新教材适用2024版高考物理一轮总复习第4章曲线运动万有引力与航天第2讲抛体运动课件

这是一份新教材适用2024版高考物理一轮总复习第4章曲线运动万有引力与航天第2讲抛体运动课件，共60页。PPT课件主要包含了第2讲抛体运动，知识梳理·双基自测，核心考点·重点突破，名师讲坛·素养提升，年高考·1年模拟，匀变速，抛物线，水平方向，匀速直线，自由落体等内容，欢迎下载使用。

1．定义：以一定的初速度沿水平方向抛出的物体只在______作用下的运动。2．性质：平抛运动是加速度为g的_________曲线运动，其运动轨迹是_________。3．平抛运动的条件：(1)v0≠0，沿____________；(2)只受______作用。
4．研究方法：平抛运动通常可以分解为水平方向的____________运动和竖直方向的____________运动。5．基本规律：以抛出点为坐标原点，水平初速度v0方向为x轴正方向，竖直向下的方向为y轴正方向，建立如图所示的坐标系，在该坐标系下，对任一时刻t，有：
(1)位移：分位移x＝_______；y＝_________合位移x合＝______________，tan φ＝______，φ为合位移与x轴的夹角。(2)速度：分速度vx＝_______；vy＝______合速度v＝＝，tan θ＝___，θ为合速度v与x轴的夹角。
思考：上图中位移与水平方向夹角φ与速度与水平方向夹角θ相等吗？请推导出它们之间关系式。
[答案]　不相等。θ>φ。tan θ＝2tan φ。
1．定义：将物体以初速度v0沿____________或____________抛出，物体只在______作用下的运动。2．性质：加速度为___的匀变速曲线运动，轨迹是_________。3．研究方法：斜抛运动可以看作水平方向的____________运动和竖直方向的_______________运动的合运动。
注意：斜抛运动多为斜上抛运动，可以在最高点分成两段处理：后半段为平抛运动，前半段的逆运动可以看成相等初速度的反向平抛运动。
一、堵点疏通1．以一定的初速度水平抛出的物体的运动是平抛运动。( 　　)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．无论初速度是斜向上方还是斜向下方的斜抛运动都是匀变速曲线运动。( 　　)4．做平抛运动的物体质量越大，水平位移越大。( 　　)
5．做平抛运动的物体初速度越大，落地时竖直方向的速度越大。( 　　)6．做平抛运动的物体初速度越大，在空中运动的时间越长。( 　　)7．从同一高度水平抛出的物体，不计空气阻力，初速度大的落地速度大。( 　　)
二、对点激活1．(2023·重庆西南大学附中高三阶段练习)桥上的游客想知道桥面到水面的距离，在确保安全的情况下水平抛出一个小石子，约1 s后他听到石子落水的声音。已知石子抛出点与肩相平，肩到桥面的距离等于1.6 m，则桥面到水面的距离约( 　　)A．3.3 m B.4.9 m C.8.2 m D.9.8 m
2．(2023·全国模拟预测)如图1所示，客家人口中的“风车”也叫“谷扇”，是农民常用来精选谷物的农具。在同一风力作用下，精谷和瘪谷(空壳)谷粒都从洞口水平飞出，结果精谷和瘪谷落地点不同，自然分开，简化成如图2所示。谷粒从洞口飞出后忽略空气阻力，对这一现象，下列分析正确的是( 　　)A．N处是瘪谷，M处为精谷B．精谷飞出洞口到落地的时间比瘪谷短C．精谷和瘪谷飞出洞口后都做匀变速曲线运动D．精谷飞出洞口时的速度比瘪谷飞出洞口时的速度要大些
3．(多选)(2022·广东汕头三模)如图所示为某喷灌机的喷头正在进行农田喷灌，喷头出水速度的大小和方向可以调节，已知图示出水速度与水平方向夹角θ＝30°，假设喷头贴近农作物表面，忽略空气阻力，下列哪种调整方式会使水喷得更远( )A．减小出水速度 B.增大出水速度C．适当减小θ角 D.适当增大θ角
关于平抛运动必须掌握的四个物理量
(多选)(2023·湖南高三专题练习)如图所示，我国h－6轰炸机正在某高空进行实弹演练，它沿图中虚线水平匀速飞行过程中投下两枚炸弹①、②，分别击中山脚A处和山顶B处。已知A、B与虚线在同一竖直面内，忽略空气阻力影响，则( )A．轰炸机可能同时投下炸弹①②B．炸弹①②不可能同时击中A、B处C．炸弹击中目标时轰炸机一定在其正上方D．炸弹下落过程相对轰炸机做匀变速曲线运动
[解析]如果同时投下两枚炸弹，它们应该落在同一点，不可能击中A、B，A错误；投出来的炸弹水平方向与飞机一样匀速，即炸弹击中目标时飞机一定在其正上方，故击中A时在A上方，击中B时飞机在B上方，所以不可能同时击中A、B，如果同时击中A、B，则飞机某一时刻出现在两个位置不可能，BC正确；炸弹落下后做平抛运动，这是相对地面上物体来说的，而相对飞机来看，飞机始终在其正上方，炸弹应该做直线运动且是匀加速直线运动，加速度等于重力加速度，即自由落体运动，D错误。
〔变式训练1〕　(多选)一可视为质点的小物块以初速度v0水平抛出，在空中运动过程中只受重力作用，经过时间Δt1，速度变化为Δv1，经过时间Δt2，速度变化为Δv2，且Δt1<Δt2，则( )C．Δv1与Δv2方向一定不同D．Δv1与Δv2方向一定相同
平抛运动是较为复杂的匀变速曲线运动，求解此类问题的基本方法是：将平抛运动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。再结合使用推论法，全程应用动能定理等。
(2023·湖南高三月考)图甲是消防车正在机场进行水柱灭火演练的情景，小刘模拟消防水柱的示意图如图乙所示。水在空中运动，A、B为其运动轨迹上的两点，已知水在A点时的速度大小为v＝6 m/s，速度方向与竖直方向的夹角为45°，它运动到B点时，速度方向与竖直方向的夹角为37°(sin 37°＝0.6)，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。则( 　　)A．图中A点是水在空中运动过程的最高点B．水在空中运动过程为变加速曲线运动C．水在B点时的速度大小为8 m/sD．A、B两点间的高度差为0.7 m
(多选)(2022·湖南长沙市二模)在第24届北京冬奥运会跳台滑雪比赛项目中，运动员穿专用滑雪板，在助滑雪道上获得一定速度后从跳台水平飞出，这项运动极为壮观。如图所示，末端可视为水平面，在斜面上A点两名运动员先后以v0和2v0的速度沿水平方向飞出，不计空气阻力，则从跳出至第一次着地，两名运动员的水平位移之比可能是( )A．23 B.13 C. 14 D.15
(2)做平抛运动的物体在任一时刻任一位置处，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。如图乙
(2023·沈阳模拟)如图所示，斜面固定在水平面上，两个小球分别从斜面底端O点正上方A、B两点向右水平抛出，B为AO连线的中点，最后两球都垂直落在斜面上，A、B两球击中斜面的位置到O点的距离之比为( 　　)
[解析]设落到斜面上的位置分别为P、Q，由题意知，落到斜面上时两小球的速度与水平面夹角相等，根据平抛运动的推论知，位移AP、BQ与水平面夹角也相等，则△POA与△QOB相似，对应边成比例，B正确。
做平抛运动的物体经常落在一些特定界面上，常见的类型有：竖直面、斜面、圆弧面、抛物面、有界区域、障碍物等，解决这类问题的关键是：把特定界面的几何关系或函数方程与平抛运动规律结合。
(一)落在圆弧面上的平抛运动如图所示，由半径和几何关系制约时间t：
(2023·广东高三阶段练习)如图，在竖直平面内有一半圆形轨道，圆心为O，AB为水平直径，D点为半圆形轨道的最低点，C为轨道上的一点，CO与水平直径的夹角为53°，甲、乙两小球分别从B点和C点水平抛出，两球都落到D点。不计空气阻力，小球可视为质点，sin 53°＝0.8，则甲、乙两球初速度之比为( 　　)
与圆有关的平抛运动模型的求解
处理与圆有关的平抛运动问题时，要牢记求解平抛运动的三个分解思路，即分解速度、分解位移、分解加速度。同时结合圆的几何特点以及三角形的边角关系列式求解。常见的两种模型：(1)如图甲所示，小球刚好沿圆的切线方向进入圆轨道，此时半径垂直于速度方向，圆心角α与速度的偏向角相等。(2)如图乙所示，小球恰好从圆上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。
(二)落在有界区域的平抛运动在乒乓球、排球、网球等运动中，都有中间网及边界问题，要求球既能过网，又不出边界，球速往往要有一定的范围限制，在这类问题中，确定临界状态，画好临界轨迹，是解决问题的关键点。
如图所示是排球场的场地示意图，设排球场的总长为L，前高。如果运动员的弹跳水平不高，运动员的击球点的高度小于某个临界值H，那么无论水平击球的速度多大，排球不是触网就是越界。设某一次运动员站在前场区和后场区的交界处，正对网前竖直跳起垂直网将排球水平击出，关于该种情况下临界值H的大小，下列关系式正确的是( 　　)
〔变式训练2〕　(2023·重庆高三专题练习)篮球比赛中，常有运动员将篮球抛入篮筐，球空心入网(篮球不接触篮筐)。某同学据此进行一个小游戏，如图所示，水平地面上P、M、N三点在同一直线上，距离d＝2 m，l＝0.4 m，在P点正上方高h＝0.2 m的O点，将一小球(可视为质点)以速度v水平抛出，小球落在M、N间，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，则速度v大小可能为( 　　)A．8.5 m/s B.10.5 m/sC．12.5 m/s D.14.5 m/s
可得t＝0.2 s，当小球恰好落在M点时，水平方向有d＝v1t，当小球恰好落在N点时，水平方向有d＋l＝v2t，故要使小球落在M、N之间，速度v应满足v1对斜上抛运动从抛出点到最高点的运动，可逆过程分析为平抛运动，分析完整的斜上抛运动，还可根据对称性求解某些问题。
(2023·浙江温州高三模拟)如图所示是中国航天科工集团研制的一种投弹式干粉消防车。灭火车出弹口到高楼水平距离为x，在同一位置灭火车先后向高层建筑发射2枚灭火弹，且灭火弹均恰好垂直射入建筑玻璃窗，假设发射初速度大小均为v0，v0与水平方向夹角分别为θ1、θ2，击中点离出弹口高度分别为h1、h2，空中飞行时间分别为t1、t2。灭火弹可视为质点，两运动轨迹在同一竖直面内，且不计空气阻力，重力加速度为g。则下列说法正确的是( 　　)
类平抛运动1．受力特点物体所受的合外力为恒力，且与初速度的方向垂直。2．运动特点在初速度v0方向上做匀速直线运动，在合外力方向上做初速度为零
3．求解方法(1)常规分解法：将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合外力的方向)的匀加速直线运动。两分运动彼此独立，互不影响，且与合运动具有等时性。(2)特殊分解法：对于有些问题，可以过抛出点建立适当的直角坐标系，将加速度a分解为ax、ay，初速度v0分解为vx、vy，然后分别在x、y方向列方程求解。
(多选)一光滑宽阔的斜面，倾角为θ，高为h，现有一小球在A处以水平速度v0射出，最后从B处离开斜面，下列说法正确的是( )A．小球的运动轨迹为抛物线B．小球的加速度为gsin θ
1.(2022·广东卷)如图所示，在竖直平面内，截面为三角形的小积木悬挂在离地足够高处，一玩具枪的枪口与小积木上P点等高且相距为L。当玩具子弹以水平速度v从枪口向P点射出时，小积木恰好由静止释放，子弹从射出至击中积木所用时间为t。不计空气阻力。下列关于子弹的说法正确的是( 　　)
2．(2022·广东卷)如图所示是滑雪道的示意图。可视为质点的运动员从斜坡上的M点由静止自由滑下，经过水平NP段后飞入空中，在Q点落地。不计运动员经过N点的机械能损失，不计摩擦力和空气阻力。下列能表示该过程运动员速度大小v或加速度大小a随时间t变化的图像是( 　　)
[解析]根据题述可知，运动员在斜坡上由静止滑下做加速度小于g的匀加速运动，在NP段做匀速直线运动，从P飞出后做平抛运动，加速度大小为g，速度在MN段和PQ段均匀增大，但在PQ段增长得更快。故A、B错误，所以只有图像C正确。
3．(2023·江苏连云港模拟预测)在篮球比赛中，运动员投出的篮球以与水平面成45°的倾角准确落入篮筐，这次跳起投篮时，投球点和篮筐正好在同一水平面上，如图所示，若投球点到篮筐距离为x，不考虑空气阻力，则( 　　)
4．(2021·河北卷，2)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，重力加速度取g＝10 m/s2，则t1t2为( 　　)A．1001 B.1100C．1200 D.2001
5．(2022·全国甲卷)将一小球水平抛出，使用频闪仪和照相机对运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光。某次拍摄时，小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光，拍摄的照片编辑后如图所示。图中的第一个小球为抛出瞬间的影像，每相邻两个球之间被删去了3个影像，所标出的两个线段的长度s1和s2之比为37。重力加速度大小取g＝10 m/s2，忽略空气阻力。求抛出瞬间小球速度的大小。