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第四章曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)第2講拋體運(yùn)動(dòng)課標(biāo)要求1.通過(guò)實(shí)驗(yàn),探究并認(rèn)識(shí)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。2.會(huì)用運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法分析平拋運(yùn)動(dòng)。3.體會(huì)將復(fù)雜運(yùn)動(dòng)分解為簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的物理思想。4.能分析生產(chǎn)生活中的拋體運(yùn)動(dòng)??键c(diǎn)一平拋運(yùn)動(dòng)的理解及應(yīng)用考點(diǎn)二有約束條件的平拋運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)三平拋運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題內(nèi)容索引課時(shí)測(cè)評(píng)考點(diǎn)四斜拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題考點(diǎn)一平拋運(yùn)動(dòng)的理解及應(yīng)用1.平拋運(yùn)動(dòng)(1)定義:將物體以一定的初速度沿______方向拋出,物體只在______作用下的運(yùn)動(dòng)。(2)性質(zhì):平拋運(yùn)動(dòng)是加速度為g的________曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡是________。(3)研究方法:①水平方向:__________運(yùn)動(dòng);②豎直方向:__________運(yùn)動(dòng)。知識(shí)梳理水平重力勻變速拋物線(xiàn)勻速直線(xiàn)自由落體2.基本規(guī)律如圖所示,以?huà)伋鳇c(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),以初速度v0方向(水平方向)為x軸正方向,豎直向下為y軸正方向。(2022·廣東高考·改編)如圖所示,在豎直平面內(nèi),截面為三角形的小積木懸掛在離地足夠高處,一玩具槍的槍口與小積木上P點(diǎn)等高且相距為L(zhǎng)。當(dāng)玩具子彈以水平速度v從槍口向P點(diǎn)射出時(shí),小積木恰好由靜止釋放,子彈從射出至擊中積木所用時(shí)間為t。不計(jì)空氣阻力。判斷下列關(guān)于子彈的說(shuō)法正誤:(1)玩具子彈的運(yùn)動(dòng)是平拋運(yùn)動(dòng)。
()(2)玩具子彈的初速度大小大于
。
()(3)玩具子彈擊中小積木的位置在P點(diǎn)的上方。
()(4)在相同的時(shí)間內(nèi)玩具子彈與小積木的速度變化量相同。
()高考情境鏈接√××√1.平拋運(yùn)動(dòng)四個(gè)基本特點(diǎn)核心突破飛行時(shí)間由t=
知,飛行時(shí)間取決于下落高度h,與初速度v0無(wú)關(guān)。水平射程x=v0
,即水平射程由初速度v0和下落高度h共同決定,與其他因素?zé)o關(guān)。落地速度v=
,落地速度也只與初速度v0和下落高度h有關(guān)。速度改變量
任意相等時(shí)間間隔Δt內(nèi)的速度改變量Δv=gΔt相同,方向恒為豎直向下,如圖所示。注意:平拋運(yùn)動(dòng)中任意相等時(shí)間間隔Δt內(nèi)的速率改變量一定不相等。2.兩個(gè)重要推論(1)平拋運(yùn)動(dòng)的物體在任意時(shí)刻(任意位置處)的速度偏向角θ與位移偏向角α的關(guān)系一定滿(mǎn)足:tanθ=2tanα。推導(dǎo):→tanθ=2tanα(2)平拋運(yùn)動(dòng)的物體在任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線(xiàn)與初速度方向的延長(zhǎng)線(xiàn)的交點(diǎn)一定通過(guò)對(duì)應(yīng)水平位移的中點(diǎn),即xB=
。推導(dǎo):(2022·全國(guó)甲卷)將一小球水平拋出,使用頻閃儀和照相機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝,頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光。某次拍攝時(shí),小球在拋出瞬間頻閃儀恰好閃光,拍攝的照片編輯后如圖所示。圖中的第一個(gè)小球?yàn)閽伋鏊查g的影像,每相鄰兩個(gè)球之間被刪去了3個(gè)影像,所標(biāo)出的兩個(gè)線(xiàn)段的長(zhǎng)度s1和s2之比為3∶7。重力加速度大小取g=10m/s2,忽略空氣阻力。求在拋出瞬間小球速度的大小。例1答案:頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光,每相鄰兩個(gè)球之間被刪去3個(gè)影像,故相鄰兩球的時(shí)間間隔為t=4T=0.05×4s=0.2s設(shè)拋出瞬間小球的速度為v0,每相鄰兩球間的水平方向上的位移為x,豎直方向上的位移分別為y1、y2,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)位移公式有x=v0ty1=gt2=
×10×0.22m=0.2m令y1=y(tǒng),則有y2=3y1=3y已標(biāo)注的線(xiàn)段s1、s2分別為s1=則有整理得x=故在拋出瞬間小球的速度大小為v0=對(duì)點(diǎn)練1.(2023·全國(guó)甲卷)一同學(xué)將鉛球水平推出,不計(jì)空氣阻力和轉(zhuǎn)動(dòng)的影響,鉛球在平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A.機(jī)械能一直增加B.加速度保持不變C.速度大小保持不變D.被推出后瞬間動(dòng)能最大√鉛球做平拋運(yùn)動(dòng),僅受重力作用,故機(jī)械能守恒,A錯(cuò)誤;鉛球的加速度恒為重力加速度,B正確;鉛球做平拋運(yùn)動(dòng),水平方向速度不變,豎直方向做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成可知鉛球速度變大,則動(dòng)能越來(lái)越大,C、D錯(cuò)誤。故選B。對(duì)點(diǎn)練2.(多選)如圖所示,x軸在水平地面上,y軸沿豎直方向。圖中畫(huà)出了從y軸上不同位置沿x軸正方向水平拋出的三個(gè)小球a、b和c的運(yùn)動(dòng)軌跡。小球a從(0,2L)處拋出,落在(2L,0)處;小球b、c從(0,L)處拋出,分別落在(2L,0)和(L,0)處。不計(jì)空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是A.b和c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同B.a(chǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是b的兩倍C.a(chǎn)和b的加速度相同D.b的初速度是c的兩倍√√√b、c拋出時(shí)的高度相同,且小于a拋出時(shí)的高度,根據(jù)h=gt2得t=
,可知b、c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,a的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是b的運(yùn)動(dòng)時(shí)間的
倍,A正確,B錯(cuò)誤;由于a和b都做平拋運(yùn)動(dòng),只受豎直方向的重力作用,故a和b的加速度相同,C正確;b、c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,b的水平位移是c的水平位移的兩倍,則b的初速度是c的兩倍,D正確。返回考點(diǎn)二有約束條件的平拋運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)的物體一般是落到水平地面上,如果落點(diǎn)不在地面上而是有一定的約束條件,如落到斜面上、圓弧面上、豎直面上、臺(tái)階面上等,由于約束條件的不同,處理方法會(huì)有所不同??枷?落點(diǎn)在斜面上
落點(diǎn)在斜面上的三種情境分析模型方法分解速度,構(gòu)建速度三角形,找到斜面傾角θ與速度方向的關(guān)系分解速度,構(gòu)建速度的矢量三角形分解位移,構(gòu)建位移三角形,隱含條件:斜面傾角θ等于位移與水平方向的夾角基本規(guī)律水平:vx=v0豎直:vy=gt合速度:v=方向:tanθ=水平:vx=v0豎直:vy=gt合速度:v=
方向:tanθ=水平:x=v0t豎直:y=
gt2合位移:s=
方向:tanθ=(2024·福建寧德高三月考)如圖所示,1、2兩個(gè)小球以相同的速度v0水平拋出。球1從左側(cè)斜面拋出,經(jīng)過(guò)時(shí)間t1落回斜面上,球2從某處拋出,經(jīng)過(guò)時(shí)間t2恰能垂直撞在右側(cè)的斜面上。已知左、右兩側(cè)斜面的傾角分別為α=30°、β=60°,則A.t1∶t2=1∶2 B.t1∶t2=1∶3C.t1∶t2=2∶1 D.t1∶t2=3∶1例2 √由題意可得,對(duì)球1,有tanα=
,對(duì)球2,有tanβ=
,又tanα·tanβ=1,聯(lián)立解得t1∶t2=2∶1,A、B、D錯(cuò)誤,C正確。考向2落點(diǎn)在圓弧面(或曲面)上
落點(diǎn)在曲面上的三種情境分析運(yùn)動(dòng)情景物理量分析在半圓內(nèi)的平拋運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)情景物理量分析小球恰好從圓柱體的Q點(diǎn)沿切線(xiàn)飛過(guò),此時(shí)半徑OQ垂直于速度方向,圓心角θ與速度的偏向角相等(多選)(2024·河北唐山模擬)如圖為一半圓形的坑,其中坑邊緣兩點(diǎn)A、B與圓心O等高且在同一豎直平面內(nèi),在圓邊緣A點(diǎn)將一小球以速度v1水平拋出,小球落到C點(diǎn),運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1;第二次從A點(diǎn)以速度v2水平拋出,小球落到D點(diǎn),運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2。不計(jì)空氣阻力,則A.v1<v2B.t1<t2C.小球落到D點(diǎn)時(shí),速度方向可能垂直圓弧D.小球落到C點(diǎn)時(shí),速度與水平方向的夾角一定大于45°例3 √√連接AC和AD,如圖所示,設(shè)AC和AD在豎直方向上的高度分別為hAC和hAD,由圖可知hAC>hAD,且由hAC=
,hAD=
,可得t1>t2,設(shè)AC和AD的水平方向上的長(zhǎng)度分別為xAC和xAD,則由xAC<xAD,xAC=v1t1,xAD=v2t2,可得v1<v2,故A正確,B錯(cuò)誤;若小球落到D點(diǎn)時(shí),速度方向垂直圓弧,則速度方向的反向延長(zhǎng)線(xiàn)通過(guò)圓心,由于O點(diǎn)不是水平位移的中點(diǎn),所以小球落到D點(diǎn)時(shí),速度方向不可能垂直圓弧,故C錯(cuò)誤;小球落到C點(diǎn)時(shí),設(shè)小球的位移偏轉(zhuǎn)角為α,即AC與水平方向的夾角為α,則有tanα=
=1,可得α=45°,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律,設(shè)小球的速度偏轉(zhuǎn)角為β,即小球落到C點(diǎn)時(shí)速度方向與水平方向的夾角為β,滿(mǎn)足tanβ=2tanα=2,說(shuō)明β一定大于45°,則速度與水平方向的夾角一定大于45°,D正確。故選AD??枷?落點(diǎn)在豎直面上對(duì)于落點(diǎn)在豎直面上的平拋運(yùn)動(dòng),如圖所示,如果從同一點(diǎn)平拋的物體,由于水平初速度v0不同,導(dǎo)致在同一豎直面上落點(diǎn)不同,但其水平位移d相同,根據(jù)t=
可知其運(yùn)動(dòng)時(shí)間t不相等。(2024·四川廣元模擬)如圖所示,某人從同一位置O點(diǎn)以不同的水平速度投出三枚飛鏢A、B、C,最后都插在豎直墻壁上,它們與墻面的夾角分別為60°、45°、30°,圖中飛鏢的方向可認(rèn)為是擊中墻面時(shí)的速度方向,不計(jì)空氣阻力,則下列說(shuō)法正確的是A.三只飛鏢做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度一定滿(mǎn)足vA0>vB0>vC0B.三只飛鏢擊中墻面的速度滿(mǎn)足vA>vB>vCC.三只飛鏢擊中墻面的速度一定滿(mǎn)足vA=vB=vCD.插在墻上的三只飛鏢的反向延長(zhǎng)線(xiàn)不會(huì)交于同一點(diǎn)例4 √飛鏢做平拋運(yùn)動(dòng),水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),有x=v0t。飛鏢擊中墻面的速度與豎直方向夾角的正切值為tanα=
,聯(lián)立解得v0=
,α越大,v0越大,故有vA0>vB0>vC0,故A正確;根據(jù)平行四邊形定則并結(jié)合幾何關(guān)系可得,飛鏢擊中墻面的速度v=
,故vA=vC>vB,故B、C錯(cuò)誤;飛鏢做平拋運(yùn)動(dòng),速度的反向延長(zhǎng)線(xiàn)通過(guò)水平分位移的中點(diǎn),而三只飛鏢水平分位移的中點(diǎn)相同,故插在墻上的三只飛鏢的反向延長(zhǎng)線(xiàn)一定交于同一點(diǎn),故D錯(cuò)誤。故選A??枷?落點(diǎn)在臺(tái)階面上落點(diǎn)在臺(tái)階面上的平拋運(yùn)動(dòng),由于上一層臺(tái)階的約束,對(duì)應(yīng)的平拋初速度一般有一個(gè)范圍;找出最小速度和最大速度對(duì)應(yīng)的水平位移和豎直位移是解決該類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵。如圖所示,一可看作質(zhì)點(diǎn)的小球從一臺(tái)階頂端以v0=4m/s的水平速度拋出,每級(jí)臺(tái)階的高度和寬度均為1m,如果臺(tái)階數(shù)足夠多,重力加速度g取10m/s2,則小球?qū)⑹紫嚷湓谂_(tái)階的標(biāo)號(hào)為A.1 B.2C.3 D.4例5 √設(shè)小球從拋出到落到臺(tái)階上經(jīng)歷的時(shí)間為t,則水平位移為x=v0t,豎直位移為y=
gt2,因?yàn)槊考?jí)臺(tái)階的高度和寬度均為1m,所以小球落在臺(tái)階上時(shí)水平位移與豎直位移的夾角小于等于45°,即
≤tan45°=1,代入數(shù)據(jù)解得t≥0.8s,相應(yīng)的水平位移x≥4×0.8m=3.2m,則臺(tái)階數(shù)n≥=3.2,可知小球拋出后首先落到標(biāo)號(hào)為4的臺(tái)階上,故選D。返回考點(diǎn)三平拋運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題1.平拋運(yùn)動(dòng)中臨界問(wèn)題的兩種常見(jiàn)情形(1)涉及物體的“最大位移”“最小位移”“最大初速度”“最小初速度”等問(wèn)題。(2)物體的速度方向恰好沿著“某一方向”。2.解題技巧:在題中找出有關(guān)臨界問(wèn)題的關(guān)鍵字,如“恰好不出界”“剛好飛過(guò)壕溝”“速度方向恰好與斜面平行”“速度方向與圓周相切”等,然后利用平拋運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的位移規(guī)律或速度規(guī)律進(jìn)行解題??枷?平拋運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題2023年8月27日,中國(guó)女排在2023年U21女排世錦賽中奪冠。如圖為排球比賽場(chǎng)地示意圖,其長(zhǎng)度為L(zhǎng),寬度為s,球網(wǎng)高度為h。現(xiàn)女排隊(duì)員在底線(xiàn)中點(diǎn)正上方沿水平方向發(fā)球,發(fā)球點(diǎn)高度為1.5h,排球做平拋運(yùn)動(dòng)(排球可看作質(zhì)點(diǎn),忽略空氣阻力),重力加速度為g,則排球A.能過(guò)網(wǎng)的最小初速度為
B.能落在界內(nèi)的最大位移為
C.能過(guò)網(wǎng)而不出界的最大初速度為
D.能落在界內(nèi)的最大末速度為
例6 √根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)規(guī)律x=v0t,y=
gt2,聯(lián)立可得y=
,剛能過(guò)網(wǎng)的條件為x=
,y=1.5h-h(huán)=0.5h,帶入軌跡方程可得最小初速度為v0=
,故A錯(cuò)誤;能落在界內(nèi)的最大位移是落在斜對(duì)角上,由幾何關(guān)系有smax=
,故B錯(cuò)誤;能過(guò)網(wǎng)而不出界落在斜對(duì)角上時(shí)有最大初速度,條件為x=
,y=1.5h,帶入軌跡方程可得最大初速度為v0max=
,故C正確;根據(jù)末速度的合成規(guī)律可知,能落在界內(nèi)的最大末速度為vmax=
=
,故D錯(cuò)誤。故選C。考向2平拋運(yùn)動(dòng)的極值問(wèn)題(2023·新課標(biāo)卷)將扁平的石子向水面快速拋出,石子可能會(huì)在水面上一跳一跳地飛向遠(yuǎn)方,俗稱(chēng)“打水漂”。要使石子從水面跳起產(chǎn)生“水漂”效果,石子接觸水面時(shí)的速度方向與水面的夾角不能大于θ。為了觀察到“水漂”,一同學(xué)將一石子從距水面高度為h處水平拋出,拋出速度的最小值為多少?(不計(jì)石子在空中飛行時(shí)的空氣阻力,重力加速度大小為g)例7答案:石子做平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),則有2gh=v可得落到水面上時(shí)的豎直速度vy=由題意可知
≤tanθ,即v0≥則石子拋出速度的最小值為返回考點(diǎn)四斜拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題1.定義:將物體以初速度v0__________或斜向下方拋出,物體只在______作用下的運(yùn)動(dòng)。2.性質(zhì):斜拋運(yùn)動(dòng)是加速度為g的________曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡是________。3.基本規(guī)律(1)以斜上拋運(yùn)動(dòng)的拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O,水平向右為x軸的正方向,豎直向上為y軸的正方向,建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xOy。知識(shí)梳理斜向上方重力勻變速拋物線(xiàn)(2)初速度可以分解為v0x=v0cosθ,v0y=v0sinθ。①在水平方向:位移:x=v0xt=(v0cosθ)t,速度:vx=v0x=v0cosθ。②在豎直方向:位移:y=v0yt-gt2=(v0sinθ)t-gt2,速度:vy=v0y-gt=v0sinθ-gt。
(2023·湖南高考·改編)如圖(a),我國(guó)某些農(nóng)村地區(qū)人們用手拋撒谷粒進(jìn)行水播種。某次拋出的谷粒中有兩顆的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖(b)所示,其軌跡在同一豎直平面內(nèi),拋出點(diǎn)均為O,且軌跡交于P點(diǎn)。判斷下列說(shuō)法的正誤:(1)兩顆谷粒都做斜上拋運(yùn)動(dòng)。
()(2)谷粒2在最高點(diǎn)的速度一定為零。
()(3)兩顆谷粒在P點(diǎn)相遇。
()(4)兩顆谷粒的運(yùn)動(dòng)都是勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
()高考情境鏈接×××√1.斜上拋運(yùn)動(dòng)的飛行時(shí)間、射高、射程(1)在最高點(diǎn)時(shí):vy=0,t=物體落回與拋出點(diǎn)同一高度時(shí),有y=0,飛行時(shí)間t總=(2)射高:Hm=(3)射程:xm=注意:當(dāng)θ=45°時(shí),射程xm最大。即初速度v0大小一定時(shí),沿θ=45°方向斜向上拋出時(shí),射程最大。核心突破2.逆向思維法處理斜拋問(wèn)題對(duì)斜上拋運(yùn)動(dòng)從拋出點(diǎn)到最高點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,可以逆向看成平拋運(yùn)動(dòng);分析完整的斜上拋運(yùn)動(dòng),還可根據(jù)對(duì)稱(chēng)性求解有關(guān)問(wèn)題。(2024·山東10月聯(lián)考)“跳一跳”小游戲模擬了斜拋運(yùn)動(dòng)。玩家通過(guò)按壓屏幕時(shí)間的長(zhǎng)短控制棋子跳動(dòng)的水平距離。某次游戲中,棋子從正方體平臺(tái)A上表面中心跳向正方體平臺(tái)B,初速度方向在過(guò)平臺(tái)A、B中心的豎直面內(nèi)。平臺(tái)的邊長(zhǎng)和平臺(tái)間距離均為L(zhǎng),空氣阻力不計(jì),棋子的大小忽略不計(jì),重力加速度為g(斜拋運(yùn)動(dòng)的軌跡關(guān)于通過(guò)最高點(diǎn)的豎直線(xiàn)對(duì)稱(chēng))。例8(1)若某次游戲中棋子上升的最大高度為H,求棋子從最高點(diǎn)落到平臺(tái)B上表面中心的時(shí)間;答案:棋子從最高點(diǎn)落到平臺(tái)B上表面中心的運(yùn)動(dòng)可視為平拋運(yùn)動(dòng),則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=(2)求(1)情形下,棋子落到平臺(tái)B上表面中心的速度與水平方向夾角的正切值;答案:棋子從最高點(diǎn)落到平臺(tái)B上表面中心時(shí)的豎直速度vy=水平速度vx=速度與水平方向夾角的正切值tanθ=(3)保持棋子初速度與水平方向夾角θ不變,為使棋子能落在平臺(tái)B上,求棋子初速度大小v的取值范圍。答案:若棋子落到平臺(tái)B的左邊緣,則v1cosθ·t1=1.5Lt1=解得v1=
若棋子落到平臺(tái)B的右邊緣,則v2cosθ·t2=2.5Lt2=解得v2=
則初速度的范圍為對(duì)點(diǎn)練1.某同學(xué)在練習(xí)投籃時(shí)將籃球從同一位置斜向上拋出,其中有兩次籃球垂直撞在豎直放置的籃板上,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,不計(jì)空氣阻力,關(guān)于這兩次籃球從拋出到撞擊籃板的過(guò)程A.兩次在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等B.兩次拋出時(shí)的速度相等C.第1次拋出時(shí)速度的水平分量小D.第2次拋出時(shí)速度的豎直分量大√將籃球的運(yùn)動(dòng)反向處理,即為平拋運(yùn)動(dòng)。由題圖可知,第2次運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的高度較小,所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短,故A錯(cuò)誤;平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),水平射程相等,由x=v0t可知,第2次拋出時(shí)水平分速度較大,第1次拋出時(shí)水平分速度較小,故C正確;平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng),第2次運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的高度較小,故第2次拋出時(shí)速度的豎直分量較小,故D錯(cuò)誤;水平分速度第2次大,豎直分速度第1次大,根據(jù)速度的合成可知,兩次拋出時(shí)的速度大小關(guān)系不能確定,故B錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)練2.(多選)(2022·山東高考)如圖所示,某同學(xué)將離地1.25m的網(wǎng)球以13m/s的速度斜向上擊出,擊球點(diǎn)到豎直墻壁的距離為4.8m。當(dāng)網(wǎng)球豎直分速度為零時(shí),擊中墻壁上離地高度為8.45m的P點(diǎn)。網(wǎng)球與墻壁碰撞后,垂直墻面速度分量大小變?yōu)榕銮暗?.75倍,平行墻面的速度分量不變。重力加速度g取10m/s2,網(wǎng)球碰墻后的速度大小v和著地點(diǎn)到墻壁的距離d分別為A.v=5m/s B.v=3m/sC.d=3.6m D.d=3.9m√√設(shè)網(wǎng)球飛出時(shí)的速度為v0,豎直方向v
=2g(H-h(huán)),代入數(shù)據(jù)得v0豎直=
m/s=12m/s,則v0水平=m/s=5m/s,網(wǎng)球到P點(diǎn)的水平距離x水平=v0水平t=v0水平·
=6m,根據(jù)幾何關(guān)系可得打在墻面上時(shí),垂直墻面的速度分量v0水平⊥=v0水平·=4m/s,平行墻面的速度分量v0水平∥=v0水平·
=3m/s,反彈后,垂直墻面的速度分量v水平⊥′=0.75·v0水平⊥=3m/s,則反彈后的網(wǎng)球速度大小為v=
m/s,網(wǎng)球落到地面的時(shí)間t′=s=1.3s,著地點(diǎn)到墻壁的距離d=v水平⊥′t′=3.9m,故B、D正確,A、C錯(cuò)誤。故選BD。返回課時(shí)測(cè)評(píng)1.如圖所示,兒童在公園里玩水槍?zhuān)站o槍桿保持水平,水源源不斷地沿水平方向射出。若槍口距地面高h(yuǎn),水從水槍的管口噴出的速度恒為v,管內(nèi)橫截面積為S,重力加速度為g,則水流穩(wěn)定后在空中的體積為A.Sv B.SvC.S D.S√以t表示水由管口處到落地所用的時(shí)間,有h=
gt2,單位時(shí)間內(nèi)噴出的水量為Q=Sv,空中水的總量應(yīng)為V=Qt,由以上各式得V=Sv,所以A正確,B、C、D錯(cuò)誤。2.(2023·廣東湛江二模)如圖所示,某同學(xué)在籃筐前某位置跳起投籃。籃球出手點(diǎn)離水平地面的高度h=1.8m?;@球離開(kāi)手的瞬間到籃筐的水平距離為5m,水平分速度大小v=10m/s,要使籃球到達(dá)籃筐時(shí),豎直方向的分速度剛好為零。將籃球看成質(zhì)點(diǎn),籃筐大小忽略不計(jì),忽略空氣阻力,取重力加速度大小g=10m/s2?;@筐離地面的高度為A.2.85m B.3.05mC.3.25m D.3.5m√籃球離開(kāi)手到籃筐的時(shí)間為t=
s=0.5s,要使籃球到達(dá)籃筐時(shí),豎直方向的分速度剛好為零,則有v
=2g(H-h(huán)),vy=gt,聯(lián)立解得H=3.05m,故選B。3.(多選)a、b兩個(gè)物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示,設(shè)它們拋出的初速度分別為va、vb,從拋出至碰到臺(tái)上的時(shí)間分別為ta、tb,則A.va>vb B.va<vbC.ta>tb D.ta<tb√√由題圖知,hb>ha,因?yàn)閔=
gt2,得t=
,所以ta<tb,又因?yàn)閤=v0t,且xa>xb,所以va>vb,選項(xiàng)A、D正確。4.(2024·河北唐山模擬)如圖甲為某農(nóng)場(chǎng)安裝的一種自動(dòng)澆水裝置,裝置可以簡(jiǎn)化為如圖乙所示的模型。農(nóng)田中央O點(diǎn)處裝有高度為h的豎直細(xì)水管,其上端安裝有長(zhǎng)度為l的水平噴水嘴。水平噴水嘴可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng),角速度為ω=
,出水速度v0可調(diào)節(jié),其調(diào)節(jié)范圍滿(mǎn)足ωl≤v0≤2ωl,重力加速度大小為g,忽略空氣阻力。則下列說(shuō)法正確的是A.自動(dòng)澆水裝置能灌溉到的農(nóng)田離O點(diǎn)最近距離為2lB.自動(dòng)澆水裝置能灌溉到的農(nóng)田離O點(diǎn)最遠(yuǎn)距離為C.自動(dòng)澆水裝置能灌溉到的農(nóng)田面積為4πl(wèi)2D.自動(dòng)澆水裝置能灌溉到的農(nóng)田面積為6πl(wèi)2√水在空中做平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向有h=gt2,解得t=
,水被噴出時(shí),水平方向同時(shí)具有兩個(gè)速度,沿徑向向外的出水速度v0,垂直徑向方向的水平速度v1=ωl,則水平方向的兩個(gè)位移分別為x0=v0t,x1=v1t=ωlt=
=l,其中x0的范圍滿(mǎn)足ωlt=l≤x0≤2ωlt=2l,根據(jù)幾何關(guān)系可知,自動(dòng)澆水裝置能灌溉到的農(nóng)田離O點(diǎn)最近距離為xmin=
,自動(dòng)澆水裝置能灌溉到的農(nóng)田離O點(diǎn)最遠(yuǎn)距離為xmax=
,故A錯(cuò)誤,B正確;自動(dòng)澆水裝置能灌溉到的農(nóng)田面積為S=
,故C、D錯(cuò)誤。故選B。5.如圖所示為某種水輪機(jī)的示意圖,水平管出水口的水流速度恒定為v0,當(dāng)水流沖擊到水輪機(jī)上某擋板時(shí),水流的速度方向剛好與該擋板垂直,該擋板的延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸O,且與水平方向的夾角為30°。當(dāng)水輪機(jī)圓盤(pán)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)后,擋板的線(xiàn)速度恰為沖擊該擋板的水流速度的一半,忽略擋板的大小,不計(jì)空氣阻力,若水輪機(jī)圓盤(pán)的半徑為R,則水輪機(jī)圓盤(pán)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為A.B.
C.D.√由幾何關(guān)系可知,水流沖擊擋板時(shí),水流的速度方向與水平方向成60°角,則有
=tan60°,所以水流速度為v=
=2v0,根據(jù)題意知被沖擊后的擋板的線(xiàn)速度為v′=
v=v0,所以水輪機(jī)圓盤(pán)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為ω=
,故B正確。6.如圖所示,窗子上、下沿間的高度H=1.6m,豎直墻的厚度d=0.4m,某人在距離墻壁L=1.4m、距窗子上沿h=0.2m處的
P點(diǎn),將可視為質(zhì)點(diǎn)的小物件以垂直于墻壁的速度v水平拋出,要求小物件能直接穿過(guò)窗口并落在水平地面上,不計(jì)空氣阻力,g=10m/s2。則可以實(shí)現(xiàn)上述要求的速度大小是A.2m/s
B.4m/s
C.8m/s
D.10m/s√小物件做平拋運(yùn)動(dòng),恰好擦著窗子上沿右側(cè)墻邊緣穿過(guò)時(shí)速度v最大,此時(shí)有L=vmaxt1,h=
,代入數(shù)據(jù)解得vmax=7m/s,小物件恰好擦著窗口下沿左側(cè)墻邊緣穿過(guò)時(shí)速度v最小,則有L+d=vmint2,H+h=
,代入數(shù)據(jù)解得vmin=3m/s,故v的取值范圍是3m/s≤v≤7m/s,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。7.(2024·河北保定模擬)如圖所示,某次跳臺(tái)滑雪訓(xùn)練中,運(yùn)動(dòng)員(視為質(zhì)點(diǎn))從傾斜雪道上端的水平平臺(tái)上以10m/s的速度飛出,最后落在傾角為37°的傾斜雪道上。重力加速度大小取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是A.運(yùn)動(dòng)員的落點(diǎn)距雪道上端的距離為18mB.運(yùn)動(dòng)員飛出后到雪道的最遠(yuǎn)距離為1.25mC.運(yùn)動(dòng)員飛出后距雪道最遠(yuǎn)時(shí)的速度大小為12.5m/sD.若運(yùn)動(dòng)員水平飛出時(shí)的速度減小,則他落在雪道上的速度方向?qū)⒏淖儭谈鶕?jù)平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知,x=v0t,y=
gt2,tan37°=
,聯(lián)立解得t=1.5s,則運(yùn)動(dòng)員的落點(diǎn)距雪道上端的距離為s=
=18.75m,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)運(yùn)動(dòng)員速度方向與傾斜雪道方向平行時(shí),距離傾斜雪道最遠(yuǎn),根據(jù)平行四邊形定則知,速度v=
=12.5m/s,選項(xiàng)C正確;運(yùn)動(dòng)員飛出后到雪道的最遠(yuǎn)距離為h=
=2.25m,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)運(yùn)動(dòng)員落在傾斜雪道上時(shí),速度方向與水平方向夾角的正切值tanα=2tan37°,即速度方向與水平方向的夾角是一定值,可知若運(yùn)動(dòng)員水平飛出時(shí)的速度減小,則他落在雪道上的速度方向不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8.(多選)(2022·河北高考)如圖,廣場(chǎng)水平地面上同種盆栽緊密排列在以O(shè)為圓心、R1和R2為半徑的同心圓上,圓心處裝有豎直細(xì)水管,其上端水平噴水嘴的高度、出水速度及轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度均可調(diào)節(jié),以保障噴出的水全部落入相應(yīng)的花盆中。依次給內(nèi)圈和外圈上的盆栽澆水時(shí),噴水嘴的高度、出水速度及轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度分別用h1、v1、ω1和h2、v2、ω2表示?;ㄅ璐笮∠嗤?,半徑遠(yuǎn)小于同心圓半徑,出水口截面積保持不變,忽略噴水嘴水平長(zhǎng)度和空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是A.若h1=h2,則v1∶v2=R2∶R1B.若v1=v2,則h1∶h2=C.若ω1=ω2,v1=v2,噴水嘴各轉(zhuǎn)動(dòng)一周,則落入每個(gè)花盆的水量相同D.若h1=h2,噴水嘴各轉(zhuǎn)動(dòng)一周且落入每個(gè)花盆的水量相同,則ω1=ω2√√根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得h=
gt2,R=vt,解得R=v
,可知若h1=h2,則
v1∶v2=R1∶R2,若v1=v2,則h1∶h2=
,故A錯(cuò)誤,B正確;若ω1=ω2,則噴水嘴各轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間相同,因v1=v2,出水口的橫截面積相同,可知單位時(shí)間內(nèi)噴出水的質(zhì)量相同,噴水嘴各轉(zhuǎn)動(dòng)一周?chē)姵龅乃肯嗤?,但因?nèi)圈上的花盆總數(shù)量較小,可知每個(gè)花盆得到的水量較多,故C錯(cuò)誤;設(shè)出水口橫截面積為S0,出水速度為v,若ω1=ω2,則噴水嘴各轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間相等,因h相等,則水落地的時(shí)間相等,則t=
相等,在圓周上單位時(shí)間內(nèi)單位長(zhǎng)度的水量為Q0==
,若噴水嘴各轉(zhuǎn)動(dòng)一周且落入每個(gè)花盆的水量相同,則ω1=ω2,故D正確。故選BD。9.(2024·江
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