2020-2021人教物理2教師用書：第5章 2.平拋運(yùn)動(dòng)含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年人教物理必修2教師用書：第5章2.平拋運(yùn)動(dòng)含解析2。平拋運(yùn)動(dòng)［學(xué)習(xí)目標(biāo)］1.[物理觀念]知道平拋運(yùn)動(dòng)的定義及其受力特點(diǎn)．2.[科學(xué)方法］理解平拋運(yùn)動(dòng)的分解方法．（重點(diǎn))3。[科學(xué)方法]掌握用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解答相關(guān)問題的方法．(重點(diǎn)、難點(diǎn))4.[物理觀念］了解斜拋運(yùn)動(dòng)及其分運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)．一、拋體運(yùn)動(dòng)1．定義以一定的速度將物體拋出，物體只受重力作用的運(yùn)動(dòng)．2．平拋運(yùn)動(dòng)初速度沿水平方向的拋體運(yùn)動(dòng)．3．平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1）初速度沿水平方向．(2）只受重力作用．二、平拋運(yùn)動(dòng)的速度將物體以初速度v0水平拋出，由于物體只受重力作用，t時(shí)刻的速度為：1．水平方向:vx＝v0。2．豎直方向：vy＝gt。3．合速度eq\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1(大?。簐＝\r(v\o\al（2，x)＋v\o\al(2，y)）＝\r(v\o\al(2，0)＋g2t2），方向:tanθ＝\f(vy，vx）＝\f（gt,v0）θ為速度方向與,x軸間的夾角）)三、平拋運(yùn)動(dòng)的位移將物體以初速度v0水平拋出，經(jīng)時(shí)間t物體的位移為:1．水平方向：x＝v0t.2．豎直方向：y＝eq\f(1，2)gt2。3．合位移eq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1（大小：s＝\r(x2＋y2）＝\r（v0t2＋\f（1，2)gt22），方向：tanα＝\f（y,x)＝\f（gt，2v0)α為位移方向與,x軸的夾角）)四、一般的拋體運(yùn)動(dòng)物體拋出的速度v0沿斜上方或斜下方時(shí),物體做斜拋運(yùn)動(dòng)(設(shè)v0與水平方向夾角為θ）．1．水平方向：物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),初速度vx＝v0cosθ.2．豎直方向物體做豎直上拋或豎直下拋運(yùn)動(dòng)，初速度vy＝v0sinθ.如圖所示．1．思考判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”）（1)水平拋出的物體所做的運(yùn)動(dòng)就是平拋運(yùn)動(dòng)． (×)(2）平拋運(yùn)動(dòng)的物體初速度越大,下落得越快． (×）(3)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體下落時(shí)，速度與水平方向的夾角θ越來越大． （√)（4)平拋運(yùn)動(dòng)合位移的方向與合速度的方向一致． （×）(5)斜拋運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上做的都是自由落體運(yùn)動(dòng)． （×)2．(多選）關(guān)于平拋物體的運(yùn)動(dòng),以下說法正確的是()A．做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，速度和加速度都隨時(shí)間的增加而增大B．做平拋運(yùn)動(dòng)的物體僅受到重力的作用，所以加速度保持不變C．平拋物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)D．平拋物體的運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)BC［做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，速度隨時(shí)間不斷增大,但由于只受恒定不變的重力作用，所以加速度是恒定不變的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確;平拋運(yùn)動(dòng)是加速度恒定不變的曲線運(yùn)動(dòng)，所以它是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．]3．做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，落地過程在水平方向通過的距離取決于(）A．物體的初始高度和所受重力B．物體的初始高度和初速度C．物體所受的重力和初速度D．物體所受的重力、初始高度和初速度B［水平方向通過的距離s＝v0t,由h＝eq\f（1，2)gt2得t＝eq\r(\f（2h，g）)，所以時(shí)間t由高度h決定,又s＝v0t＝v0eq\r（\f(2h，g）)，故s由初始高度h和初速度v0共同決定，B正確．]平拋運(yùn)動(dòng)的條件及特點(diǎn)1．平拋運(yùn)動(dòng)的條件(1）具有水平初速度v0.(2）只受重力作用．兩個(gè)條件缺一不可．2．平拋運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)上是加速度為重力加速度g的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)．3．平拋運(yùn)動(dòng)的四個(gè)特點(diǎn)理解理想化特點(diǎn)物理上提出的平拋運(yùn)動(dòng)是一種理想化的模型，即把物體看成質(zhì)點(diǎn)，拋出后只考慮重力作用，忽略空氣阻力速度平拋運(yùn)動(dòng)的速度大小和方向都不斷改變，故它是變速運(yùn)動(dòng)加速度平拋運(yùn)動(dòng)的加速度為自由落體加速度，恒定不變，故它是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)速度變化做平拋運(yùn)動(dòng)的物體任意相等時(shí)間內(nèi)速度變化量相等，均為Δv＝gΔt，方向豎直向下【例1】關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)的軌跡是曲線，所以不可能是勻變速運(yùn)動(dòng)B．平拋運(yùn)動(dòng)速度的大小與方向不斷變化，因而相等時(shí)間內(nèi)速度的變化量也是變化的，加速度也不斷變化C．平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)與豎直方向上的豎直下拋運(yùn)動(dòng)D．平拋運(yùn)動(dòng)是加速度恒為g的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D［做平拋運(yùn)動(dòng)的物體只受重力，其加速度恒為g,故為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，D正確;相等時(shí)間內(nèi)速度的變化量Δv＝gΔt是相同的，故B錯(cuò)誤；平拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤．］[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．某彈射管每次彈出的小球速度相等．在沿光滑豎直軌道自由下落過程中,該彈射管保持水平，先后彈出兩只小球．忽略空氣阻力，兩只小球落到水平地面的(）A．時(shí)刻相同,地點(diǎn)相同 B．時(shí)刻相同，地點(diǎn)不同C．時(shí)刻不同，地點(diǎn)相同 D．時(shí)刻不同，地點(diǎn)不同B［彈射管在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，所以彈出小球在豎直方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，因此兩球應(yīng)同時(shí)落地；由于兩小球先后彈出，且彈出小球的初速度相同，所以小球在水平方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不等，因小球在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，所以水平位移不相等，因此落點(diǎn)不相同，故選項(xiàng)B正確．］平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律1．平拋運(yùn)動(dòng)的研究方法：研究曲線運(yùn)動(dòng)通常采用“化曲為直”的方法，即將平拋運(yùn)動(dòng)分解為豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)和水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)．2．平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律速度位移水平分運(yùn)動(dòng)水平速度vx＝v0水平位移x＝v0t豎直分運(yùn)動(dòng)豎直速度vy＝gt豎直位移y＝eq\f(1，2)gt2合運(yùn)動(dòng)大?。簐＝eq\r（v\o\al（2，0)＋gt2）方向：與水平方向夾角為θ,tanθ＝eq\f(vy,vx）＝eq\f（gt,v0）大小:s＝eq\r(x2＋y2）方向：與水平方向夾角為α,tanα＝eq\f(y,x）＝eq\f(gt,2v0）圖示【例2】一架裝載救援物資的飛機(jī)，在距地面500m的高處，以80m/s的水平速度飛行．為了使救援物資準(zhǔn)確地投中地面目標(biāo)，飛行員應(yīng)在距目標(biāo)水平距離多遠(yuǎn)的地方投出物資？（不計(jì)空氣阻力）［解析]如題圖所示，在地面上的觀察者看來,從飛機(jī)上落下的物資在離開飛機(jī)前具有與飛機(jī)相同的水平速度。由于不計(jì)空氣阻力,物資在離開水平飛行的飛機(jī)后做平拋運(yùn)動(dòng)．由H＝eq\f（1,2）gt2得物資在空中飛行的時(shí)間t＝eq\r(\f(2H,g)）＝eq\r（\f（2×500,10))s＝10s設(shè)投出物資處距目標(biāo)的水平距離為x，由于物資在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，則x＝v0t＝80×10m＝800m即飛行員應(yīng)在距目標(biāo)的水平距離為800m遠(yuǎn)的地方投出救援物資．［答案］800m研究平拋運(yùn)動(dòng)的一般思路(1)把平拋運(yùn)動(dòng)分解為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)．（2)分別運(yùn)用兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律去求分速度、分位移等,再合成得到平拋運(yùn)動(dòng)的速度、位移等．這種處理問題的方法可以變曲線運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)，變復(fù)雜運(yùn)動(dòng)為簡單運(yùn)動(dòng)，使問題的解決過程得到簡化．［跟進(jìn)訓(xùn)練］2．人們在探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，將平拋運(yùn)動(dòng)分解為沿水平方向的運(yùn)動(dòng)和沿豎直方向的運(yùn)動(dòng)．從拋出開始計(jì)時(shí)，圖a（水平方向）和圖b（豎直方向）分別為某一平拋運(yùn)動(dòng)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間關(guān)系圖象，由圖象可知這個(gè)平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的位移y0與在水平方向的位移x0的大小關(guān)系為（)圖a圖bA．y0＝x0 B．y0＝2x0C．y0＝eq\f（x0,2） D．y0＝eq\f(x0，4）C[平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，在t0時(shí)間內(nèi)水平位移x0＝v0t0,豎直位移y0＝eq\f(1,2)v0t0，則y0＝eq\f（1，2)x0；選項(xiàng)C正確．］平拋運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論1．速度與位移兩方向間的關(guān)系(1）做平拋運(yùn)動(dòng)的物體,其末速度與水平方向的夾角為θ，位移與水平方向的夾角為α，則tanθ＝2tanα.（2）推導(dǎo)：由上面分析可知:合速度與水平方向夾角的正切值：tanθ＝eq\f(gt，v0）；合位移與水平方向夾角的正切值:tanα＝eq\f(gt,2v0）.所以速度偏向角與位移偏向角的正切值的比值為：tanθ∶tanα＝2∶1。2．平拋物體速度反向延長線的特點(diǎn)（1)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度的反向延長線一定通過此時(shí)水平位移的中點(diǎn)．（2）推導(dǎo):如圖所示，從O點(diǎn)拋出的物體經(jīng)時(shí)間t到達(dá)P點(diǎn),此時(shí)速度的反向延長線交OB于A點(diǎn)．則OB＝v0t，AB＝eq\f（PB,tanθ）＝eq\f（1,2)gt2·eq\f（vx，vy）＝eq\f（1，2)gt2·eq\f(v0,gt）＝eq\f(1，2)v0t?？梢夾B＝eq\f（1,2)OB,所以A為OB的中點(diǎn)．【例3】如圖所示，從某高度水平拋出一小球，經(jīng)過時(shí)間t到達(dá)地面時(shí)，速度與水平方向的夾角為θ，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。下列說法正確的是（)A．小球水平拋出時(shí)的初速度大小為gttanθB．小球在t時(shí)間內(nèi)的位移方向與水平方向的夾角為eq\f(θ,2）C．若小球初速度增大，則平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長D．若小球初速度增大,則θ減小思路點(diǎn)撥：①通過對落地點(diǎn)的速度分解，分析A、D兩個(gè)選項(xiàng)．②通過該過程中位移的分解，分析B、C兩個(gè)選項(xiàng)．D［如圖所示,小球豎直方向的速度為vy＝gt，則初速度為v0＝eq\f（gt,tanθ)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝eq\r（\f(2y,g)），由高度決定，與初速度無關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤；位移方向與水平方向的夾角為α,tanα＝eq\f(y，x)＝eq\f（\f（1,2）gt2，v0t)＝eq\f（gt,2v0），tanθ＝eq\f（vy，v0)＝eq\f(gt，v0)，則tanθ＝2tanα，但α≠eq\f(θ,2)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于tanθ＝eq\f(gt，v0），若小球的初速度增大,則θ減小，選項(xiàng)D正確．］（1）平拋運(yùn)動(dòng)中，速度偏向角是指過該點(diǎn)軌跡的切線與水平方向的夾角；位移偏向角是指該點(diǎn)與起點(diǎn)的連線與水平方向的夾角,不要將兩者混淆．(2)平拋運(yùn)動(dòng)中，某時(shí)刻速度、位移與初速度方向的夾角θ、α的關(guān)系為tanθ＝2tanα，而不要誤記為θ＝2α。[跟進(jìn)訓(xùn)練］3．從同一點(diǎn)水平拋出三個(gè)小球分別撞在豎直墻壁上a點(diǎn)、b點(diǎn)、c點(diǎn)，則(）A．落在a點(diǎn)的小球水平速度最小B．落在b點(diǎn)的小球豎直速度最小C．落在c點(diǎn)的小球飛行時(shí)間最短D．a(chǎn)、b、c三點(diǎn)速度方向的反向延長線交于一點(diǎn)D[根據(jù)h＝eq\f（1，2）gt2得，t＝eq\r(\f(2h,g)），則知落在c點(diǎn)的小球飛行時(shí)間最長．由x＝v0t得：v0＝eq\f(x，t），x相等，落在a點(diǎn)的小球飛行時(shí)間最短，則落在a點(diǎn)的小球水平速度最大．小球豎直速度vy＝gt，知落在a點(diǎn)的小球豎直速度最小，故ABC錯(cuò)誤；根據(jù)推論：平拋運(yùn)動(dòng)的速度反向延長線交水平位移的中點(diǎn)，則知a、b、c三點(diǎn)速度方向的反向延長線交于一點(diǎn),D正確．］斜拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1．受力特點(diǎn)：斜拋運(yùn)動(dòng)是忽略了空氣阻力的理想化運(yùn)動(dòng)，因此物體僅受重力，其加速度為重力加速度g.2．運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):物體具有與水平方向存在夾角的初速度，僅受重力,因此斜拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，其軌跡為拋物線．3．速度變化特點(diǎn):由于斜拋運(yùn)動(dòng)的加速度為定值，因此，在相等的時(shí)間內(nèi)速度的變化大小相等，方向均豎直向下，故相等的時(shí)間內(nèi)速度的變化相同，即Δv＝gΔt。4．斜拋運(yùn)動(dòng)的對稱性(1）時(shí)間對稱：相對于軌跡最高點(diǎn)，兩側(cè)對稱的上升時(shí)間等于下降時(shí)間．（2）速度對稱：相對于軌跡最高點(diǎn)，兩側(cè)對稱的兩點(diǎn)速度大小相等．(3）軌跡對稱:斜拋運(yùn)動(dòng)的軌跡相對于過最高點(diǎn)的豎直線對稱．【例4】（多選）如圖所示，從地面上同一位置拋出兩小球A、B，分別落在地面上的M、N點(diǎn)，兩球運(yùn)動(dòng)的最大高度相同．空氣阻力不計(jì)，則()A．B的加速度比A的大B．B的飛行時(shí)間比A的長C．B在最高點(diǎn)的速度比A在最高點(diǎn)的大D．B在落地時(shí)的速度比A在落地時(shí)的大CD[A、B兩球都做斜上拋運(yùn)動(dòng)，只受重力作用,加速度即為重力加速度,A項(xiàng)錯(cuò)誤;在豎直方向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，由于能上升的豎直高度相同，豎直分速度相等,所以兩小球在空中飛行的時(shí)間相等，B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于B球的水平射程比較大，故B球的水平速度及落地時(shí)的速度均比A球的大，C、D項(xiàng)正確．］［跟進(jìn)訓(xùn)練]4．一位田徑運(yùn)動(dòng)員在跳遠(yuǎn)比賽中以10m/s的速度沿與水平面成30°的角度起跳，在落到沙坑之前，他在空中滯留的時(shí)間約為(g取10m/s2)（）A．0。42s B．0。83sC．1s D．1。5sC[起跳時(shí)豎直向上的分速度v0y＝v0sin30°＝10×eq\f（1，2)m/s＝5m/s所以在空中滯留的時(shí)間為t＝eq\f(2v0y,g）＝eq\f（2×5，10）s＝1s,故C正確．］1．物理觀念：平拋運(yùn)動(dòng)、斜拋運(yùn)動(dòng)的定義．2．科學(xué)方法：（1)平拋運(yùn)動(dòng)的分解方法．（2)平拋運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論及應(yīng)用．1．做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，每秒的速度增量總是(）A．大小相等，方向相同 B．大小不等，方向不同C．大小相等，方向不同 D．大小不等，方向相同A[在平拋運(yùn)動(dòng)中速度的變化量Δv＝gΔt，所以每秒內(nèi)的速度變化量大小都等于9.8m/s，方向都是豎直向下,選項(xiàng)A正確．］2．斜拋運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)相比較，正確的是(）A．斜拋運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)，它的速度方向不斷改變,不可能是勻變速運(yùn)動(dòng)B．平拋運(yùn)動(dòng)是速度一直增大的運(yùn)動(dòng)，而斜拋運(yùn)動(dòng)是速度一直減小的運(yùn)動(dòng)C．做變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，加速度方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，當(dāng)加速度減小時(shí)，它的速度也減小D．無論是平拋運(yùn)動(dòng)還是斜拋運(yùn)動(dòng)，在任意相等時(shí)間內(nèi)的速度變化量都相等D［斜拋運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)都是只受重力作用，加速度恒為g的勻速曲線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤．平拋運(yùn)動(dòng)的速度一直增大,斜拋運(yùn)動(dòng)的速度是增大還是減小