高中物理沪科技版（2020）必修第二册第二节 平抛运动优秀导学案及答案

这是一份高中物理沪科技版（2020）必修第二册第二节 平抛运动优秀导学案及答案，文件包含第4课平抛运动的基本概念和研究方法原卷版-高一物理同步精品讲义沪科版必修二doc、第4课平抛运动的基本概念和研究方法解析版-高一物理同步精品讲义沪科版必修二doc等2份学案配套教学资源，其中学案共44页， 欢迎下载使用。
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1、知道抛体运动的受力特点，会用运动的合成与分解的方法分析平抛运动
2、知道平抛运动的规律，会推导平抛运动分运动的公式和合运动的公式
3、知道平抛运动的轨迹是一条抛物线，会推导平抛运动的轨迹方程
4、会求平抛运动的时间和任意时刻的速度
知识精讲

问题1：球抛出过程中速度的大小和方向是如何变化的？
问题2：球抛出过程中受力情况是怎样的？
问题3：球抛出过程中加速度是如何变化的？
知识点01 平抛运动的条件与性质
一、平抛运动定义：
将物体用一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力的作用下所做的运动，叫做平抛运动。
二、平抛运动的条件
1、有一个水平初速度
2、运动过程中只受重力作用
三、平抛运动的性质
平抛运动具有恒定的重力加速度，所以是匀变速曲线运动
【典例1】
(多选)关于平抛运动，下列说法正确的是( )
A．平抛运动是匀变速运动
B．平抛运动是变加速运动
C．平抛运动过程中，任意两段相同时间内位移相同
D．平抛运动过程中，任意两端相同时间内速度变化量相同
【解析】平抛运动只受重力作用，因为a=g恒定不变，即做匀变速曲线运动，所以A正确。
加速度定义为单位时间内的速度变化量，所以加速度恒定，任意相等时间内速度变化量相同，D正确
【答案】AD
【典例2】
(多选)质量为M的物体受到一组共点恒力作用而处于平衡状态；撤去某个恒力F1时，物体可能做 ( )
A．匀加速直线运动
B．匀减速直线运动
C．匀变速曲线运动
D．变加速曲线运动
【解析】物体处于共点力平衡状态下，可能处于匀速直线运动或静止状态，此时撤去某个恒力F1，则物体此时所受合外力大小为F1，方向与F1相反
如果原本物体静止或者速度方向与合外力方向同向，则做匀加速直线运动
如果原本物体速度方向与合外力方向相反，则做匀减速直线运动
如果原本物体速度方向和合外力不在同一直线上，则做匀变速曲线运动
【答案】ABC
【即学即练1】
下列关于物体运动的说法， ( )
A．曲线运动一定是变速运动
B．曲线运动的加速度一定是变化的
C．平抛运动的速度一定不变
D．平抛运动的速度变化量一定不变
【答案】AD
知识点02 平抛运动的规律
一、研究平抛运动的思想方法——运动的分解
将平抛运动分解为竖直方向和水平方向上两个简单的为我们所熟悉的直线运动
水平方向：匀速直线运动
竖直方向：自由落体运动
变复杂为简单
二、平抛运动的规律：
1.速度规律：
分速度：
合速度：
速度偏转角：
2.位移规律：
分位移：
合位移：
位移偏转角：

三、关于平抛运动的一些结论：
1.平抛物体任意时刻瞬时速度的反向延长线过水平分位移的中点，好象物体是从水平分位移中点沿直线射出；
2.速度偏转角的正切等于位移偏转角正切的２倍．
3.影响运动时间的因素:
4.影响落地水平位移的因素:
5.影响落地速度的因素:
6.任意两个相等时间间隔内的速度变化量相等:
【典例1】
在平坦的垒球运动场上，击球手挥动球棒将垒球水平击出，垒球飞行一段时间后落地．若不计空气阻力，
则（ ）
A．垒球落地时瞬时速度的大小仅由初速度决定
B．垒球落地时瞬时速度的方向仅击球点离地面的高度决定
C．垒球在空中运动的水平位移仅由初速度决定
D．垒球在空中运动的时间仅由击球点离地面的高度决定
【解析】平抛运动可以分解为竖直方向的自由落体运动以及水平方向的匀速直线运动，球的运动过程由击出到落地为止，因此竖直方向位移即为抛出点离地高度，因此根据自由落体规律，落地时间只和抛出时的高度有关，落地时的速度为水平初速度与竖直方向自由落体速度的合成，因此由抛出高度以及抛出速度两部分决定，因此选D
【答案】D
【典例2】
某人站在高20米处以5米/秒水平速度抛出一物体（g=10米/秒2）求：
（1）飞行时间；（2）水平射程； （3）落地时速度大小； （4）下落一半高度时速度大小。
【解析】
【答案】（1）2s （2）10m （3） （4）15m/s
【即学即练1】
证明：平抛物体任意时刻瞬时时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移的一半。
【解析】设时间t内物体的水平位移为s，竖直位移为h，则末速度的水平分量vx=v0=s/t，而竖直分量vy=2h/t， ，所以有
【即学即练2】
(多选)物体做平抛运动时，描述物体在竖直方向的分速度v和位移h(取向下为正)随时间变化的图象分别是图中的( )

【解析】由于平抛运动在竖直方向上的运动是自由落体运动，其竖直分速度v=gt，竖直位移h=12gt2，故v随时间变化图象应为D，h随时间变化的图象为A.
【答案】AD
【即学即练3】
从同一高度同时以v甲=10m/s、v乙=5m/s水平抛出甲乙两物体，
问：（1）谁先落地；
（2）在甲乙落地前碰到一竖直挡板，谁先打在板上，谁打在板的上方呢？
【解析】（1）落地时间仅仅只由抛出点离地高度决定，因此甲乙两物体同时落地
（2）落地前碰到一竖直挡板，则两物体水平位移相等，由于水平方向上两物体朱匀速直线运动，因此主要由初速度决定谁先打到板上，因此是甲物体先打到板上，同时由于竖直方向做自由落体运动，因此所用时间越少，下落的高度越少，所以甲物体打在板的上方
【答案】（1）甲乙同时落地（2）甲先打到板上，甲打在板的上方
知识点03 平抛运动的轨迹以及图像问题
【典例1】
某人从一列在平直铁轨上匀速行驶的列车上，将一物体自由地释放于窗台外，在不计空气阻力的情况下，则本人看到该物体的运动轨迹是：( )
在上题中，若有一个人站在地面上静止不动，则看到该物体的运动轨迹是：( )
【解析】本题考察的是平抛运动的物体的运动轨迹以及相对运动问题
在第1题中，人与抛出物具有相同的速度，因为以人为参考系，物体在水平方向上速度为0，因此运动轨迹为A
在第2题中，在地面上的人无初速度，因此此时以地面为参照物，球是有初速度的，因此运动估计为C
【答案】A，C
【典例2】
下列速率－时间图象中，图线Ⅰ、Ⅱ分别表示物体以初速度v0做平抛运动时，水平方向和竖直方向的两个分运动情况，其中正确的是( )
【解析】平抛运动竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动，因此选C
【答案】C
【即学即练1】
在研究平抛物体运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长l=2.5厘米．若小球在平抛运动途中的几个位置如图11中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为v0= （用l、g表示）,其值是 ．（取g=10米/秒2）
【解析】通过格子数读出每一段的水平位移以及竖直位移
由水平x位移数值可知相邻两点的时间间隔是相同的，设时间间隔为t，则竖直方向上各段的平均速度
由于匀变速直线运动平均速度为中间时刻速度，则：
【答案】，1.414m/s
能力拓展
【典例1】
如图8在倾角为θ的斜面顶端A处以速度V0水平抛出一小球，落在斜面上的某一点B处，设空气阻力不计，求
（1）小球从A运动到B处所需的时间；
（2）从抛出开始计时，经过多长时间小球离斜面的距离达到最大？
【答案】（1）
【解析】（1）物体有A运动到B，位移关系应满足：
（2）当物体速度方向与斜面平行时，物体离斜面的距离最大，因此
分层提分
题组A 基础过关练
一、单选题
1．如图所示，将两个斜滑道固定在同一竖直平面内，最下端水平，把两个质量相等的小钢球，从滑道的同一高度由静止同时释放，滑道2与光滑水平板平滑连接，则他将观察到1球击中2球，这说明（ ）
A．平抛运动在水平方向是匀速运动
B．平抛运动在竖直方向是自由落体运动
C．平抛运动在水平方向做匀加速直线运动
D．平抛运动在竖直方向做匀速运动
【答案】A
【详解】
小球1做平抛运动，小球2做匀速运动，小球1在离开轨道末端时的水平速度与小球2的速度相等，小球1能够击中小球2，说明小球1与小球2在水平方向上的运动形式相同，所以这个实验说明平抛运动在水平方向是匀速运动。
故选A。
2．人站在楼上水平抛出一个小球，球离手时速度为，落地时速度为，忽略空气阻力，下图中正确表示在相等时间内速度的变化情况的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】
小球做平抛运动，加速度恒定不变，且竖直向下，所以在相等时间内小球速度的变化量竖直向下，且大小相等，综上所述可知C正确。
故选C。
3．下列说法正确的是（ ）
A．物体做平抛运动，其加速度恒定不变
B．物体做曲线运动，其速度可能保持恒定
C．物体做直线运动，其所受合力一定为零
D．物体做曲线运动，其所受合力一定是变力
【答案】A
【详解】
A．物体做平抛运动，其加速度始终等于重力加速度，故A正确；
B．物体做曲线运动，其速度方向一定变化，所以速度不可能保持恒定，故B错误；
C．物体只有做匀速直线运动时，其所受合力才一定为零，故C错误；
D．物体做曲线运动，其所受合力不一定是变力，如平抛运动，故D错误。
故选A。
4．如图所示，下面关于物体做平抛运动时，它的速度方向与水平方向的夹角的正切随时间的变化图像正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】
根据速度的合成与分解可得
所以图像为过原点且斜率为正的倾斜直线，故选B。
5．如图所示，在同一竖直面内，小球a、b从高度不同的两点，分别以初速度va和vb沿水平方向抛出，经过时间ta和tb后落到与两抛出点水平距离相等的P点。若不计空气阻力，下列关系式中正确的是（ ）
A．va＞vbB．ta＞tb
C．va＝vbD．ta＜tb
【答案】B
【详解】
BD．平抛运动的竖直方向上为自由落体运动
得
a小球下落高度大，所以空中运动时间长
ta>tb
故B正确，D错误；
AC．平抛运动的水平方向为匀速直线运动
两小球运动水平位移x相同，ta>tb，可得
va