高中物理沪科版（2020）必修第二册第二节 平抛运动精品课件ppt

5.2.1 平抛运动的基本概念和研究方法（解析版）（备作业）

姓名：___________班级：___________错题号：___________

一、单选题

1．如图所示为某节目中一个环节的示意图。选手会遇到一个人造山谷，是竖直峭壁，是以点为圆心的弧形坡，点右侧是一段水平跑道。选手助跑后从点水平向右跳出，跃上点右侧的跑道上。选手可视为质点，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．初速度越大，选手从跳出至落在右侧跑道上的时间越长

B．初速度越大，选手从跳出至落在右侧跑道上的时间越短

C．只要选手落在平台上，下落时间为一定值与速度无关

D．若落在圆弧上，初速度越大，选手在空中运动时间越长

【答案】C

【详解】

ABC．只要选手落在平台上，其下落高度为一定值，所以下落时间也为一定值，与速度无关，故AB错误，C正确；

D．若落在圆弧上，初速度越大，选手落在OQ上的位置越靠右，下落的高度越小，在空中运动时间越短，故D错误。

故选C。

2．如图，从地面上方某点，将一小球以5m/s的初速度沿水平方向抛出，小球经过1s落地，不计空气阻力，g取10m/s2，则可求出（     ）

A．小球抛出时离地面的高度是10m

B．小球落地时的速度方向与水平地面成30°角

C．小球落地时的速度大小是15m/s

D．小球从抛出点到落地点的水平位移大小是5m

【答案】D

【详解】

A．小球抛出时离地面的高度是

故A错误；

B．设小球落地时的速度方向与水平地面成θ角，则根据速度的合成与分解有

所以

故B错误；

C．小球落地时的速度大小是

故C错误；

D．小球从抛出点到落地点的水平位移大小是

故D正确。

故选D。

3．如图所示，某同学在倾角为的斜面上某一位置的点以的速度水平抛出一个小球，小球落在斜面上，水平位移为；在同一位置以水平速度抛出，小球落在水平地面上，水平位移为，已知，则的比值可能为（       ）

A． B．1 C． D．

【答案】D

【详解】

对落在斜面上的小球

水平位移

对落在水平地面上的小球

因

解得

即

故选D。

4．如图所示，在光滑斜面上有一物块在平行斜面的拉力（未画出）作用下，沿水平方向做匀速直线运动。关于物块在斜面上的运动，下列判断正确的是（　　）

A．拉力恒定，可能大于物块的重力

B．撤去后，可能做匀变速直线运动

C．撤去后，物块在任意相邻相等时间内位移变化量一定相同

D．撤去后，物块在任何相等时间内的速度变化量一定相同

【答案】D

【详解】

A．在平行斜面方向上，合力为零，则满足

F=mgsinθ，方向沿斜面向上

F不可能大于物体重力，故A错误；

BCD．撤去F后，物体的合外力为mgsinθ，加速度恒定，沿斜面向下，则做匀变速曲线运动，物块在任何相等时间内的速度变化量一定相同，位移变化量方向不相同，位移变化量不相同，故BC错误，D正确。

故选D。

5．如图所示，小球以v0正对倾角为θ的斜面水平抛出，若小球到达斜面时的位移最小，则其飞行时间为（不计空气阻力，重力加速度为g） （　　）

A．v0 tan θ B． C． D．

【答案】D

【详解】

小球到达斜面时的位移最小，可知位移方向与斜面垂直，如图所示

根据几何关系有

解得飞行时间

故D正确，A、B、C错误。

故选D。

二、多选题

6．如图所示，一小球以的速度水平抛出，在落地前经过空中A、B两点，在A点小球速度方向与水平方向的夹角为，在B点小球速度方向与水平方向的夹角为，空气阻力忽略不计，，，g取。以下判断正确的是（　　）

A．小球在A点速度的竖直方向分速度大小为

B．小球在B点速度的竖直方向分速度大小为

C．小球从A运动到B点用时

D．A、B两点间的水平位移为

【答案】BC

【详解】

A．小球在A点速度的竖直方向分速度大小为

故A错误；

B．小球在B点速度的竖直方向分速度大小为

故B正确；

C．小球从A运动到B点用时

故C正确；

D．A、B两点间的水平位移为

故D错误。

故选BC。

7．设斜向上抛出的物体在通过轨迹的最高点时，突然炸裂成质量相等的两块，已知其中一块沿原水平方向做平抛运动，则另一块的运动可能是（　　）

A．反方向的平抛运动 B．斜上抛运动

C．自由落体运动 D．原方向的平抛运动

【答案】ACD

【详解】

因为物体在最高点时炸裂成两块，炸裂的过程中水平方向上动量守恒，以原方向为正方向，总动量沿水平方向

由于只知道其中一块沿原水平方向做平抛运动，但由于质量大小和速度大小未知，所以另一块的动量大小方向都无法确定，讨论如下

①如果，则p2为正值，另一块炸后方向与原方向相同，竖直方向没初速度，只受重力，所以沿原方向做平抛运动；

②如果，则p2为0，另一块炸后水平方向和竖直方向都没有初速度，只受重力，所以做自由落体运动；

③如果，则p2为负值，另一块炸后方向与原方向相反，竖直方向没初速度，只受重力，所以向反方向做平抛运动。

故选项B错误，ACD正确。

故选ACD。

8．在探究平抛运动的规律时，可以选用下列装置图，以下操作合理的是(　　)

A．选用装置1，研究平抛物体的竖直分运动，应该用耳朵听A、B两球是否同时落地

B．选用装置2，要获得稳定的细水柱显示平抛轨迹，竖直管上端A一定要高于水面

C．选用装置3，要获得钢球的平抛运动轨迹，每次一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球

D．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像获得平抛轨迹

【答案】ACD

【详解】

A．选用装置1研究平抛物体的竖直分运动，应该用耳朵听A、B两球是否同时落地，如果听到一声响，说明两个物体同时落地，两个物体的运动时间相同，竖直方向都是自由落体运动，A正确。

B．竖直管与大气相通，如果A端在水面下，可以保证竖直管上端口处的压强为大气压强，因而另一弯管的上端口处压强与竖直管上端口处的压强有恒定的差值，保证弯管出水口处压强恒定，从而水流速度恒定；如果竖直管上端口在水面上，则水面上方为恒定大气压强，随水面下降，弯管上端口压强降低，出水速度减小；由此可知，要保证出水速度稳定，要使竖直管上端A在水面以下，B错误。

C．选用装置3，要获得钢球的平抛运动轨迹，每次一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球，这样才能保证初速度相同，C正确。

D．用数码照相机拍摄时曝光时间是固定的，所以可以用来研究平抛运动，D正确。

故选ACD。

9．山西刀削面是中国著名面食之一，因其制作方法和风味的独特，而驰名中外．如图所示，将一锅水烧开，拿一块面团放在锅旁边较高处，用一刀片飞快地削下一片片很薄的面片儿，使面片水平飞出，落向锅中．若面团到锅的上沿的竖直距离为，最近的水平距离为，锅的半径也为，要想使削出的面片落人锅中，则面片的水平速度可能是下列选项中的哪些（忽略空气阻力，不计面片的大小，重力加速度取）（　　）

A． B． C． D．

【答案】BC

【详解】

面片在空中做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有

所以面片落入锅中的时间为

面片做平抛运动的水平位移满足

根据

可得面片的水平速度

故BC可能，AD不可能。

故选BC。

10．如图所示，一个电影替身演员准备跑过一个屋顶，然后水平跳跃离开屋顶，并在下一栋建筑物的屋顶上着地。如果他在屋顶跑动的最大速度是4.5m/s，那么下列关于他能否安全跳过去的说法正确的是（不计空气阻力，重力加速度大小为g）（　　）

A．他安全跳过去是可能的

B．他安全跳过去是不可能的

C．如果要安全跳过去，他在屋顶水平跳跃的速度应不小于6.2m/s

D．如果要安全跳过去，他在屋顶水平跳跃的速度最小为4.5m/s

【答案】BC

【详解】

由

x=v0t

联立可得

将h=5m、x=6.2m代入上式，解得安全跳过去的最小水平速度v0=6.2m/s。

故选BC。

三、填空题

11．做特技表演的摩托车从高台水平飞出，在空中运动一段时间后着地。一架照相机通过多次曝光，拍摄到摩托车在着地前后一段时间内的运动照片如图所示（虚线为正方形格子）。已知摩托车长度为2.4m，相邻两次曝光时间间隔相等，重力加速度g取10m/s2，由照片可推算两次曝光时间间隔约为______s，摩托车离开高台时的速度约为______m/s。

【答案】     0.4     18

【详解】

[1]摩托车长度为2.4m，可知每个格子的长度为L=0.8m；竖直方向

可得

[2]摩托车离开高台时的速度约为

12．以速度v0沿水平方向抛出一物体，以抛出点为原点，以初速度v0的方向为x轴方向，竖直向下的方向为y轴方向，建立如图所示的平面直角坐标系。

（1）水平方向：不受力，加速度是______，水平方向为______运动，vx＝______。

（2）竖直方向：只受重力，由牛顿第二定律得到：mg＝ma，所以a＝______；竖直方向的初速度为______，所以竖直方向为______运动，vy＝______

（3）合速度

大小：v＝＝；

方向：tan θ＝＝（θ是v与水平方向的夹角）。

【答案】     0     匀速直线     v0     g     0     自由落体     gt

略

13．中国的面食文化博大精深，种类繁多，其中“山西刀削面”堪称天下第一绝，传统的操作手法是一手托面，一手拿刀，直接将面削到开水锅里。如图所示，小面圈刚被削离时距开水锅的高度为h，与锅沿的水平距离为L，锅的半径也为L，将削出的小面圈的运动视为平抛运动，且小面圈都落入锅中，重力加速度为g，则每个小面圈在空中运动的时间为______，确保小面圈能洛入锅中时的最大抛出速度为______。

【答案】         

【详解】

[1] 将削出的小面圈的运动视为平抛运动，竖直方向有

则每个小面圈在空中运动的时间为

[2] 每个小面圈在空中运动的时间相等，确保小面圈能洛入锅中的抛出速度最大时，水平距离最大，根据题意可知，最大水平距离为，根据

确保小面圈能洛入锅中时的最大抛出速度为

14．当灾害发生时，有时会利用无人机运送救灾物资。如图所示，一架无人机正准备向受灾人员空投急救用品。急救用品的底面离水面高度h=20m。无人机以v=10m/s的速度水平匀速飞行。若空气阻力忽略不计，重力加速度g=10m/s2。为了使投下的急救用品落在指定地点，无人机应该在离指定地点水平距离______m远的地方进行投放，投放的急救用品落到水面上时，速度的大小是______m/s。

【答案】     20    

【详解】

[1]急救用品做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，有

代入数据解得

急救用品在水平方向上做匀速直线运动，在时间t内的水平位移

即无人机应在离指定地点水平距离20m处投放急救用品。

[2]设急救用品落到水面上时竖直方向速度的大小为，根据匀变速直线运动速度与位移的关系，有

急救用品落到水面上时，速度的大小

15．在倾角为37°足够长的斜面上，从A点以6m/s的速度水平抛出一小球，小球落在B点，如图所示，则小球在空中飞行的时间为__________s；AB间的距离为__________m。，，。

【答案】     0.9     6.75

【详解】

[1]小球在空中飞行的时间为t，根据平抛运动规律有

小球落在B点，结合几何知识有

联立解得

[2]A、B两点间的距离

m

四、实验题

16．小杨同学用平抛运动演示仪研究平抛运动的规律，如图甲，A、B均为电磁铁，C、D为相同的小钢球，轨道末端有一光电门P，断开电磁铁A开关释放C球，当C球通过光电门时，电磁铁B断电，D球开始下落，已知C球通过光电门时与D处在同一高度．

（1）图乙为某次实验抓拍的照片．多次实验，发现小球C、D始终能在下落过程中相撞，该现象说明________

（2）虽然水平抛出点刻度未知，但该同学用相机连拍功能记录小球运动过程中的连续三个位置的横纵坐标如图丙所示（单位：），由此可知连拍的时间间隔为________s，小球平抛的初速度大小为________

【答案】     平抛运动在竖直方向的运动规律与自由落体运动相同     0.05     0.9

【详解】

（1）[1]小球C、D始终能在下落过程中相撞，即两小球竖直方向的位移总是相同的，说明平抛运动在竖直方向的运动规律与自由落体运动相同。

（2）[2]竖直方向，两段时间内的位移

根据竖直方向

解得连拍的时间间隔为

[3]小球水平方向匀速直线运动，小球平抛的初速度大小

17．在“探究做平抛运动的特点”实验中，小明等同学设计了用图1装置验证平抛运动___________，用图2装置验证平抛运动___________。最终用一张印有正方形小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为。、、、为小球在平抛运动中途经的几个位置如图3所示，重力加速度为，由图可知：小球做平抛运动初速度的计算式___________（用、表示），小球做平抛运动的初始位置与的高度差为___________。

【答案】     在水平方向的分运动为匀速直线运动     在竖直方向的分运动为自由落体运动         

【详解】

[1]图1装置中，两个小球到达斜槽末端时的速度都为v0，而小球1离开斜槽末端后做平抛运动，小球2离开斜槽末端后做匀速直线运动，实验中发现两小球总能相碰，所以该装置验证平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动。

[2]图2装置中，小球3到达斜槽末端时将S断开后做平抛运动，此时小球4失去电磁铁的吸引而做自由落体运动，实验中发现两小球总是同时落地，所以该装置验证平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动。

[3]由题意可知小球从a到b和从b到c所用时间相同，均设为T，根据运动学规律有

解得

所以

[4]小球在b点时的竖直分速度大小为

小球做平抛运动的初始位置与b的高度差为

小球做平抛运动的初始位置与的高度差为

五、解答题

18．中国的面食文化博大精深，种类繁多，其中“刀削面”堪称天下一绝。如图所示，将小面圈沿锅的某条半径方向水平削出时，距锅的高度为h=0.45m，与锅沿的水平距离为L=0.3m，锅的半径也为L=0.3m，小面圈在空中的运动可视为平抛运动，重力加速度g取10m/s2。

（1）求小面圈从被削离到落入锅中的时间；

（2）若小面圈削离时的速度为2m/s，求小面圈落入锅中的位置；

（3）仅改变小面圈削离时的速度大小，求落入锅中的最大速度的大小和方向。

【答案】（1）0.3s；（2）在锅的中心；（3），与水平方向夹45°

【详解】

（1）平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动，有

得

（2）水平方向上做匀速直线运动

带入数据可得

x=0.6m=2L

说明小面圈落入锅中的位置在锅的中心。

（3）小面圈落入锅中的最远位置在锅的右边缘，对应抛出速度为vm

可解得

vm=3m/s

入锅时竖直方向速度为vy

则落入锅中的最大速度的大小

方向与水平方向夹

方向与水平方向夹45°。

19．如图所示，在倾角为37°的斜面上从A点以6m/s的初速度水平抛出一个小球，小球落在B点。取sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度大小为g，求：

（1）A、B两点间的距离和小球在空中飞行的时间；

（2）小球刚碰到斜面时的速度方向与水平方向夹角的正切值。

【答案】（1）6.75m，0.9s；（2）

【详解】

（1）如图所示，设小球落到B点时竖直分位移为h，水平分位移为x，速度的偏转角为α，运动时间为t。

则

解得

t=0.9s

x=v0t=5.4m

则A、B两点间的距离

（2）在B点时，有

20．如图所示的光滑固定斜面长为、宽为、倾角为，一物块（可看成质点）从斜面左上方顶点沿水平方向射入，恰好从底端右侧点离开斜面，已知重力加速度为，不计空气阻力，求：

（1）物块加速度的大小；

（2）物块由运动到所用的时间；

（3）物块由点水平射入时初速度的大小。

【答案】（1）；（2）；（3）

【详解】

（1）物块合力沿斜面向下，所以

解得

（2）沿斜面方向

解得

（3）沿水平方向有

解得

.