2023届高三物理一轮复习讲义:第07讲 曲线运动与平抛.docx
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- 2023届高三物理一轮复习讲义:第07讲 曲线运动与平抛 2023 届高三 物理 一轮 复习 讲义 07 曲线运动
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1、第07讲 曲线运动与平抛知识图谱曲线运动的合成与分解知识精讲一曲线运动 1物体做曲线运动的条件(1)运动学角度:物体加速度与速度不共线。(2)动力学角度:物体所受合外力与速度不共线。2合力与轨迹的关系无力不弯曲,弯曲必有力。合力方向总是指向轨迹的凹处。3合力分向与速率变化的关系(1)当合力方向与速度方向垂直时,物体的速率不变,只改变速度的方向;(2)当合力方向与速度方向成锐角时,物体的速率增加;(3)当合力方向与速度方向成钝角时,物体的速率减小。vF合vF合vF合二运动的合成与分解1分运动和合运动一个物体同时参与几个运动,参与的这几个运动即分运动,物体的实际运动即合运动。2合运动与分运动关系(
2、1)等时性:各个分运动与合运动同时开始,同时结束,经历相同时间。(2)独立性:一个物体参与的几个分运动独立进行,互不影响。(3)等效性:各个分运动叠加起来与合运动有完全相同的效果。3运动的合成与分解(1)运动的合成:已知分运动求合运动,包括位移、速度和加速度。(2)运动的分解:已知合运动求分运动,解题时应按实际效果分解,或正交分解。(3)运动运算法则:运动的合成与分解是指描述运动各物理量即位移、速度、加速度的合成分解,由于它们均是矢量,故遵循平行四边形定则。三合运动的性质的判断 1合加速度不为零(1)加速度(合力)性质:合加速度不变,匀变速运动;合加速度变化,非变速运动。(2)加速度(合力)方
3、向与速度方向:共线,直线运动;不共线,曲线运动。2两个互成角度的合运动和分运动的判断四小船渡河问题1实际运动:船的实际运动是水流的运动和船相对于静水的运动的合运动。2三种速度:船在静水中的速度();水流的速度();船的实际速度()。 3三种情景:(1)若要小船过河的时间最短,应使船头正对河岸行驶,如图甲所示。 过河时间(d为河宽),此时小船一定在对岸下游处靠岸。(2) 时,小船垂直河岸过河时,过河路径最短,应将船头偏向上游,如图乙所示,此时过河时间 。(3)如果 时,要使渡河位移最小,小船不能垂直河岸渡河。以水流速度的末端为圆心,小船在静水中速度大小为半径作圆,如图丙所示,渡河时间 。 五“关
4、联”速度问题1.“关联速度”特点用绳、杆相牵连的物体,在运动的过程中,其两物体的速度通常不同,但物体沿绳或杆方向的速度分量大小相同。2思路和原则把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量,根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解,常见模型如下:vv物三点剖析一课程目标1理解曲线运动的条件和特点2学会利用运动的合成和分解的规律分析小船过河和关联速度问题曲线运动的理解例题1、 一质点在某段时间内做曲线运动,则在这段时间内( )A.速度一定在不断地改变,加速度也一定不断地改变B.速度一定在不断地改变,加速度可以不变C.速度可以不变,加速度一定不断地改变D.做曲线运动的物体的速度方向在
5、时刻改变,所以曲线运动不可能是匀变速运动例题2、 关于运动的合成与分解有以下说法,其中正确的是( )A.两个直线运动的合位移一定比分位移大B.力的合成与分解遵循平行四边形定则,而运动的合成与分解不遵循C.两个分运动总是同时进行的D.两个分运动间相互影响,不独立例题3、多选题 一质量为m的质点以速度v0匀速直线运动,在t0时开始受到恒力F作用,速度大小先减小后增大,其最小值为v0.5v0,由此可判断( )A.质点受力F作用后一定做匀变速曲线运动B.质点受力F作用后可能做圆周运动C.t0时恒力F与速度v0方向间的夹角为60D.时,质点速度最小随练1、多选题 下面说法中正确的是( )A.物体在恒力作
6、用下不可能做曲线运动B.物体在变力作用下有可能做曲线运动C.做曲线运动的物体,其速度方向与加速度的方向不在同一直线上D.物体在变力作用下不可能做曲线运动随练2、多选题 有一个质量为0.5kg的小球,在4个共点力作用下处于平衡状态,现同时撤去大小分别为3N和4N的两个力,其余的力保持不变,关于此后该物体的运动情况,下列说法正确的是( )A.可能做加速度大小为10m/s2的匀减速直线运动B.可能做加速度大小为15m/s2的匀加速直线运动C.可能做向心加速度大小为10m/s2的匀速圆周运动D.可能做加速度大小为5m/s2的匀变速曲线运动小船过河及类小船过河例题1、 如图所示,小船以大小为v1、方向与
7、上游河岸成的速度(在静水中的速度)从A处过河,经过t时间正好到达正对岸的B处现要使小船在更短的时间内过河并且也正好到达正对岸B处,在水流速度不变的情况下,可采取下列方法中的哪一种( )A.只要增大v1大小,不必改变角B.只要增大角,不必改变v1大小C.在增大v1的同时,也必须适当增大角D.在增大v1的同时,也必须适当减小角例题2、 民族运动会上有一骑射项目如图所示,运动员骑在奔跑的马上,弯弓放箭射击侧向的固定目标。假设运动员骑马奔驰的速度为v1,运动员静止时射出的弓箭速度为v2,跑道离固定目标的最近距离为d,要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短,则( )A.运动员放箭处离目标的距离为B.运
8、动员放箭处离目标的距离为C.箭射到固定目标的最短时间为D.箭射到固定目标的最短时间为例题3、 某CS野战游乐园推出移动打靶项目,如图所示,靶心在轨道上以10m/s的速度匀速前进,t=0时刻,靶心在轨道A位置,游客乘坐的战车位于轨道上B处,AB水平距离L=25m,战车从静止开始以a=2m/s2沿直线向右做匀加速直线运动,战车上的彩弹枪在静止时发出的彩弹速度v=50m/s,、轨道的直线距离d=50m,欲使彩弹在发出后以最短的时间击中靶心,求(1)发枪时间;(2)击中靶心时战车的位移随练1、 河宽d=200m,水流速度v1=3m/s,船在静水中的速度v2=5m/s求:(1)欲使船渡河时间最短,船应怎
9、样渡河?最短时间是多少?船经过的位移多大?(2)欲使船航行距离最短,船应怎样渡河?渡河时间多长?绳、杆“关联”速度例题1、多选题 如图所示,卡车通过定滑轮牵引河中的小船,小船一直沿水面运动则( )A.小船的速度v2总小于汽车速度v1B.汽车速度v1总小于小船的速度v2C.如果汽车匀速前进,则小船加速前进D.如果汽车匀速前进,则小船减速前进例题2、 如图所示,AB杆以恒定角速度绕A点在竖直平面内转动,并带动套在固定水平杆OC上的小环M运动,AO间距离为h运动开始时AB杆在竖直位置,则经过时间t(小环仍套在AB和OC杆上)小环M的速度大小为( )A. B.C.hD.htan(t)例题3、 如图所示
10、,在水平面上小车A通过光滑的定滑轮用细绳拉一物块B,小车的速度为v15m/s,当细绳与水平方向的夹角分别为30和60时,物块B的速度 v2 为( )A.B.C.D.例题4、 如图所示,用一小车通过轻绳提升一货物,某一时刻,两段绳恰好垂直,且拴在小车一端的绳与水平方向的夹角为,此时小车的速度为v0,则此时货物的速度为( )A.v0B.v0sinC.v0cosD.例题5、 如图所示,用一根长杆和两个定滑轮的组合装置用来提升重物 M,长杆的一端放在地上通过铰链连接形成转轴,其端点恰好处于左侧滑轮正下方0点处,在杆的中点C处拴一细绳,通过两个滑轮后挂上重物MC点与O点距离为L,现在杆的另一端用力使其逆
11、时针匀速转动,由竖直位置以角速度缓慢转至水平(转过了90角),此过程中下述说法正确的是()A.重物M做匀速直线运动B.重物M做匀变速直线运动C.重物M的最大速度是LD.重物M的速度先减小后增大随练1、多选题 在光滑的水平面上,一滑块的质量m2kg,在水平面上恒定外力F4N(方向未知)作用下运动,如图所示为滑块在水平面上运动的一段轨迹,滑块过P、Q两点时速度大小均为v5ms,滑块在P点的速度方向与PQ连线夹角37,sin370.6,则下列说法正确的是( )A.水平恒力F的方向与PQ连线成53夹角B.滑块从P到Q的时间为3sC.滑块从P到Q的过程中速度最小值为4msD.P、Q两点连线的距离为10m
12、随练2、 一辆车通过一根跨过定滑轮的轻绳提升一个质量为m的重物,开始车在滑轮的正下方,绳子的端点离滑轮的距离是H车由静止开始向左做匀加速运动,经过时间t绳子与水平方向的夹角为,如图所示。试求:(1)车向左运动的加速度的大小;(2)重物m在t时刻速度的大小。平抛的基本规律知识精讲一平抛运动1定义:将物体以一定的速度水平抛出,只在重力作用下的运动叫做平抛运动。2平抛运动的特点(1)加速度的特点:加速度恒定。(2)平抛运动速度变化的特点:任意两个相等的时间内,速度变化相同()。(3)水平和竖直位移的特点水平:匀速;竖直:连续相等的时间内,位移差不变()。3平抛运动的规律平抛运动可以分解为水平的匀速直
13、线运动和竖直方向的自由落体运动。实际上,在静电场中也有类似的情况,利用运动的合成和分解分析问题。平抛运动的规律如下:(1)水平方向: ;(2)竖直方向: ;(3)合运动: ;(4)运动方程:(5)重要推论做平抛运动的物体在任意时刻瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点。做平抛运动的物体在任一时刻任一位置处, 。其中为末速度与水平方向夹角,为位移与水平方向夹角。二类平抛运动所谓类平抛就是受力特点与运动特点类似于平抛运动。1受力特点:合外力为恒力,且与初速度方向垂直。2运动特点:沿方向做匀速运动,沿合外力方向做初速度为零的匀加速直线运动。3处理方法(1)常规分解:沿初速度方向和垂直于初速度
14、方向(即合外力方向)分解。(2)特殊分解:过抛出点建适当的坐标系,将与向x、y分解,然后分别在x、y方向上列方程求解。三点剖析一课程目标1理解平抛运动的研究方法和运动规律落点在水平面、竖直面上例题1、 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的水平初速度比b的大D.b的水平初速度比c的小例题2、 如图,某同学为了找出平抛运动的物体初速度之间的关系,用一个小球在O点对准前方的一块竖直放置的挡板,O与A在同一高度,小球的水平初速
15、度分别是v1、v2、v3,打在挡板上的位置分别是B、C、D,且ABBCCD135则v1、v2、v3之间的正确关系是( )A.v1v2v3632B.v1v2v3531C.v1v2v3321D.v1v2v3941例题3、 如图,一小球从一半圆轨道左端A点正上方某处开始做平抛运动(小球可视为质点),飞行过程中恰好与半圆轨道相切于B点O为半圆轨道圆心,半圆轨道半径为R,OB与水平方向夹角为60,重力加速度为g,则小球抛出时的初速度为()A.B.C.D.随练1、 如图所示,在同一平台上的O点水平抛出的三个物体,分别落到a、b、c三点,则三个物体运动的初速度va,vb,vc的关系和三个物体运动的时间ta,
16、tb,tc的关系分别是( )A.vavbvc,tatbtcB.vavbvc,tatbtcC.vavbvc,tatbtcD.vavbvc,tatbtc随练2、 如图所示,平板MN和PQ水平放置,O、M、P在同一竖直线上,且OMMPh,PQ长为h,MN明显比PQ短,从O点水平向右抛出一个小球,落在MN上反弹前后水平分速度不变,竖直方向分速度等大反向,结果小球刚好落在Q点,则小球从O点抛出的初速度为( )A.B.C.D.与斜面相关的平抛运动例题1、 如图所示,以20m/s的水平初速度v0抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角为30的斜面上,物体完成这段飞行需要的时间是(g=10m/s2)( )A
17、.2sB.sC.sD.0.2s例题2、 如图所示,在倾角为的斜面上A点以水平速度v0抛出一个小球,不计空气阻力,它落到斜面上B点所用的时间为()A.B.C.D.例题3、多选题 如图所示,在光滑的固定斜面上有四个完全相同的小球1、2、3、4从顶端滑到底端,球1沿斜面从静止开始自由下滑;球2沿斜面上的光滑槽由静止开始下滑;球3以水平初速度v0沿斜面抛出,沿斜面运动;球4由静止开始沿斜面上的光滑槽运动,且槽的形状与球3的运动轨迹相同关于小球在斜面上运动时间和到达底端速度的大小,下列说法正确的是()A.球3运动的时间与球4运动的时间相同B.球2运动的时间大于球3运动的时间C.球4到达底端速度的大小大于
18、球1到达底端速度的大小D.球3到达底端的速度最大例题4、 如图所示,蜘蛛在地面与竖直墙壁之间结网,蛛丝AB与水平地面之间的夹角为45,A点到地面的距离为1m,已知重力加速度g取10ms2,空气阻力不计,若蜘蛛从竖直墙上距地面0.8m的C点以水平速度v0跳出,要到达蛛丝,水平速度v0至少为( )A.1msB.2msC.2.5msD.5ms随练1、多选题 横截面为直角三角形的两个相同斜面如图所示紧靠在一起,固定在水平面上,它们的倾角都是30小球从左边斜面的顶点以不同的初速度向右平抛,最后落在斜面上其中三个小球的落点分别是a、b、c,已知落点a最低,落点c最高图中三小球比较,下列判断正确的是( )A
19、.落在a点的小球的初速度最大B.落在a点的小球飞行过程中速度的变化量最大C.改变小球抛出时初速度大小,落在左边斜面时小球的瞬时速度方向不变D.改变小球抛出时初速度大小,落在右边斜面时小球的瞬时速度方向可能与斜面垂直随练2、 跳台滑雪是勇敢者的运动,它是利用依山势特别建造的跳台进行的运动员穿着专用滑雪板,不带雪杖在助滑路上获得高速后水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆这项运动极为壮观设一位运动员由山坡顶的A点沿水平方向飞出,到山坡上的B点着陆如图所示,已知运动员水平飞出的速度为v0=20m/s,山坡倾角为=37,山坡可以看成一个斜面(g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8)求:(
20、1)运动员在空中飞行的时间t(2)运动员在B点着陆时的速度随练3、 如图所示,斜面上有a、b、c、d四个点,且abbccd,从a点正上方的O点以速度v水平抛出一个小球,它正好落在斜面上的b点,若小球从O点以速度2v水平抛出,不计空气阻力,则它落在斜面上( )A.c点B.b与c之间的某一点C.d点D.c与d之间的某一点平抛和斜抛的应用知识精讲一斜抛运动 1定义:将物体以一定的初速度斜向上方或斜向下方抛出,物体只在重力作用下的运动叫做斜抛运动。2斜上抛运动的规律斜上抛运动的研究方法: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运动的合运动。研究抛体问题,利用“化曲为直”的思想,根据运
21、动的分解方法,把曲线运动分解为两个方向上的直线运动。(1)水平方向: ; ;(2)竖直方向: ; ;3斜抛运动的对称性 (1)轨迹对称:斜抛运动的轨迹为抛物线,关于过最高点的竖直线对称。(2)速度对称:关于过最高点的竖直线对称的两点,速度大小相等,水平分速度相同,竖直分速度等大反向。(3)时间对称:关于过最高点的竖直线对称的两段轨迹,上升和下降时间相等。(4)实际中,由于空气的阻力,斜上抛的实际轨迹是一条不对称的弧形。二平抛运动中的临界问题平抛运动受到某种条件的限制时就构成了平抛运动的临界问题,其限制条件一般有水平位移和竖直高度两种。求解这类问题的关键是确定临界轨迹,当受水平位移限制时,其临界
22、轨迹为自抛出点到水平位移端点的一条抛物线;当受竖直高度限制时,其临界轨迹为自抛出点到竖直高度端点的一条抛物线。确定轨迹后再结合平抛运动的规律即可求解。1审题技巧(1)有些题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼,明显表明运动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,表明运动的过程中存在着“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,表明运动的过程中存在着极值,这些极值点也往往是临界点。2解题技巧(1)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
23、突现出来,找到产生临界的条件。(2)求解平抛运动中的临界问题的关键确定临界状态,确定临界状态一般用极限法分析,即把平抛运动的初速度增大或减小,使临界状态呈现出来。确定临界状态的运动轨迹,并画出轨迹示意图,画示意图可以使抽象的物理情景变得直观,更可以使有些隐藏于问题深处的条件暴露出来。3常见临界问题的情景平抛运动与日常生活联系紧密,如排球(网球)运动模型、飞镖、射击、飞机投弹模型等,这些模型经常受到边界条件的制约,如排(网)球是否触网或越界、飞镖是否能击中靶心、飞机投弹是否能命中目标等,解题的关键是画出草图,寻找临界条件。此类试题题型全面,既有选择题,也有计算题,难度中等。解题中用到了平抛规律的
24、运动的分解与合成的思想:三点剖析一课程目标1理解斜抛运动的运动规律2学会分析抛体运动中的临界问题抛体运动中临界问题例题1、 如图所示,在网球的网前截击练习中,若练习者在球网正上方距地面H处,将球以速度v(未知)沿垂直球网网面的方向击出,球刚好落在底线上。已知底线到网的距离为L,重力加速度取g,将球的运动视做平抛运动。求:(1)球从击出至落地所用时间;(2)球的速度v。例题2、 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,已知重力加速度为g。(1
25、)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。例题3、 如图所示,民俗运动会中有一种掷飞镖游戏比赛项目,比赛中某选手站在靶的正前方手持飞镖将其水平掷出,飞镖出手瞬间的位置高出靶心O点,离靶面水平距离,若将飞镖在空中的运动看平抛运动,并且刚好击中靶心,飞镖可视为质点,求:(1)飞镖的初速度大小;(2)飞镖击中靶心前瞬间的速度大小和方向(用于水平方向所成的夹角的正切值来表示);(3)若飞镖击中以靶心为O圆心、半径的圆形范围内为有效成绩并得分,设飞镖每次水平掷点位置不变,且飞镖只在与靶面垂直的竖直面内的运动,则飞镖水平掷出的初速度大小在什么范围内时才可
26、以得分?例题4、 一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示,水平台面的长和宽分别为L1和L2,中间球网高度为h,发射机安装于台面左侧边缘的中点,能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球,发射点距台面高度为3h,不计空气的作用,重力加速度大小为g,若乒乓球的发射率v在某范围内,通过选择合适的方向,就能使乒乓球落到球网右侧台面上,则v的最大取值范围是( )A.vL1B.vC.vD.v随练1、 如图所示,在水平地面上M点的正上方h高度处,将S1球以初速度v1水平向右抛出,同时在地面上N点处将S2球以初速度v2竖直向上抛出,在S2球上升到最高点时恰与S1球相遇,不计空气阻力,则两球在这段过程中( )A.做
27、的都是变加速运动B.速度变化量的大小不相等C.速度变化量的方向不相同D.相遇点在N点上方处随练2、 如图所示,将一个小球从距离地面高外水平抛出,在抛出点正前方有一个高的障碍物,障碍物与抛出点的水平距离为若小球刚好能越过障碍物,则()(1)障碍物最高点与抛出点的水平距离和竖直距离分别为多少?(2)小球抛出的速度大小为多少?(3)若小球刚好能越过障碍物,刚落地时小球的速度与地面的夹角为多少?斜抛的运动规律例题1、 从A发射攻击导弹打击B目标,发射初速度为v1,方向与水平面成角,运动轨迹如图所示。当导弹到达最高点时,拦截导弹以初速度v2竖直向上发射,此时拦截导弹与攻击导弹的水平距离为x。若导弹发射后
28、均做无动力飞行,不计空气阻力,且恰好拦截成功,下列关系正确的是( )A.B.C.D.例题2、 如图所示,以速度v将小球沿与水平方向成37角斜向上抛出,结果球刚好能垂直打在竖直的墙面上,球反弹后的速度方向水平,速度大小为碰撞前瞬间速度的倍,已知sin370.6,cos370.8,空气阻力不计,则反弹后小球的速度大小再次为v时,速度与水平方向夹角的正切值为( )A.B.C.D.例题3、 中央电视台综艺节目加油向未来中有一个橄榄球空中击剑游戏:宝剑从空中B点自由落下,同时橄榄球从A点以速度v0沿AB方向抛出,恰好在空中C点击中剑尖,不计空气阻力。下列说法正确的( )A.橄榄球在空中运动的加速度大于宝
29、剑下落的加速度B.橄榄球若以小于v0的速度沿原方向抛出,一定能在C点下方击中剑尖C.橄榄球若以大于v0的速度沿原方向抛出,一定能在C点上方击中剑尖D.橄榄球无论以多大速度沿原方向抛出,都能击中剑尖例题4、 如图所示,将一篮球从地面上方B点斜向上抛出,刚好垂直击中篮板上A点,不计空气阻力,若抛射点B向篮板方向水平移动一小段距离,仍使抛出的篮球垂直击中A点,则可行的是( )A.增大抛射速度v0,同时减小抛射角B.增大抛射角,同时减小抛出速度v0C.减小抛射速度v0,同时减小抛射角D.增大抛射角,同时增大抛出速度v0随练1、 斜抛运动与平抛运动相比较,正确的是( )A.斜抛运动是曲线运动,它的速度方
30、向不断改变,不可能是匀变速运动B.平抛运动是速度一直增大的运动,而斜抛运动是速度一直减小的运动C.做变速直线运动的物体,加速度方向与运动方向相同,当加速度减小时,它的速度也减小D.无论是平抛运动还是斜抛运动,在任意相等时间内的速度变化量都相等随练2、多选题 一个质量为m的质点以速度v0做匀速直线运动,某时刻开始受到恒力F的作用,质点的速度先减小后增大,其最小值为质点从受到恒力作用到速度减至最小值的过程( )A.经历的时间为 B.经历的时间为C.发生的位移为 D.发生的位移为随练3、 一般的曲线运动可以分成很多小段,每小段都可以看成圆周运动的一部分,即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替如图
31、甲所示,曲线上的点的曲率圆定义为:通过点和曲线上紧邻点两侧的另外两点做一个圆当邻近的另外两点无限接近点时,即在极限情况下,这个圆就叫做点的曲率圆,其半径叫做点的曲率半径现将一物体沿与水平面成角的方向以速度抛出,如图乙所示,则在其轨迹最高点处的曲率半径是( )A.B.C.D.实验:研究平抛运动知识精讲一描迹法研究平抛运动1.实验原理装置如图所示, 使小球做平抛运动,利用描迹法描绘小球的运动轨迹,建立坐标系,测出轨迹曲线上某一点的横坐标和纵坐标,由公式得到小球平抛的初速度:。2.实验器材斜槽轨道、小球、木板、复写纸、白纸、图钉、铅垂线、直尺、铅笔、圆规。3.实验步骤(1)安装斜槽轨道,使其末端保持
32、水平;(2)固定木板上的坐标纸(和复写纸),使木板保持竖直状态;小球的运动轨迹与板面平行,坐标纸方格横线呈水平方向。(3)以斜槽末端端口上小球位置为坐标原点(球心在木板上的投影),过点在竖直方向画出轴,水平方向画出轴。(4)安装一个可以接球的水平挡板,小球抛出后落在挡板上留下痕迹。让小球从斜槽上适当的高度由静止释放,重复步骤。(5)用平滑的曲线连接各个记录点,得到平抛运动的轨迹。(6)根据坐标,结合公式,求出小球的初速度,并计算平均值。4. 注意事项(1)应保持斜槽末端的切线水平,钉有坐标纸的木板竖直。(2)钢球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下,在斜槽上释放钢球的高度应适当,使钢球以合适的
33、水平初速度抛出,其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布,从而减小测量误差。(3)坐标原点(钢球做平抛运动的起点)不是槽口的端点,应是钢球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点。(4)计算初速度时,要在平抛轨迹上选取距点远些的点进行,以便测量和计算。 二计算平抛运动初速度的方法1.平抛轨迹完整(有抛出点)x/cmOy/cm以O点为坐标原点,用重锤线确定的方向为y轴,与y轴垂直的即为x轴,建立坐标系,并在曲线上选取几个不同的点,利用公式:和,计算出小球各个点的初速度v0,最后算出v0的平均值,并将有关数据记录下来。2.平抛轨迹残缺x/cmOy/cmABC曲线上取三点A、B、C,使 ,如图所示,用刻度尺
34、分别测 、 、 , 平抛运动在水平方向上为匀速直线运动,则物体从A到B和从B到C运动时间相等,设为T;竖直方向由自由落体运动推论得 ,且 。由上式得 。三探究平抛运动的其他方案1照相法得到物体平抛运动的轨迹2径迹法四探究平抛运动的规律1探究做平抛运动的物体在水平方向上的运动规律(1)实验:如图所示的装置中,两个相同的弧形轨道上端分别装有电磁铁C、D,调节C、D的高度使。将小铁球P、Q分别吸在C、D上,然后切断电源,使球以相同的初速度分别同时从M、N的下端水平射出。实验结果是两铁球相撞,只增加或者减小轨道M的高度再进行实验,结果两二球总是发生碰撞。(2)分析:只改变轨道M的高度,相当于只改变P球
35、平抛运动的竖直高度,发现P、Q两球总是相遇,即P球水平方向上的运动总是和Q完全相同。(3)结论:做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动;平抛运动的各分运动具有独立性。 2探究做平抛运动的物体在竖直方向上的运动规律(1)实验:按图所示操作,小球A做平抛运动,同时松开小球B,使从孔中落下,做自由落体运动。 (2)分析:两小球每次都同时落地,说明两小球在空中运动的时间相等,也就说明了做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动是自由落体运动。 (3)结论:做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。三点剖析一课程目标1探究平抛运动的规律,描绘出平抛运动物体的轨迹2了解不同方法探究平抛运动研究平抛运动的基
36、本实验例题1、 用如图所示的装置研究平抛运动,在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道A、B,用于发射小铁球,从轨道A射出的小铁球做平抛运动,从轨道B射出的小铁球做匀速直线运动。此外,板上还装有三个电磁铁C、D、E,其中电磁铁C、D可分别沿轨道A、B移动。在轨道A出口处有一个碰撞开关S,用以控制电磁铁E的电源的通断,电磁铁E可以沿水平杆MN移动,当它吸上小铁球时,该小铁球的中心与从轨道A射出的小铁球的中心在同一水平线上。(1)实验中,斜槽末端的切线必须是水平的,这样做的目的是_。A保证小铁球飞出时,速度既不太大,也不太小B保证小铁球飞出时,初速度水平C保证小铁球在空中运动的时间每次都相等D保证
37、小铁球运动的轨道是一条抛物线(2)若轨道A、B出口方向平行但略向下倾斜,将小铁球1从某高度释放,小铁球落在轨道B的P点,将电磁铁E移至P点正上方,将小铁球1和小铁球3同时释放,先到达P点的是_。(3)若轨道A、B出口均水平,调节小铁球3的水平位置多次实验,发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰,则说明小铁球1在竖直方向上做_运动。例题2、 (1)在做“研究平抛物体的运动”实验时,除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,下列器材中不需要的是_(写器材编号)A秒表 B天平 C白纸 D重垂线 E刻度尺(2)在研究物体做平抛运动时,应通过多次实验确定若干个点,描绘出平抛运动的轨迹在实验中的下列操作正确的是
38、_A实验中所用斜槽末端的切线必须调到水平B每次实验中小球必须由静止释放,初始位置不必相同C每次实验小球必须从斜槽的同一位置由静止释放,所用斜槽不必光滑D在实验时,尽量选用质量小一点的小球(3)某同学用频闪照相法“研究平抛运动”的实验,根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹,但不慎将画有轨迹图线的坐标丢失了一部分,剩余部分如图所示,图中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表5cm,A、B和C是轨迹图线上依次经过的3个点,如果取g10ms2,那么:根据轨迹的坐标求出物体做平抛运动的初速度v0_ms若取A为坐标原点,水平向右为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向,建立直角坐标系,则小球做平抛
39、运动的初位置坐标为:x_cm,y_cm随练1、 用图1所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。(1)关于实验的操作要求,下列说法正确的是_。A斜槽轨道必须光滑B斜槽轨道末端必须水平C应将小球每次从斜槽上相同的位置释放D要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应多一些(2)如图2所示为在坐标纸上描出的部分轨迹。坐标纸每小格的边长为l,P1、P2和P3是轨迹上的3个点。重力加速度为g。小球做平抛运动的初速度为_。随练2、 利用实验室的斜面小槽等器材装配如图甲所示的装置。钢球。从斜槽上滚下,经过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下,通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球所经过的多个
40、位置,连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。(l)实验过程中,要建立的直角坐标系,在图乙中,建系坐标原点选择正确的是( )(2)某同学以(1)题中A图建立坐标系,在描出的平抛运动轨迹图上任取一点(x,y),求小球的初速度v0,这样测得的平抛初速度值与真实值相比,这位同学的结果_。(填“偏大”、“偏小”或“相等”)(3)如图丙所示为一小球做平抛运动的轨迹上的三个点,图中背景方格的边长均为5cm。如果取g10ms2,那么,小球做平抛运动的初速度的大小是_ms。小球经过B点时的速度大小是_ms随练3、 (1)在做“研究平抛运动”的实验时,让小球多次从同一高度释放沿同一轨道运动,通过描点法画出小球做平抛运
41、动的轨迹。为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求,将你认为正确的选项前面的字母填在横线上_。A调节斜槽末端保持水平B每次释放小球的位置必须不同C每次必须由静止释放小球D小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触E将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线(2)如图所示,某同学在研究平抛运动的实验中,在小方格纸上画出小球做平抛运动的轨迹以后,又在轨迹上取出a、b、c、d四个点(轨迹已擦去)。已知小方格纸的边长L2.5cm。g取10m/s2请你根据小方格纸上的信息,通过分析计算完成下面几个问题:根据水平位移,求出小球平抛运动的初速度v0_小球运动到b点的速度是_从抛出点到b
42、点所经历的时间是_。研究平抛运动的创新和改进例题1、 如图所示,在探究平抛运动规律的实验中,用小锤打击弹性金属片,A球被金属片弹出做平抛运动,同时B球做自由落体运动通过观察发现:A球在空中运动的时间_B球在空中运动的时间(选填“大于”、“等于”或“小于”);增大两小球初始点到水平地面的高度,再进行上述操作,通过观察发现:A球在空中运动的时间_B球在空中运动的时间(选填“大于”、“等于”或“小于”)例题2、 如图所示,在研究物体做平抛运动时,让小球A沿曲面轨道滚下,离开轨道末端时(末端水平,小球A离开轨道时和小球B在同一高度),撞开接触式开关S(开关对小球的作用力可忽略不计),被电磁铁吸住的小球
43、B同时自由下落。多次改变整个装置的高度H重复上述实验,发现A、B两球总是同时落地。该实验现象说明了A球在离开轨道后( )A.水平方向的分运动是匀速直线运动B.水平方向的分运动是匀加速直线运动C.竖直方向的分运动是自由落体运动D.竖直方向的分运动是匀速直线运动例题3、 未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断,小球由于惯性向前飞出做平抛运动现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄在有坐标纸的背景屏前拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片,经合成后照片如图乙所示a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置,已知照相机连续拍
44、照的时间间隔是0.10s,照片大小如图中坐标所示,又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1:4,则:(1)由以上信息,可知a点_(选填“是”或“不是”)小球的抛出点;(2)由以上信息,可以推算出该星球表面的重力加速度为_m/s2;(3)由以上信息可以算出小球平抛的初速度是_m/s;(4)由以上信息可以算出小球在b点时的速度是_m/s随练1、 如图所示,是两个研究平抛运动的演示实验装置,对于这两个演示实验的认识,下列说法正确的是( )A.甲图中,两球同时落地,说明平抛小球在水平方向上做匀速运动B.甲图中,两球同时落地,说明平抛小球在竖直方向上做自由落体运动C.乙图中,两球恰能相遇,说明平抛小球
45、在水平方向上做匀加速运动D.乙图中,两球恰能相遇,说明平抛小球在水平方向上做自由落体运动随练2、 某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图1所示,A是一块平面木板,在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图1中P0P0、P1P1),槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板的各插槽中,每次让小球从斜轨的一同位置由静止释放。每打完一点后,把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点,用平滑曲线连接各痕迹点就得到平抛的轨迹。(1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜轨、A板、插槽P0P0垂直于斜轨并在斜轨末端正下方。每次
46、让小球从同一位置由静止释放,是为了使小球每次做平抛运动的_。(2)每次将B板向内侧平移距离d,是为了使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在_。(3)如图2是该同学在实验中忘记记下小球做平抛运动的起点位置O,A为物体运动一段时间后的位置,根据图中所示平抛运动的部分轨迹,求出物体做平抛运动的初速度为_ms。拓展1、 关于曲线运动,下列说法正确的有( )A.做曲线运动的物体速度方向在时刻改变,故曲线运动是变速运动B.做曲线运动的物体,受到的合外力方向在不断改变C.只要物体做圆周运动,它所受的合外力一定指向圆心D.物体只要受到垂直于初速度方向的恒力作用,就一定能做匀速圆周运动2、 在宽度为d的河中,
47、水流速度为v2,船在静水中速度为v1(且v1v2),方向可以选择,现让该船开始渡河,则该船()A.最短渡河时间为B.最短渡河位移为不可能为dC.只有当船头垂直河岸渡河时,渡河时间才和水速无关D.不管船头与河岸夹角是多少,渡河时间和水速均无关3、多选题 小船横渡一条两岸平行的河流,船本身提供的速度(即静水速度)大小不变、船身方向垂直于河岸,水流速度与河岸平行,已知小船的运动轨迹如图所示,则( )A.越接近河岸水流速度越小B.越接近河岸水流速度越大C.无论水流速度是否变化,这种渡河方式耗时最短D.该船渡河的时间会受水流速度变化的影响4、多选题 如图所示,人在岸上拉船,已知船的质量为m,水的阻力恒为
48、Ff,当轻绳与水平面的夹角为时,船的速度为v,此时人的拉力大小为F,则此时( )A.人拉绳行走的速度为B.人拉绳行走的速度为vcosC.船的加速度为D.船的加速度为5、 如图所示,沿竖直杆以速度v匀速下滑的物体A通过轻质细绳拉光滑水平面上的物体B,细绳与竖直杆间的夹角为,则以下说法正确的是( )A.物体B向右匀速运动B.物体B向右匀加速运动C.物体B向右做变加速运动D.物体B向右做减速运动6、多选题 在光滑的水平面内建立如图所示的直角坐标系,长为L的光滑细杆AB的两个端点A、B被分别约束在x轴和y轴上运动,现让A沿x轴正方向以速度匀速运动,已知杆AB与x轴的夹角为且P点为杆的中点,则下列说法正
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