高中物理53实验精品教案新人教版必修

1、53 试验：讨论平抛运动 精讲精练 学问点 1. 平抛运动的定义动. 将物体以肯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的运平跑运动的性质由于做平抛运动的物体只受重力的作用,由牛顿其次定律可知, 其加速度为g. 所以是匀变速运动； 又因重力与速度不在一条直线上,物体做曲线运动,所以,平抛运动是匀变速曲线运动,其轨迹是抛物线. 留意 : 做平抛运动的条件是只受重力作用和有水平初速度讨论平抛运动采纳运动分解的方法. 平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自由落体运动的合运动；故解决有关平抛运动的问题时 , 第一要把平抛运动分解为水平匀速直线运动和竖直自由落

2、体运动；然后分别运用两个分运动的规律去求分速度,分位移等,再合成得到平抛运动速度,位移等,这种处理问题的方法可以变曲线运动为直线运动,变复杂运动为简洁运动 , 使问题的解决得到简化 . 例 1 关于平抛运动 , 以下说法正确选项 A. 平抛运动是匀变速运动B. 平抛运动是变加速运动C. 任意两段时间内的加速度相同D. 任意两段相等时间内速度变化相同 思路分析 平抛运动的物体只受重力作用 , 故 a=g, 平抛运动是匀变速曲线运动 ,A 对, B 错,C对, 由于 a=g= v/t 得 v=gt, 任意相等两段时间内速度变化相同,D对 答案 ACD 总结 1. 匀变速运动是由合外力 加速度 恒定

3、打算的 . 2. a= v/t 如 a 恒定就在任意相等时间内速度变化量就相等,如 a 不恒定 , 就在任意相等时间内速度变化就不相等了 . 变式训练 1 关于平抛运动,以下说法正确选项 A. 平抛运动轨迹是抛物线,是匀变速运动B. 做平抛运动的物体的速度时刻转变,加速度也在变C. 平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动D. 落地时间由抛出点离地高度打算 答案 A C D 学问点 2 平抛运动的规律平抛运动可以看成是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动；以抛出点为原点 , 取水平方向为 x 轴, 正方向与初速度 v 0 的方向相同； 竖直方向为 y 轴

4、,正方向向下；物体在任一时刻 t 位置坐标 Px,y, 位移 s, 速度 vt 如图 的关系为 : O x vx v y vt y 1 速度公式 水平分速度 :v x=v0, 竖直分速度 :v y=gt. T 时刻平抛物体的速度大小和方向0: Vt=v2v2,tan =v y=gt/vxyv x2 位移公式 位置坐标 : 水平分位移 :x=v 0t, 竖直分位移 :y=gt2/2 y2,tan =y = xgt. t 时间内合位移的大小和方向:l=x22 v0由于 tan =2tan ,v t 的反向延长线与x 轴的交点为水平位移的中点3 轨迹方程 : 平抛物体在任意时刻的位置坐标y=移公式消

5、去t 可得 : gx2 或 x2=2 v2 0y 2v2 0gx 和 y 所满意的方程 , 叫轨迹方程 , 由位明显这是顶点在原点, 开口向下的抛物线方程,所以平抛运动的轨迹是一条抛物线. , 以 例 2 小球以初速度v 0水平抛出,落地时速度为v 1, 阻力不计 , 以抛出点为坐标原点水平初速度v0 方向为 x 轴正向 , 以竖直向下方向为y 轴正方向 , 建立坐标系1 小球在空中飞行时间t 2 抛出点离地面高度h 3 水平射程 x 4 小球的位移s x 是多少 . vy, 5 落地时速度v1 的方向 , 反向延长线与x 轴交点坐标 思路分析 1 如图在着地点速度v 1可分解为水平方向速度v

6、 0 和竖直方向分速度x 1 x x O s h vy v 0 v1 y 而 vy=gt 就 v12=v02+vy 2=v0 2+gt2可求 t=2 v 1g2 v 02 平抛运动在竖直方向分运动为自由落体运动h=gt2/2=g 212 v 12 v 0=2 v 122 v 0g2g3 平抛运动在水平方向分运动为匀速直线运动x=v 0t=v02 v 1v22h2=22 v 02 v 123v44 v 10g4 位移大小 s=x0g位移 s 与水平方向间的夹角的正切值2 2tan = h = v 1 v 0 x 2v 02 2v 1 v 05 落地时速度 v 1方向的反方向延长线与 x 轴交点坐

7、标 x1=x/2=v 02 g 答案 1t= v 1 2v 0 2 2 h= v 1 2 v 0 2 3 x= v 0 v 1 2v 0 2g 2 g g2 2 4 4 2 2 2 22 v 0 v 1 3 v 0 v 1 v 1 v 0 v 1 v 0 4 s= tan = 5 x 1= v 02 g 2v 0 2 g 总结 平抛运动常分解成水平方向和竖直方向的两个分运动来处理,由竖直分运动是自由落体运动 , 所以匀变速直线运动公式和推论均可应用 . 变式训练 2 火车以 1m/s 2的加速度在水平直轨道上加速行驶 , 车厢中一乘客把手伸到窗外,从距地面 2.5m 高处自由一物体,如不计空气

8、阻力,g=10m/s 2, 就1 物体落地时间为多少 . 2 物体落地时与乘客的水平距离是多少 . 答案 1 t= 2 s 2 s=0.25m 2学问点 3 试验讨论 : 平抛运动规律 例 3 某同学设计了如下列图方案来验证钢球从光滑斜槽下滑过程中的机械能守恒 . 试验步骤如下 : 把斜槽固定在试验太边缘 , 调整斜槽出口,使斜槽末端的切线水平 ; 出口处栓重垂线,使出口投影落于水平地面 O点；在地面铺白纸和复写纸 ; 从斜槽某一高度处同一点 A 从静止开头释放钢球多次,找出钢球平均落点位置 P. 1 要完成该试验应测量那些物理量 . 2 依据应测量的物理量,导出初速度表达式 . A P O

9、思路分析 1 需要测的物理量是 : 斜槽出口处距水平地面的高度 h; 落地点 P 距投影点 O 的距离 s;2 钢球离槽口后做平抛运动,设平抛的初速度为 v. 由平抛规律 s-vt 和 h=gt 2/2 得: v=s g2 h 答案 高度 h, 水平位移 s v=s g2 h 总结 留意事项 1 试验中必需保证通过斜槽末端点的切线水平,方木版必需处于竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行,并使小球的运动靠近木版但不接触 . 2 小球必需每次从斜槽上同一位置滚下,为此在斜槽上固定一个挡板 , 每次都从挡板处无初速度释放小球 . 3 坐标原点 小球做平抛运动的起点 不是槽口的端点, 应是小球在

10、槽口时, 球心在木版上的水平投影点 . 难点精析 1 例 4 在讨论平抛物体运动的试验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹 , 小方格的边长 L=1.25cm, 如小球的平抛运动途中的几个位置 如图中的 a,b,c,d 所示 , 就小球平抛的初速度的运算式为 v0= 用 L,g 表示 , 其值是 .g 取 9.8m/s 2 思路分析 讨论平抛运动的试验求小球的初速度的试题 , 在传统的设计上有两类 : 一类是竖直距离之比为 1:3:5, 即 a 点是小球平抛运动的初始位置,我们对此题不加分析,错误地认为 a 点小球平抛运动的初始位置 , 得出 v 0= 2 gl 的错误答案 . 另一类是满意 3:

11、5:7, 即 a 点不是小球的初始位置,要在 a 点往前推出竖直距离为一个单位点,确定该点为小球平抛运动的初始位置,然后求解初速度 v0. 由于平抛运动具有共同特点,都是运用平抛运动规律的传统解法去求解 , 而我们又没有弄清晰两种解法的思路,致使思维形成定势 , 命题人正是依据学习中的弱点 , 更新了试题的背景 , 巧设了 ab,bc,cd 间的距离为 1:2:3 的新情形 , 同时转变了传统的运用平抛运动规律求解初速度的测试意图与角度,使得我们惯用的解法难以奏效,又无法联想到运用 v-at 2这一规律求解 . 水平方向匀速直线运动 , 从 a 到 b, 与从 b 到 c 时间相同；竖直方向匀

12、加速直线运动 , 所以hbc-hab=gt 2, 而 hbc-h ab=l.t= l , 水平方向 :v 0=2l/t=2 gl .v0=2 gl =0.70m/s. g 答案 0.70m/s 方法总结 在竖直方向分运动是自由落体运动,利用h=gt2, 求时间 t=hg 误区警示 不能将 a 点作为抛出点 变式训练 4 一辆表演绝技的汽车从高台上飞出 , 在空中运动后着地 . 一架闪光照相机通过多次暴光 , 拍照得到汽车在着地前后一段时间内的运动照片,如下列图 , 已知汽车长度为3.6m, 相邻两次暴光时间间隔相等 , 由照片 图中的虚线格子是正方形 可推算出汽车离开高台时的瞬时速度大小为 m

13、/s,高台离地面的高度为 m.取 g=10m/s2 答案 18;1.5 难点精析 2 例 5 如图为一 小球做平抛运动的闪光照片的一部分,图中方格每边长为 5cm,g取 10m/s 2, 求小球的水平分速度和小球在 B 点时的竖直分速度 . 思路分析 图示为闪光照片的一部分,闪光周期是不变的 , 即小球从 A 到 B,从 B 到 C用的时间 t AB=t BC=T也可以从 A,B 间与 B,C 间的水平距离相等得出该结论 . 由于是照片的一部分,不能认为 A是平抛运动的抛出点, 但小球在竖直方向上仍旧做加速度为 g 的匀变速直线运动 , tAB=tBC, 所以竖直方向有 y=yBC-yAB=g

14、t 2, 而 y=5cm/ 格 5 格=25cm,代入上式得闪光周期 T=0.1s 又 xAB=5cm 4 格=20cm=0.2m 所以 v0=xAB = T0 .2m/s=2m/s A,C 两位置的竖直距0 .1小球在 B点时的竖直分速度v By=vAC即在 B点的竖直分速度等于小球通过离的平均速度 , 由于 B 点是 A,C 的中间时刻,所以vBy=yAC/2T =3m/s 答案 v0=2m/s v By= 3m/s 方法总结 构成合运动的分运动是互不干扰 具有相同性质的单一运动遵循相同的规律 会使解题更简便 . , 彼此独立的 , 某个方向上的分运动, 与该分运动 , 另外 , 解答此题

15、仍要主要应用运动学的有关推论 误区警示 不能认为 A 为平跑运动的抛出点 变式训练 5 一固定斜面 ABC,倾角为 , 高 AC=h,如下列图 , 在顶点 A以某一初速度水平抛出一小球,恰好落在 B点, 空气阻力不计 , 试求自抛出起经多长时间小球离斜面最远 . v 0 A 答案 t=hB C 2 g 综合拓展 本节主要内容 : 1. 2. 3. 4.水平运动的定义: 将物体以肯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, 可巧记为 : 初速水平,只受重力. 平抛运动的性质: 加速度为重力加速度g 的匀变速曲线运动, 轨迹是抛物线, 缘由是物体初速度方向水平,合外力

16、竖直向下,因此物体肯定做曲线运动. 处理方法 : 平抛运动可分解为两个相互独立的运动,水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,然后依据运动独立性把曲线运动化为两个直线运动的合成来处理. 规律 :1水平方向上:ax=0,vx=v0,x=v0t;2竖直方向上:ay=g,vy=gt,y=gt2/2;3合运动 :a=g,v=v2v2=2 v 0 gt2, 速 度 方 向 与 水 平 方 向 的 夹 角tanxy=vy=gt ,l= v 0 x2y2=v 0t21gt22, 位 移 方 向 与 水 平 方 向 夹 角tan vx2=y = x1 2gt2=gt,v0t2v 0实际中凡是初速度方向

17、与合外力方向垂直且合外力恒定的运动规律都与平抛运动规律相同可按平抛运动的处理方法解决问题. 例 6 如图是货场装卸货物装置；图中吊车向左运动的速率v 恒定,使悬吊着的货物也以同一速率 v 做水平方向的匀速运动 . 当货物距货车 x 时, 吊车上的卷扬机突然启动,使货物在水平方向上仍以 v 匀速运动的同时,又沿竖直方向作加速度为 a 的匀加速运动 . 判定货物的运动轨迹是怎样的 .为使货物到达火车时至少提升 h 高度 , 你能求出 v 的最大值吗 . 思路分析 分析货物的运动可以发觉 , 货物在水平方向上做匀速运动 , 在竖直方向上以加速度 a 做匀加速运动, 故货物做类平抛运动 , 其轨迹应是

18、一条曲线与平抛运动轨迹相像 . 依据运动的独立性 , 有 x=vt, h=at 2/2 解得 v= ax 2吊车2 h货车货物h v x 答案 轨迹是一条类平抛运动抛物线,v 的最大值是ax22 h 活学活练 基础达标 1. 关于平抛运动 , 以下说法中正确选项 A. 平抛运动是匀变速运动B. 平抛运动是非匀变速运动C. 可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动D. 落地时间和落地时的速度只与抛出点的高度有关2. 如下列图 ,P,Q 两点在同一竖直平面内,且 P 点比 Q点高,从 P,Q 两点同时相向水平抛出两个物体 , 不计空气阻力 , 就 P A. 肯定会在空中某点相遇 Q

19、 B. 根本不行能在空中相遇C. 有可能在空中相遇D. 无法确定能否在空中相遇3. 火车做匀速直线运动,一人从窗口伸出手释放一物体,不计空气阻力, 在地面上的人看到该物体 A. 做自由落体运动B. 因惯性而向车前进的反方向沿抛物线落下C. 将以此时火车的速度为初速度做平抛运动D. 将向前下方做匀加速运动4. 水平匀速飞行的飞机上,每隔相等的时间落下一个小球, 假如不计空气阻力,每一个小球在空中运动的轨迹及这些小球在空中的连线将分别是 30 A.抛物线 , 倾斜直线 B.竖直直线 , 倾斜直线C,抛物线 , 竖直直线 D.竖直直线 , 折线5. 如下列图 , 以 10m/s 的水平初速度v 0抛

20、出的物体飞行一段时间后,垂直地撞在倾角为的斜面上 , 可知物体完成这段飞行的时间是 A.3 s B. 3233s C.3 s D.2s v 0 300 6. 一个物体以初速度v0 做平抛运动 ,ts末速度的大小为v, 那么 ,v 1为 A. v 1 v 0 B. v 1 2v 0 2 C. v 1 2v 0 2 D. v 1 v 0g g 2 g 2 g7. 物体做平抛运动时 , 描述物体在竖直方向的分速度 vy 取向下为正 随时间变化的图线是图中的 v y v y v y vy o A t o B t o C t o D t 8. 一人骑摩托车在水平大路上行驶 , 在 A处遇到一个 5m宽的

21、沟 , 沟对面 B 处比 A 处低 5m,如不计空气阻力,就摩托车至少应以 m/s 的速度才能跃过这条沟 .g 取 10m/s 2 9. 在讨论平抛运动的试验中 , 1 试验所需要的测量工具是 . 2 依据实际测量来运算平抛物体的初速度的运算式 v 0= . 3 完成该试验应留意 : 安装斜槽轨道必需使 ; 确定竖直方向必需利用 ;从斜槽上使小球重复下落必需 . 10. ” 探究平抛运动的规律” 试验中,为了描出物体的运动轨迹 , 试验应有以下各个步骤 : A. 以 O为原点,画出与 y 轴垂直的水平 x 轴；B、把事先做好的有缺口的纸片用手按在竖直木板上,使由斜槽上滚下抛出的小球正好从纸片的

22、缺口通过,用铅笔在白纸上描下小球穿过这个缺口的位置；C、每次都使小球从斜槽上固定的位置开头滚下,用同样的方法描出小球经过的一系列位置,并用平滑的曲线把它们连接起来,这样就描出了小球做平抛运动的轨迹；D、用图钉把白纸钉在竖直木板上,并在木板的左上角固定好斜槽；E、把斜槽末端拉高一个小球半径处定为 O点,在白纸上把 O点描下来,利用重垂线在白纸上画出过 O点向下的竖直线,定为 y 轴；在上述的试验步骤中,缺少的步骤 F是；在试验中, 试验步骤的正确次序是；11、如下列图,是某同学做完“ 探究平抛运动的规律” 试验后在白纸上画出的轨迹；（1）图上已标了 O点及 x、y 轴,说明这两条坐标轴是如何作出

23、的；（2）说明判定槽口切线是否水平的方法；（3）试验过程中需要经多次释放小球才能描画出小球运动的轨迹,进行这一试验步骤时应留意什么？（4）依据图中给出的数据,运算出此平抛运动的初速度 v0；12、某同学在做平抛试验时,遗忘登记小球做平抛运动的起点位置O, A 为物体运动一段时间后的位置,依据图求出物体做平抛运动的初速度为多少？（g 取 10m/s 2）13、一个同学做平抛试验时,只在白纸上画出与初速度平行的 x 轴,忘了画坐标原点 O和 y轴,并且他只画出中间一部分轨迹如下列图,如何只用一根刻度尺求出小球的初速度 v 0？14、在讨论平抛运动的试验中,通过试验在白纸上得到P1（12；00,4；

24、90）,P2（24； 00,19；60）,P3（36；00,44；00）,单位是厘米,由此得出小球平抛时的初速度是 m/s；在 P3 点处的瞬时速度大小是 m/s；60 0 角变为跟竖直方向15、平抛运动的物体,在落地前的1s 内,速度方向由跟竖直方向成成 450角,求物体的初速度和初始高度？（g 取 10m/s2）基础达标答案1、AC 2 、B 3 、 C 4、C 5 、C 6 、B 7 、D 8 、5 9、（1）刻度尺；（2）sg2 h（3）轨道末端水平；重垂线；从同一高度由静止释放；平； D、F、E、A、 B、C 10、调整斜槽末端,使末端切线水11、（1）原点O 是小球飞离槽口时球心在

25、木块上的投影点,利用重垂线作出y 轴,再过O点作 x 轴, x 轴与 y 轴垂直；（2）将小球放在斜槽轨道的水平部分,小球既不向里又不向外滚动,槽口末端段才是水平的；（3）每次小球都从轨道同一高度,无初速度释放；（4）由y1 gt 22,t2y,v 0 xxg1 . 6 m/sgt2y12、 v0=2；0M/S 13、在曲线上选取三点1、2、 3,使相邻两点的竖直距离y 1和 y 2,依据s=aT2,有：y2y1gs2,求出v0sy2gy 1v014、 120； 3；18 15、 v0=5（3+3 ）m/s,h=15（1+3 ）m 2 才能提升 1、物体做平抛运动时,它的速度方向与水平方向的夹

26、角 的正切tan 随时间t 的变化的图象为：2、一个物体从某一高度水平抛出,已知初速度为v0,落地时的速度为v1,那么它的运动时间为：2 2 2 2A、v t v 0 B、vt v 0 C、vt v 0D、v t v 02 g g 2 g g3、将物体以 v0 的速度水平抛出,不计空气阻力,当其竖直分位移的大小与水平分位移的大小相等时,求： （1）瞬时速度的大小？（2）运动的时间？（3）运动的位移的大小？4、如下列图为平抛运动的轨迹,此轨迹上任意一点 于 x 轴上的 A 点,就 A 点的横坐标为多少？P（x,y）的速度方向的反向延长线交5、一做平抛运动的物体,当抛出 1s 后它的速度与水平方向

27、成 45 0角,落地时速度方向与水平方向成 60 0 角,求：（1）初速度？（ 2）落地速度？（3）开头抛出时距地面的高度？（4）水平射程？6、在一个倾角为 的斜面上的A点将一小球以初速度v 0平抛出去, 最终落在斜面上的B 点,如下列图,求物体的飞行时间及小球离斜面的最远距离？7、从高为 h 的平台上水平踢出一球,欲击中地面上的 A 点,如两次踢球的方向都相同,第一次初速度为 v0,着地点比 A 近了 a,其次次着地点却比 A 远了 b,求其次次的初速度？8、如下列图,子弹从枪口水平射出,在子弹飞行过程中,遇到两块竖直放置的挡板 A 和 B,第一块挡板 A 距枪口的水平距离为 L,挡板 A、

28、B 相距 L,子弹击穿两板,在板上留下弹孔C和 D,C和 D的高度差为h,如挡板及空气的阻力不计,试用 L、 L、 h,表示子弹射出枪口的速度？9、为了测定一根轻弹簧压缩最短时储存的弹性势能的大小,可以将弹簧固定在一带有凹槽轨道的一端,并将轨道固定在水平桌面边缘上,如下列图,用钢球将弹簧压缩至最短,而后突然释放,钢球沿轨道飞出桌面,试验时：（1）需要测定的物理量是；（2）运算弹簧最短时弹性势能的关系式是 EP= ；10、如图五个直径均为 d=5cm的圆环连接在一起,用细线悬于 O点,枪管水平常枪口中心与第五个圆环在同一水平面上,枪与环相距 100m,且连线与环面垂直,现烧断细线,经过 0；1s

29、 后开枪射出子弹,如子弹恰好穿过第 空气阻力, g 取 10m/s 2）才能提升答案2 个环的环心,求子弹离开枪口时的速度？（不计1、B 2 、D 3 、（ 1）v=5v （2）0t2v0（ 3）s=22 v2 4、OA=x/2 20gg5、（ 1）v 0=10m/s （2） v/ =20m/s （3）h=15m （ 4）s=103 m 6、t=2v tan；xm2 v 0tan2gcosg2m；（2）mgx 4 h7、v=v 0+（a+b）g 2 h8、v0gLLLh29、（ 1）桌面高度h,球落点与飞出点间的水平距离x,小球质量10、 1000m/s 真题再现 1、如下列图,在同一竖直面内

30、,小球 a、b 从高度不同的两点,分别以初速度 va 和 v b沿水平方向抛出,经过时间 ta和 tb 后落到与两抛出点水平距离相等的 P 点,如不计空气阻力,以下关系式正确选项：A、t at b； v at b； v avb C、t at b； v at b； v avb 2、在平整的垒球运动场上,击球手挥动球棒将垒球水平击出,垒球飞行一段时间后落地,如不计空气阻力,就；A、垒球落地时瞬时速度的大小仅由初速度打算；B、垒球落地时瞬时速度的方向仅由击球点离地面的高度打算；C、垒球在空中运动的水平位移仅由初速度打算；D、垒球在空中运动时间仅由击球点离地面的高度打算；3、如下列图,一足够长的固定斜面与水平面的夹角为 37 0,物体 A 以初速度 v1 从斜面顶端水平抛出, 物体 B 在斜面上距顶端 L=15m处同时以速度 v2沿斜面对下匀速运动,经受时间 t物体 A 和物体 B 在斜面上相遇,就以下各组速度和时间中满意条件的是：A、v 1=16m/s；v 2=15m/s ；t=3s B 、v 1=16m/s； v2=16m/s；t=2s C、v1=20m/s；v2=20m/s ；t=3s D 、v1=20m/s； v2=16m/s；t=2s 4、在讨论平抛运动时,小球A 沿轨道滑下,离开轨道末端（