2.2平拋運動課件高一下學期物理

第2章

拋體運動2.2平拋運動多數(shù)情況下，拋出去的物體做曲線運動。在射箭運動中，若運動員將箭頭正對靶心水平射出，這支箭在離弦后做直線運動還是曲線運動?最終能否射中靶心?要分析解決這些問題，需要用到平拋運動的相關(guān)知識。1什么是平拋運動平拋運動的定義01物體以一定的初速度沿水平方向拋出，只在重力作用下所做的運動，稱為平拋運動(horizontalprojectilemotion)。比如，用力推一下水平桌面上的小球，小球在桌面上運動，直至以一定的初速度沿水平方向飛出不考慮空氣阻力的作用，小球飛出后所做的運動就是平拋運動

(圖2－10)。平拋運動在體育運動項目中很常見。比如，網(wǎng)球運動員舉拍沿水平方向用力擊球，球離開球拍后在重力的作用下劃出一條拋物線，向?qū)Ψ綀龅仫w去，這時球的運動可近似視為平拋運動(圖2－11)。特點：①水平初速度②只受重力作用加速度恒為g③勻變速曲線運動如何研究平拋運動呢？運動的分解初速度受力情況運動情況水平方向豎直方向v0

不受外力0重力勻速直線運動自由落體運動將平拋運動分解到水平與豎直方向，分析各分運動的特點。如何分解平拋運動？平拋運動在豎直方向上可以分解為自由落體運動驗證一：平拋運動豎直方向是自由落體驗證二：平拋運動水平方向是勻速直線運動平拋運動在水平方向上可以分解為勻速直線運動豎直方向：水平方向：自由落體勻速直線時間平拋運動的規(guī)律實驗與探究研究平拋運動(1)通過如圖2－12(a)所示的平拋運動演示器來研究平拋運動。用小錘擊打彈性金屬片C，球A沿水平方向飛出，做平拋運動。與此同時，與球A相同的球B被松開做自由落體運動。改變實驗裝置離地面的高度，多次實驗，兩球總是同時落地。在同一高度改變小錘擊打的力度，使球A的平拋初速度大小不同，多次實驗，兩球也總是同時落地。這說明做平拋運動的球A在堅直方向上的運動情況與球B相同，為自由落體運動。(2)在如圖2－12(b)所示的裝置中，M、N是兩個完全相同的軌道，軌道未端都與水平方向相切。其中，軌道N的末端與光滑水平面相切，軌道M通過支架固定在軌道N的正上方。將小鐵球P、O分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩球以相同的初速度v0

同時通過軌道M、N的末端，發(fā)現(xiàn)兩球同時到達E處，發(fā)生碰撞。改變軌道M在軌道N上方的高度，再進行實驗，結(jié)果兩球也總是發(fā)生碰撞。這說明做平拋運動的P球在水平方向上的運動情況與Q球相同為勻速直線運動。為了對平拋運動有更深入的認識，可用頻閃照相拍攝小球的運動。圖2－13是兩個小球同時開始分別做自由落體運動和平拋運動的頻閃照片。平拋運動的位移與速度01從照片上可以看出，兩個小球在同一時刻的高度相同，表明做平拋運動的小球在豎直方向上的運動規(guī)律與自由落體運動相同。進一步分析表明，小球在水平方向上的運動是勻速直線運動。因此，平拋運動可以分解為沿水平方向的勻速直線運動和沿豎直方向的自由落體運動。既然平拋運動可視為水平方向的勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動的合運動，我們就可以運用運動的合成與分解，確定平拋物體在任一時刻的位置和速度。以拋出點為坐標原點，初速度方向為x軸正方向，重力方向為y軸的正方向，建立平面直角坐標系(圖2－14)。在這個坐標系中，加速度方向與y軸正方向相同。根據(jù)勻速直線運動和自由落體運動的規(guī)律，可以得到物體在任意時刻的位置坐標，即x＝v0t

還可得到物體在任意時刻的分速度和速度，即vx

＝v0vy

＝gt由此可得

設速度的方向與水平分速度vx

的方向成θ角，則

能在熟悉情境中運用拋體運動模型解決問題；

能對平拋運動等問題進行分析推理，能體會將復雜運動分解為簡單運動的物理思想;能用與拋體運動規(guī)律相關(guān)的證據(jù)說明結(jié)論并作出解釋；能從不同角度分析解決拋體運動問題?！茖W思維問題與思考圖2－15為一探究小組成員探究平拋運動的情景。他在同一位置以不同的初速度先后水平拋出三個小球。請討論：根據(jù)上述探究活動能否得出下列結(jié)論?(1)在相同的高度，以大小不同的初速度水平拋出的小球，初速度越大，拋出點到落地點的水平距離越遠；(2)在高度不變的情況下，水平初速度的大小并不影響平拋物體在堅直方向上的運動；(3)平拋運動過程經(jīng)歷的時間完全由拋出點到落地點的堅直高度決定，與拋出時初速度的大小無關(guān)。典例11.某同學在同一位置以不同的初速度先后水平拋出3個小球。(1)小球落地的時間？是否會受初速度影響？

下落時間與初速度無關(guān)獨立性(2)初速度分別為3m/s、4m/s、5m/s時水平位移？3m、4m、5m等時性(3)初速度為5m/s時小球的位移是多少？

等效性平拋運動重要推論02速度偏轉(zhuǎn)角α與位移偏轉(zhuǎn)角θ有什么關(guān)系？經(jīng)過時間t后運動到P點。速度偏轉(zhuǎn)角正弦值是位移偏轉(zhuǎn)角的兩倍經(jīng)過時間t后運動到P點。速度的反向延長線與水平位移的交點位置在哪？α速度反向延長線與水平位移交點A為水平位移中點在一次軍事演習中，一架裝載軍用物資的飛機，在距地面500m的高處以50m/s的水平速度飛行。為了把軍用物資準確地投擲到地面目標位置，飛行員應在距目標水平距離多遠處投放物資?(取重力加速度g＝10m/s2，不計空氣阻力)典例2分析如圖2－16所示，從飛機上投放的物資在離開飛機瞬間具有與飛機相同的水平速度。因為其在下落過程中只受重力作用，所以離開飛機后的物資做平拋運動。題目中已知水平速度，求水平距離，需要確定物資在水平方向的運動時間，該時間與豎直方向的運動時間相同，可根據(jù)題目中給出的高度求出。

設投放物資處到地面目標位置的水平距離為s，由于物資在水平方向做勻速運動，則s＝v0t＝50×10m＝500m，即飛行員應在距地面目標位置水平距離為500m遠的地方投放物資。思考與討論要使軍用物資準確地落到目標位置，需在飛機到達目標位置上空前投放。提前的時間和水平距離分別由哪些因素決定?若將飛鏢或箭正對靶心水平射出，能夠命中靶心嗎?對于平拋運動問題，一般可從位移關(guān)系和速度關(guān)系求解。抓住平拋運動(合運動)與水平分運動、堅直分運動經(jīng)過的時間相等這一點，往往是解決問題的關(guān)鍵。策略方法平拋運動的問題中不僅會涉及位移關(guān)系，有時還會涉及速度關(guān)系。如圖2－17所示，在摩托車賽道上，水平路面的前方有一個壕溝，壕溝兩側(cè)高度差為0.8m，水平間距為5m。知識拓展若忽略空氣阻力，取重力加速度g＝10m/s2，摩托車水平飛出的速度至少要多大才能越過這個壕溝?摩托車剛好越過壕溝時速度方向與水平方向的夾角是多大?課堂練習1.取兩個形狀、大小盡量相同的山楂A、B，將山楂B夾在拇指與彎曲的食指之間，山楂A放在中指上，使兩山楂盡量處于同一高度，如圖所示。用食指彈擊放在中指上的山楂A，山楂A沿水平方向拋出，山楂B同時被釋放，自由下落。它們是否會同時落地?動手做一做，看看與你的判斷是否相同，并說明其中的道理。

解：由題意可知，山橙A被彈出后做平拋運動，山橙B同時做自由落體運動，兩者在豎直方向的運動相同，均為自由落體運動，則兩個山將同時落地。2.一架飛機沿水平方向勻速飛行，從飛機上每隔1s投放一件物品，先后共投放四件相同的物品。如果不計空氣阻力，這四件物品在空中任何時刻總在飛機正下方的豎直線上，且落地點是等間距的。請判斷這種說法是否正確，并說明理由。解：勻速飛行的飛機上投下的物品做平拋運動，平拋運動的初速度等于飛機飛行的速度。而平拋運動在水平方向上做勻速直線運動，所以物品在落地前物體的水平位移都等于飛機的水平位移，即都處于飛機的正下方，在空中排成一條豎直線。落地后的落地點是等間距的，均為?x＝v0?t。3.關(guān)于平拋物體的運動，下列說法正確的是()A.平拋運動是物體只在重力作用下的運動B.平拋運動是物體不受任何外力作用的運動C.做平拋運動的物體在水平方向初速度為0D.做平拋運動的物體在豎直方向初速度為0AD4.某實驗小組成員站在高處沿水平方向拋出一物體。已知拋出時物體距地面5m，物體落到地面時的水平位移為9m。取重力加速度g＝10m/s2，不計空氣阻力，求物體拋出時水平速度的大小。

5.以30m/s的初速度水平拋出一個物體，經(jīng)過一段時間后，物體的速度方向與水平方向成30°角。取重力加速度g＝10m/s2，不計空氣阻力，求此時物體相對于拋出點的水平位移和豎直位移。

6.如圖所示，兩支步槍先后在同一位置沿水平方向各射出一顆子彈，打在100m遠處的靶子上，兩彈孔在豎直方向相距5cm，其中A為甲槍的子彈孔，B為乙槍的子彈孔。(1)哪支槍射出的子彈速度較大?為什么?(2)若甲槍子彈射出時的速度為500m/s，取重力加速