必修21.4平拋物體的運(yùn)動(dòng)

1、1.4 平拋物體的運(yùn)動(dòng)v0G一. 什么是平拋運(yùn)動(dòng)1. 定義：將物體用一定的初速度沿水平方向拋出，僅在重力作用下物體所做的運(yùn)動(dòng)叫做平拋運(yùn)動(dòng)。2. 運(yùn)動(dòng)特征：初速度v00且沿水平方向合外力F合=G（理想化模型） 請(qǐng)仔細(xì)觀察和分析圖中的平拋現(xiàn)象，試運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)解釋這些現(xiàn)象。能否由此總結(jié)出平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)？ 將結(jié)果與同一小組的同學(xué)討論與交流后，寫在下面的空格內(nèi)?！居懻撆c交流】 （書P14）我觀察到的現(xiàn)象是_；平拋運(yùn)動(dòng)物體的受力是_，方向是_，它的加速度是_。平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是_。物體沿水平方向拋出后運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線。物體運(yùn)動(dòng)過程中所受合力F合與速度v不共線。解釋是_重力豎直向下重力加速度具有水平初速度

2、且只受重力作用的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。1.4 平拋物體的運(yùn)動(dòng)v0G一. 什么是平拋運(yùn)動(dòng)1. 定義：將物體用一定的初速度沿水平方向拋出，僅在重力作用下物體所做的運(yùn)動(dòng)叫做平拋運(yùn)動(dòng)。3. 平拋運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：具有水平初速度且只受重力作用的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。2. 運(yùn)動(dòng)特征：初速度v00且沿水平方向合外力F合=G（理想化模型）拋體運(yùn)動(dòng)豎拋平拋斜拋豎直下拋豎直上拋v0Gv0GG請(qǐng)判斷正誤：所有拋體運(yùn)動(dòng)均屬勻變速運(yùn)動(dòng)。二. 平拋運(yùn)動(dòng)的分解（一）初步的觀察研究 在一塊豎直放置的背景板上固定兩個(gè)弧形軌道A、B，用于發(fā)射小鐵珠。從軌道A射出的小鐵珠做平拋運(yùn)動(dòng)，從軌道B射出的小鐵珠做勻速直線運(yùn)動(dòng)。（書P14）此外，板上還裝有三

3、個(gè)電磁鐵C、D、E，其中電磁鐵C、D可分別沿軌道A、B移動(dòng)，但每次移動(dòng)后，均能保證電磁鐵C、D分別離軌道A、B出口A出口處有一個(gè)碰撞開關(guān)，用以控制電磁鐵E的電源的通斷。水平線的高度相等。 在軌道保持相同保持相同水平初速水平初速電磁鐵E可以沿水平桿MN移動(dòng)，當(dāng)它吸上小鐵珠時(shí)，該小鐵珠的中心與從軌道A射出的小鐵珠的中心在同一條水平線上。等高下落等高下落同時(shí)下落同時(shí)下落1. 研究水平方向上的分運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。 把兩個(gè)小鐵珠分別吸在電磁鐵C、D上，切斷電源，使兩個(gè)小鐵珠以相同的初速度分別從軌道A、B射出。 同步改變電磁鐵C、D與軌道出口水平線之間的高度，多次重復(fù)以上步驟。觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_。兩個(gè)小鐵珠總

4、會(huì)發(fā)生相遇初步判斷是：_。 兩小鐵珠在水平方向上的運(yùn)動(dòng)情況完全相同，平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)。證據(jù)是：_。 兩小鐵珠到達(dá)斜面底端時(shí)有相同的水平初速度，且在相同時(shí)間內(nèi)做平拋運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)的小鐵珠在水平方向的位移和做勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)的小鐵珠的水平方向位移相等。2. 研究豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。 把兩個(gè)小鐵珠分別吸在電磁鐵C、E上，切斷電磁鐵C的電源，使一只小鐵珠從軌道A射出，并在射出時(shí)碰撞開關(guān)S，使電磁鐵E斷電釋放它吸著的小鐵珠。 讓電磁鐵E從N向M移動(dòng)，調(diào)整它的位置，多次重復(fù)以上步驟。觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_。兩個(gè)小鐵珠總會(huì)發(fā)生相遇初步判斷是：_。 兩小鐵珠在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)

5、情況完全相同，平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)。證據(jù)是：_。 做平拋運(yùn)動(dòng)的小鐵珠在豎直方向初速度為零且只受重力作用。（二）更精確的實(shí)驗(yàn)研究（書P16）兩個(gè)球在豎直方向上經(jīng)過相等時(shí)間，兩個(gè)球在豎直方向上經(jīng)過相等時(shí)間，落到相同的距離落到相同的距離，即平拋運(yùn)動(dòng)的豎直平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)。豎直方向兩球豎直方向初速度相同00yvag2012sv tat下落時(shí)間t相同，加速度相同由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式均遵守自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律下落高度y相同212ygt0 xv t水平方向平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)。如圖，平拋小球在相等時(shí)間t內(nèi)前進(jìn)相同的

6、水平距離x，平拋的水平分運(yùn)動(dòng)遵守勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律即水平速度v0= x / t 不變。二. 平拋運(yùn)動(dòng)的分解（三）理論的分析與論證水平方向v0v1Gv2GG 據(jù)牛頓第一定律，做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向不受力，物體由物體由于慣性而做勻速直線運(yùn)動(dòng)于慣性而做勻速直線運(yùn)動(dòng)。豎直方向 據(jù)牛頓第二定律，做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向僅受重力作用，且豎直方向初速為零，物體物體做自由落體運(yùn)動(dòng)做自由落體運(yùn)動(dòng)。 綜上所述，；。1.4 平拋物體的運(yùn)動(dòng)三. 平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律1.4 平拋物體的運(yùn)動(dòng)建立坐標(biāo)系建立坐標(biāo)系以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)；水平拋出的方向?yàn)閤軸的正方向；豎直向下的方向?yàn)閥軸正方向。1. 1. 分運(yùn)動(dòng)分運(yùn)動(dòng)00,:0,

7、xxvv axvxt2010,2:yyyvag vygt ygtOxyAxysvxvyv2. 2. 合運(yùn)動(dòng)合運(yùn)動(dòng)2222 20 xyvvvvg t0tanyxvgtvv222 22 4014sxyv tg t20012tan2gtygtxv tv合速度為v向與正x軸夾角合位移為s向與正x軸夾角BOxyAxysvxvyvB三. 平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律1.4 平拋物體的運(yùn)動(dòng)3. 軌跡方程0212xv tygt2202gyxv消去時(shí)間t，得由4. 平拋運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)推論 運(yùn)動(dòng)時(shí)間2 /tyy g運(yùn)動(dòng)時(shí)間t僅由下落高度y決定，與初速v0無關(guān)。 落地水平距離002 /xvgv ty落地水平距離x僅與初速v0及下落高

8、度y有關(guān)，與其它無關(guān)。 落地速度22202xyvvvvgyv僅由v0與y決定,與其它無關(guān).（拋物線方程）【討論與交流】（書P17）在豎直方向212ygtyA=yB，tA=tB在水平方向0 xv tAByvAvB 答：做平拋運(yùn)動(dòng)的物體落地時(shí)間是由其拋出高度決做平拋運(yùn)動(dòng)的物體落地時(shí)間是由其拋出高度決定的定的，拋出的水平距離是由物體的水平初速度與運(yùn)動(dòng)拋出的水平距離是由物體的水平初速度與運(yùn)動(dòng)時(shí)間的乘積決定的時(shí)間的乘積決定的。兩石子的拋出高度相同，因此它們的落地時(shí)間相同。兩石子拋出時(shí)的水平初速度不相同，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，因此拋出的水平距離不相同。 1. 同一高度以不同的速度同時(shí)水平拋出的兩個(gè)質(zhì)量不同的石子,

9、落地的時(shí)間是否相同？拋出的水平距離是否相同？vAvB且t相同，xAxB分析：A、B兩球作平拋運(yùn)動(dòng). 2. 某人用弓箭水平射向一個(gè)靶子，如圖所示，設(shè)弓箭在水平射出的瞬間，靶子從靜止開始自由下落，弓箭能射中靶子嗎？為什么？【討論與交流】 （書P17） 答：弓箭水平射出,做平拋運(yùn)動(dòng),因此弓箭在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng).靶子也是做自由落體運(yùn)動(dòng). 因此,在豎直方向上弓箭和靶子始終在一條水平線上.所以,如果弓箭射出時(shí)的高度足夠高,使弓箭和靶子能在未落地之前相遇,則弓箭就射在了靶子上;高度不足,弓箭和靶子在落地時(shí)仍未相遇,則弓箭就不能射在靶子上.如果弓箭射出時(shí)的 1. 根據(jù)本節(jié)的知識(shí)，只用卷尺就可以測(cè)出玩具手

10、槍子彈射出時(shí)的速度。請(qǐng)你設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，說明實(shí)驗(yàn)原理以及需要測(cè)定的數(shù)據(jù)，然后實(shí)際操作，測(cè)出玩具手槍子彈射出時(shí)的速度。【實(shí)踐與拓展】 （書P17）實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理：使用玩具手槍射出子彈時(shí),讓子彈水平射出讓子彈水平射出,則則子彈做平拋運(yùn)動(dòng)子彈做平拋運(yùn)動(dòng). 需測(cè)定的數(shù)據(jù)需測(cè)定的數(shù)據(jù)：子彈出射時(shí)與地面之間的高度高度y y，子彈飛行的水平距離水平距離x x。子彈射出時(shí)的初速度子彈射出時(shí)的初速度：0/2vx gy0212xv tygt2 /ty g做平拋運(yùn)動(dòng)的物體,在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng). 因此,只要知道子彈射子彈射出時(shí)的高度出時(shí)的高度,由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律就可以算

11、出子彈在空中空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間. 再知道子彈射出的水平距離子彈射出的水平距離,由勻速直線勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律就可算出子彈出射時(shí)的速度子彈出射時(shí)的速度.yx 2. 學(xué)了本節(jié)的知識(shí)，你就可以對(duì)本章開始提出的“一架水平飛行的運(yùn)輸機(jī)，怎樣把救援物資投向指定地點(diǎn)”問題作出回答了。假如飛機(jī)在高出地面飛機(jī)在高出地面490m490m的高的高度以度以40m/s40m/s的速度水平飛行的速度水平飛行。為了使投下的物資落在指定地點(diǎn)，飛機(jī)應(yīng)該在與指定地點(diǎn)的水平距離多遠(yuǎn)的地方進(jìn)行投放（不計(jì)空氣的阻力）？請(qǐng)先做出定性的推理，然后再做出定量的計(jì)算?！緦?shí)踐與拓展】 （書P17）答：飛機(jī)應(yīng)在到達(dá)指定地點(diǎn)之前400m投

12、放救援物資。解：飛機(jī)投出的救援物資作平拋運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，初速度v=40m/s，平拋高度y=490m，在豎直方向豎直方向，212ygt2 490109.82systg在在水平方向水平方向，40 10400mxtmv 得y=490mv=40m/sx=? 練(書P17/1). 如圖所示，一位投飛鏢的人想投中靶子的中心，可他瞄準(zhǔn)時(shí)卻對(duì)準(zhǔn)靶中心的上方，這是為什么？ 答：若飛鏢對(duì)準(zhǔn)靶中心投出去，只在重力的作用下做平拋運(yùn)動(dòng)，飛鏢同時(shí)參與在水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過一段時(shí)間后，飛鏢飛鏢在豎直方向向下會(huì)移動(dòng)一段距離在豎直方向向下會(huì)移動(dòng)一段距離，所以為投上靶子中心

13、，在瞄準(zhǔn)時(shí)必須瞄在中心的正上方。C 練(書P18/2). 如圖是平拋物體落地時(shí)速度的合成圖，從拋出到落地這一過程中物體速度改變量速度改變量的大小v等于_。vxvyv0tvvvatt由0tyvvvatgtv yvgt（平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向 ）練(書P18/3). 決定一個(gè)平拋運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間的因素是A. 拋出時(shí)的初速度 B. 拋出時(shí)的豎直高度C. 拋出時(shí)的豎直高度和初速度 D. 以上均不正確B平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向2 /tyy g運(yùn)動(dòng)時(shí)間t僅由下落高度y決定，與初速v0無關(guān)。212ygt 練(書P18/4). 滑雪運(yùn)動(dòng)員以20m/s的水平速度從一山坡飛出，問經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間又落到斜坡上。已知斜坡與水平面成45角落，取g=10m/s2。xy450AB解：滑雪運(yùn)動(dòng)可視為做平拋運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)，如圖，設(shè)經(jīng)時(shí)間t落到斜坡上，有0212xv tygt由幾何關(guān)系0tan45yx即 y=x2012v tgt02 204120gsvts得v0 練(書P18/5). 如圖所示，從地面上方某