所示，那么小球离开B点后能否落到斜面上？如果能，求它第一次落在斜面上的位置。
          参考答案【课堂检测】1.C 2.BD 3.C 4.C5.[解析]　(1)运动员由A点到B点做平抛运动，水平方向的位移x＝v0t，竖直方向的位移y＝gt2，又＝tan37°，联立以上三式得t＝＝3 s。(2)由题意知sin37°＝＝，得A、B间的距离s＝＝75 m。  CD【达标训练】1.D【解析】A.根据速度时间公式得，，结合平行四边形定则知，，解得平抛运动的初速度，故A错误；B.t时间内位移与水平方向夹角的正切值，可知位移与水平方向的夹角不等于，故B错误；C.根据知，平抛运动的时间由高度决定，与初速度无关，故C错误；D.根据知，初速度增大，减小，故D正确。
故选D。
2.A
 【解析】做平抛运动的条件是物体只受重力且初速度的方向为水平方向，根据牛顿第二定律可知，物体只受重力时，其加速度必为g，且保持不变，A正确；B.做平抛运动的物体在空中运动的时间取决于物体抛出时离地的高度，B错误；做平抛运动的物体落地时的水平位移由初速度和在空中运动的时间共同决定，抛出点的高度决定了物体在空中运动的时间，C、D错误．
3.B【解析】A、B、三个篮球都垂直击中篮筐，其逆过程是平抛运动，设任一篮球击中篮筐的速度v，上升的高度为h，水平位移为x．则有：，，则得：，h相同，则，则得故A错误，B正确．C、D、根据速度的分解有：，t相同，，则得故C、D错误．
故选：B
4.D【解析】接：采用逆向思维，篮球做平抛运动，根据得，
则篮球撞在篮板上的速度，可知抛出时竖直分速度，
所以篮球抛出时的速度，故C错误、D错误；抛出时速度与地面夹角的正切值，解得，故AB错误。
故选D。
5.A
 【解析】斜面的倾角为，小球落在斜面上，竖直方向上的位移与水平方向位移的比值；解得：；在竖直方向上的位移；当初速度变，即速度的平方变为原来的两倍，则竖直位移变为原来的两倍，故小球应落在C点，故A正确，B错误；因下落时速度夹角正切值一定为位移夹角正切值的两倍，因两次下落中的位移夹角相同，故速度夹角也一定相同，故CD错误。
故选A。
6.C【解析】甲、乙两球在空中相遇，甲下降的高度大于乙下降的高度，根据得可知，甲的运动时间长，所以甲先抛出；
因为从抛出到相遇点的过程中，水平位移相等，乙球的运动时间较短，由知，乙球的初速度较大，故C正确。故选C。
7.D【解析】解：A、平抛运动的加速度相同，都等于重力加速度，故速度变化快慢相同，故A错误；B、平抛运动的时间由高度决定，根据且，可知，，故落在b点的小球飞行过程中速度变化大，故B错误；C、由题意可知，ab平抛运动的位移方向相同，都要等于斜面夹角，又根据推论速度与水平方向角的正切值等于位移与水平方向夹角正切值的2倍可知，落点速度方向相同，故C错误；
D、设斜面夹角为，则得：，、g都是常量，故两小球的飞行时间均与初速度成正比，故D正确；
故选：D。
8.D【解析】A.小球从斜面做平抛运动又落回到斜面上，位移在水平方向的夹角等于斜面的倾斜角，有：，得：，故A错误。B.根据速度夹角和位移夹角的关系式：，根据数学知识有：，所以小球落到斜面上时的速度大小为：，故B错误。C.根据速度夹角和位移夹角的关系式：，小球落到斜面上时速度方向和初速度无关，方向始终不变，故C错误。D.小球落到斜面上时的速度大小为：，即小球落到斜面上时的速度大小和初速度成正比，所以若小球以水平飞出，假设小球仍能落回到斜面上，则小球落到斜面上的速度大小是以飞出时落回到斜面上的2倍，故D正确。
故选D。
9.D【解析】两个小球同时做平抛运动，又同时落在P点，说明运动时间相同，水平位移大小相等，由知初速度相等，
小球1落在斜面上时，有，
小球2落在斜面上的速度与竖直方向的夹角正切，，所以小球2没有垂直撞在斜面上，故AB错误；
C.小球1落在P点时速度与水平方向的夹角正切，，所以小球1落在P点时速度与斜面的夹角小于，故C错误；
D.根据知，小球1落在斜面上的速度方向与水平方向的夹角相同，相互平行，故D正确。
故选D。
10.、B；【解析】A.为了保证小球的初速度水平，斜槽末端需切线水平，故A正确为了保证每次平抛运动的初速度大小相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止滚下，斜槽是否有摩擦不影响实验，故B正确、C错误。 故选AB。 平抛运动的水平位移等于槽口末端到墙壁的距离减去钢球的半径，故水平位移；竖直位移等于钢球的落点的距离加上钢球的半径，故。故答案为：、B；；。
11.【答案】解：由题意得，小球水平抛出后恰好落在斜面底端，设水平位移为x，由平抛运动知识可得
  
 
由几何知识可得 
联立式，代入已知数据得
如图所示，设经过，斜面运动的位移为，加速度大小为a，小球做平抛运动竖直位移为，水平位移为，则有运动学知识可得
 
 

由几何知识可得
  
联立式，代入已知数据得。
12.【答案】解：设小球离开B点做平抛运动的时间为，落地点到C点距离为s
竖直方向，由
得：
水平方向：  m
小球达B受重力G和向上的弹力F作用，根据向心力公式和牛顿第二定律得：
     
 解得
由牛顿第三定律知球对B的压力，即小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为3N，方向竖直向下。
如图，斜面BEC的倾角，CE长
因为，所以小球离开B点后能落在斜面上，
假设小球第一次落在斜面上F点，BF长为L，小球从B点到F点的时间为
 

联立两式得：

答：小球离开B点后，在CD轨道上的落地点到C的水平距离为2m；
小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为3N；
小球离开B点后能落到斜面上，它第一次落在斜面上的位置距离B点为。