2019版高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第2讲平抛运动学案

1、第2讲平抛运动o微知识对点练o知识梳理重温教材务实基础微知识i平抛物体的运动1 .定义将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动。2 .性质平抛运动是加速度为g的匀变速曲线运动,轨迹是抛物线。微知识2平抛运动的规律以抛出点为原点，以水平方向（初速度昧方向）为x轴，以竖直向下的方向为y轴建立平面直角坐标系，则1 .水平方向做匀速直线运动,速度vx="，位移x=Vot。2 .竖直方向12做自由洛体运动,速度Vy=gt,位移y=-gt。（1）合速度v=小:+V=，v2+g2t2,方向与水平方向夹角为0,则tan0="=如。VoVo（2）合位移

2、s='x2+y2=Vot2+2gt22,方向与水平方向夹角为a,则tana_y_史x-2Vo°微知识3斜抛运动1 .定义将物体以一定的初速度沿斜向上或斜向下方向抛出,物体仅在重力作用下所做的运动叫做斜抛运动。2 .斜抛运动的性质斜抛运动是加速度恒为重力加速度g的匀变速曲线运动,轨迹是抛物线。3 .处理方法斜抛运动可以看成是水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的竖直上抛或竖直下抛运动的合运动。基础诊断思维群析对点俄绿一、思维辨析（判断正误，正确的画“，”，错误的画“x”。）1 .平抛运动的轨迹是抛物线，速度方向时刻变化，加速度也时刻变化。（X）2 .做平抛运动的物体，在任意相等

3、的时间内速度的变化相同。（V）3 .斜抛运动和平抛运动都是匀变速曲线运动。（V）4 .做平抛运动的物体初速度越大，水平位移越大。（X）5 .平抛运动的时间由下落高度决定。（V）二、对点微练1 .（对平抛运动的理解）做平抛运动的物体，每秒的速度增量总是（）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，方向相同解析因为平抛运动的运动形式为匀变速曲线运动，其加速度是恒定不变的，即速度的变化率也恒定不变，再根据平抛运动的特点：水平方向做匀速运动，竖直方向做自由落体运动，合外力为重力，合加速度为重力加速度，故每秒速度的增量大小恒定不变，方向沿竖直方向，A项正确。答案A2

4、 .（对斜抛运动的理解）做斜上抛运动的物体，到达最高点时（）A.速度为零，加速度向下B,速度为零，加速度为零C.具有水平方向的速度和竖直向下的加速度D.具有水平方向的速度和加速度解析斜上抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直上抛运动。因物体只受重力，且方向竖直向下，所以水平方向的分速度不变，竖直方向上的加速度也不变，所以只有C项正确。答案C3 .（平抛运动的规律）以速度V0水平抛出一小球，不计空气阻力，从抛出时刻开始计时，经ti时间小球到达竖直分速度与水平分速度大小相等的A点，经12时间小球到达竖直分位移与水平分位移大小相等的B点，下列判断正确的是（）A. ti、12的大小与vo的大小无

5、关B. t2=2tiC. A、B两点速度大小之比为1:25v22gD. A、B两点的高度差为笠一一一一Vo12一一2V0解析到达A点时，由vo=gti可得，=5到达B点时，由v°t2=gt2可得t2=-g；vo越大，11、12越大，且12=2ti,A项错误，B项正确；va=q2v°,vb=.v0+2vo5Vo,2c2-2_Vo2vo3vo_2g'g2gC项错误；hi=丁，h2=，则两点的高度差为,D项错误。o微考点悟方法o见学生用书Po56微考点i平抛运动的规律和应用核|心|微|讲1 .飞行时间：由t=寸gh知,时间取决于下落高度h,与初速度V0无关。2h2 .水平

6、射程：x=V0t=V0g,即水平射程由初速度Vo和下落(Wj度h共同决定，与其他因素无关。3 .落地速度：v=vX+=.v2+2gh,以0表示落地速度与x轴正方向间的夹角，有Vy'2ghtan9=",所以洛地速度只与初速度V0和下洛图度h有关。VxVo4 .几个有用的结论(1)做平抛运动的物体，在相同时间内速度的变化量都相等，即Av=gAt,方向竖直向下。(2)做平抛运动的物体，在任一位置Rx,y)的瞬时速度的反向延长线与x轴交点A的x一横坐标为2，如图所不。(3)做平抛运动的物体，在任一位置速度偏向角e与位移偏向角a的关系为tane=2tana。典|例|微|探2h和h,将两

7、()【例1】如图所示，A、B两个小球在同一竖直线上，离地高度分别为球水平抛出后，两球落地时的水平位移之比为1：2,则下列说法正确的是A. A、B两球的初速度之比为1:4B. A、B两球的初速度之比为1:2C.若两球同时抛出，则落地的时间差为水平位移x由初速度V0和高度h共同决定。1 ： 2cB项错误；若两球同时抛出，则落地的时间差为D项正确。球同时落地，则两球抛出的时间差也为D.若两球同时落地，则两球抛出的时间差为【解题导思】(1)做平抛运动的物体在空中运动时间由什么来决定?答：由1=g知运动时间t由高度h决定，与初速度无关。(2)做平抛运动的物体的水平方向的位移由什么决定？答案D技巧点拨“化

8、曲为直”思想在平抛运动中的应用根据运动效果的等效性，利用运动分解的方法，将其转化为我们所熟悉的两个方向上的直线运动：(1)水平方向的匀速直线运动。(2)竖直方向的自由落体运动。题|组|微|练1 .如图所示，在M点分别以不同的速度将两个小球水平抛出，两小球分别落在水平地面上的P点、Q点。已知O点是M点在地面上的竖直投影，OP：降1：3,且不考虑空气阻力)的影响，下列说法中正确的是(1 ： 31 ： 41 ： 31 ： 4A.两小球的下落时间之比为B.两小球的下落时间之比为C.两小球的初速度大小之比为D.两小球的初速度大小之比为解析两球的抛出高度相同，故下落时间相同，故A、B项错误；两小球的水平位

9、移分别为O可口OQ故水平位移之比为1：4,故由x=vt可知两小球的初速度之比为1：4,故D项正确，C项错误。答案D2 .如图所示，在竖直放置的半圆形容器的中心O点分别以水平初速度vi、V2抛出两个小球（可视为质点），最终它们分别落在圆弧上的A点和B点，已知OA与OB互相垂直，且OA入Vi.与竖直方向成a角，则两小球初速度之比一为（）V2A. tan aC. tan a'tan aB. cos aD. cos a jcos a解析 两小球被抛出后都做平抛运动,设容器半径为 R两小球运动时间分别为t1、t2,对 A球：FSin a=viti, RDosa=：gt2;对 B球:R?os a

10、= V2t 2, Fsin a2,解四式可得Vi=tanV2a ytan a ,C项正确。答案C微考点2斜面上的平抛运动核|心|微|讲斜面上的平抛运动问题是一种常见的题型，在解答这类问题时除要运用平抛运动的位移和速度规律，还要充分运用斜面倾角，找出斜面倾角同位移和速度与水平方向夹角的关系，方法内容斜面总结经过3s落到斜坡上的A点。已知O点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角e=37°,运动员的质量mr50kg。不计空气阻力(sin37°=0.6,cos37°=0.8;g取10m/s2)。求：(1)A点与O点的距离L。(2)运动员离开O点时的速度大小。(3)运动员从O点

11、飞出开始到离斜坡距离最远所用的时间。【解题导思】(1)题中“经过3s落到斜坡上的A点”，是要告诉我们什么条件？答：合位移方向沿OA方向。(2)第(3)问中“离斜坡距离最远”是已知了位移的方向还是速度的方向答：速度方向。解析(1)运动员在竖直方向做自由落体运动，有Lsin37。=2gt2,L=焉。=75m。sNSIII3，(2)设运动员离开O点时的速度为V。，运动员在水平方向的分运动为匀速直线运动，有Lcos37°=vet,即V0=Lcos37t=20 m/s。(3)解法一：运动员的平抛运动可分解为沿斜面方向的匀加速运动(初速度为v°cos37°、加速度为gsin3

12、7°)和垂直斜面方向的类竖直上抛运动(初速度为v°sin37°、加速度为gcos37°)。当垂直斜面方向的速度减为零时，运动员离斜坡最远，有v°sin37°=gcos37°t,解得t=1.5s。解法二：当运动员的速度方向平行于斜坡或与水平方向成37。角时，运动员离斜坡最一一gt还，有v=tan37,t=1.5s。答案(1)75m(2)20m/s(3)1.5s3.（多选）将一小球以水平速度 落到斜面上的A点，不计空气阻力,V0=10m/s从O点向右抛出，经1.73s小球恰好垂直g=10m/s2,B点是小球做自由落体运动在斜面上

13、的落点，如图所示，以下判断正确的是（）A.斜面的倾角约是30°B.小球的抛出点距斜面的竖直高度约是15mAB的中点P的上方C.若将小球以水平速度v。'=5m/s向右抛出，它一定落在D.若将小球以水平速度V0' = 5 m/s向右抛出，它一定落在AB的中点P处解析 设斜面倾角为 0 ,对小球在A点的速度进行分解有V0tan 0 =t, gt解得0 30° ,一-，一.12A项正确；小球距过A点水平面的距离为h=-gt2-15m,所以小球的抛出点距斜面的竖直高度肯定大于15m,B项错误；若小球的初速度为v'0=5m/s,过A点做水平面，小球落到水平面的水

14、平位移是小球以初速度V0=10m/s抛出时的一半，延长小球运动的轨迹线，得到小球应该落在PA之间，C项正确，D项错误。答案AC4.如图所示，小球A位于斜面上，小球B与小球A位于同一高度，现将小球AB分别以V1和V2的速度水平抛出，都落在了倾角为45。的斜面上的同一点，且小球B恰好垂直打到斜面上，则V1：丫2为（）A.3：2B.2：1C.1：1D.1：2x解析两小球下洛图度相同，故飞行时间相同，由平抛运动的规律可知，对于A球：y=V1t_.V2-一=1，对于B球：=1，由两式解得，V1：V2=1：2,故应选D项。,2gt答案D微考点3平抛运动中的临界问题核|心|微|讲分析平抛运动中的临界问题时一

15、般用极限分析的方法，即把要求解的物理量设定为极大或极小，让临界问题突显出来，找到产生临界的条件，必要时画出轨迹示意图。典|例|微|探【例3】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ho(1)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。若打在探测屏AB两点的微粒的动能相等，求L与h的关系。【解题导思】(1)打在A点的微粒的水平位移和竖直位移分别为多少？答：水平位移为L,竖直位移为h。(2)打在B点的

16、微粒的水平位移和竖直位移分别为多少？答：水平位移为L,竖直位移为2h。解析(1)打在探测屏AB中点的微粒下落的高度3122hi=2gt,(2)打在B点的微粒初速度V1=7；2h=1gt2,t12v= L同理，打在A点的微粒初速度V2= L2b能被屏探测到的微粒初速度范围:gw vw L 4h2g? 612.12(3)由功能关系2mv+mghi=2mv+2mgh氢代入式得L= 2泛h。答案(3) L=2p【反思总结】求解平抛运动中的临界问题的三个关键点：1 .确定运动性质一一匀变速曲线运动。2 .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。3

17、.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。题|组|微|练5. 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Li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3ho不计空气的作用，重力加速度大小为g,若乒乓球的发射速率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的取值范围是（）解析当乒乓球恰好能落到球台角上时发射速度最大，有Vma）tl=/l?+¥2,2gt?=A.B.定与v的大小有关 定与v

18、的大小无关gh/tan 9t与v无关D.当v小于gh/tan 0t与v有关解析球有可能落在斜面上,也有可能落在水平面上， 可用临界法求解, h12落在斜面与水平面的交点处，则满足tonj =vt, h = 2gt2,联立可得如果小球恰好时'小球落在斜面上'x=vt ' y=2gt2' X- =tan九联立可得t=T'即与v有关'故选项C D正确。答案 CD:专讲一看彝版岬微专脑提素养见学生用书P058类平抛运动的分析济素能培养1 .类平抛与平抛的区别平抛只受与初速度垂直的重力，a= g,类平抛受到的是与初速度垂直的合外力且为恒力,2 .求解方法（

19、1）常规分解法：将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方互不影响，且与合运动具有向（即沿合外力的方向）的匀加速直线运动。 两分运动彼此独立, 等时性。1 /4L2+L2g一一3儿解得Vmax=57豆。当乒乓球平行球台边缘运动且刚过网时为最小速度，有2 6hLi12LigAVmint2=,2gt2=2h,解得Vmin=.'D项正确。答案D6.（多选）如图所示，一高度为h的光滑水平面与一倾角为0的斜面连接，一小球以速t()度v从平面的右端P点向右水平抛出，则小球在空中运动的时间(2)特殊分解法：对于有些问题，可以过抛出点建立适当的直角坐标系，将加速度a分解为ax、ay,

20、初速度V0分解为vx、vy,然后分别在x、y方向上列方程求解。像补经典考题如图所示的光滑斜面长为l,宽为b,倾角为0,一物块(可看成质点)沿斜面左上方顶点P水平射入，恰好从底端Q点离开斜面，求：物块由P运动到Q所用的时间t。(2)物块由P点水平入射时的初速度大小voo物块离开Q点时速度的大小v。解析(1)沿水平方向有b=v0t,沿斜面向下的方向有m(sin8=maov=业2+at。结合(2)解得o对法对题1.在地球表面某高度处以一定的初速度水平抛出一个小球，测得水平射程为x,在另一星球表面以相同的水平速度抛出该小球，需将高度降低一半才可以获得相同的水平射程。忽略一切阻力。设地球表面重力加速度为

21、g,该星球表面的重力加速度为g',则于为()1 、J2A.2B.yC.,2D.2解析 在地球表面做平抛运动的时间2hvoh面重力加速度为g=y；在另一星球表面做平抛运动的时间t'=、&,水平射程为hv2g=v0t=V0/g_;一，此星球表面的重力加速度g=X，则g-=2，选项D正确。答案D2.在光滑的水平面内，一质量m=1kg的质点以速度V0=10m/s沿x轴正方向运动，经过原点后受一沿y轴正方向(竖直方向)的恒力F=15N作用，直线OA与x轴成a=37°,如图所示曲线为质点的轨迹图(g取10m/s：sin37°=0.6,cos37°=0.

22、8),求：(1)如果质点的运动轨迹与直线OAf交于P点，质点从O点到P点所经历的时间以及P点的坐标。(2)质点经过P点时的速度大小。解析(1)质点在水平方向上无外力作用做匀速直线运动，竖直方向受恒力F和重力mg作用做匀加速直线运动。Fmg151022由牛顿第二te律得a=m-=1m/s=5m/s。设质点从O点到P点经历的时间为t,P点坐标为(xp,yP),则.1.2xp=V0t,yp=2at。又tana=7,联立解得Xpt=3s,Xp=30m,yp=22.5m。(2)质点经过P点时沿y轴正方向的速度vy=at=15m/s。故P点的速度大小vp=v0+v；=5亚3m/s。答案(1)3sR30m,

23、22.5m)(2)5.13m/s应用二二辑考珞提技能O"见学生用书P0591.有A、B两小球，B的质量为A的两倍。现将它们以相同速率沿同一方向抛出，不计空气阻力。图中为A的运动轨迹，则B的运动轨迹是()型一I/A.C.解析由于不计空气阻力，因此小球以相同的速率沿相同的方向抛出，在竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向的初速度相同，加速度为重力加速度，水B球的运动轨迹与 A球的一样，A项平方向的初速度相同，因此两小球的运动情况相同，即正确。2.如图所示，从某高度水平抛出一小球，经过时间t到达地面时，速度与水平方向的答案A夹角为A.B.小球水平抛出时的初速度大小为gttan 0小球在t时间内的位移方向与水平方向的夹角为e_2e,不计空气阻力，重力加速度为go下列说法正确的是（）“,gt _L 解析由tan 8=一可得小球平抛的初速度大小Vo3枭小项错误；由由1.2h 5gta = =XVotC.若小球初速度增大，则平抛运动的时间变长D.若小球初速度增大，则e