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1、高中物理 新人教版必修第二册 第5章 抛体运动5.4 抛体运动的规律(第1课时)一、前情回顾 如果初速度是沿水平方向的,这样的抛体运动就叫作平抛运动。探究实验的结论: 以一定的速度将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受重力的作用,这时的运动叫作抛体运动(projectile motion)。1.平抛运动沿水平方向的分运动为匀速直线运动;2.平抛运动的运动轨迹为一条抛物线。xy沿竖直方向的分运动为自由落体运动。v0二、理论分析Gv0 xyG = mgv0(1)物体的运动情况由受力情况来决定;(2)故对物体受力分析:只受重力,不计空气阻力;(3)初速度方向水平向右,与合力方向不共线,物体
2、做曲线运动;(4)故沿着水平与竖直方向正交分解;O(5)以抛出点为原点,以初速度方向为 x 轴方向,竖直向下为 y 轴方向,建立平面直角坐标系;x 方向:合力为零,初速度为v0,以v0做匀速直线运动;y 方向:合力为mg,初速度为零,由牛顿第二定律可得,mg = ma,故a=g,做自由落体运动。三、平抛运动的速度G速度和它在x、y方向上的分速度x 方向:以 v0 做匀速直线运动;y 方向:初速度为零,a=g,做自由落体运动。由勾股定理可得物体在任意时刻的合速度大小为:故物体在下落过程中合速度越来越大;合速度的方向:随着物体的下落,偏角越来越大。三、平抛运动的速度【例题1】 将一个物体以10m/
3、s 的速度从10m的高度水平抛出,落地时它的速度方向与水平地面的夹角是多少?不计空气阻力,g取10 。 解:以抛出时位置O为原点,建立平面直角坐标系,x轴沿初速度方向,y轴竖直向下。落地时,物体在水平方向的分速度为:落地时,物体在竖直方向的分速度满足:速度方向:四、平抛运动的位移与轨迹水平位移:匀速直线运动,合位移大小:ABCS竖直位移:自由落体运动,合位移方向: 物体的位置是用坐标x、y描述的,所以x、y可以确定物体在任意时刻 t 位置和位移。四、平抛运动的位移与轨迹物体的轨迹方程:ABCS即y关于x是二次函数。 (令 )因为a为常数,所以运动轨迹为一条抛物线,【例题2】四、平抛运动的位移与
4、轨迹 如图,某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机以 的速度水平向右匀速飞行,在某时刻释放了一个小球。此时无人机到水平地面的距离h20m,空气阻力忽略不计,g取 。(1)求小球下落的时间;(2)求小球释放点与落地点之间的水平距离。【例题2】四、平抛运动的位移与轨迹 如图,某同学利用无人机玩“投弹”游戏。无人机以 的速度水平向右匀速飞行,在某时刻释放了一个小球。此时无人机到水平地面的距离h20m,空气阻力忽略不计,g取 。解:(1)以小球从无人机释放时的位置为原点O建立平面直角坐标系,x轴沿初速度方向,y轴竖直向下。设小球的落地点为P,下落的时间为t,则满足:(1)求小球下落的时间;(2)求小球
5、释放点与落地点之间的水平距离。(2)因此小球落地点与释放点之间的水平距离:五、一般的抛体运动 如果物体被抛出时的初速度不沿水平方向,而是斜向上方或斜向下方(这种情况常称为斜抛),它的受力情况与平抛运动完全相同:即在水平方向不受力,加速度是0;在竖直方向只受重力,加速度是g。 斜抛运动仍然是曲线运动,故采用正交分解,分别研究两个方向上的分运动,最后再合成起来。仿照平抛运动的思想方法也能处理斜抛运动。Gv0 xy 生活中常见的斜抛运动很多,比如斜向上喷出的水的径迹可认为是斜抛运动的轨迹。五、一般的抛体运动水平方向:合力为零,匀速直线运动,竖直方向:只受重力,根据牛顿第二定律,得:G竖直上抛运动斜抛
6、运动的速度合速度:五、一般的抛体运动水平方向:合力为零,匀速直线运动,竖直方向:只受重力,竖直上抛运动,G斜抛运动的位移合位移:五、一般的抛体运动斜抛运动的动态演示六、练习应用1. 用m、v0、h 分别表示平抛运动物体的质量、初速度和抛出点离水平地面的高度,不考虑空气阻力,以下物理量是由上述哪个或哪几个物理量决定的?为什么?A. 物体在空中运动的时间 B. 物体在空中运动的水平位移 C. 物体落地时瞬时速度的大小 D. 物体落地时瞬时速度的方向下落的高度;下落的高度和初速度;下落的高度和初速度;下落的高度和初速度。六、练习应用2. 如图,在水平桌面上用硬练习本做成一个斜面,使小钢球从斜面上某一
7、位置滚下,钢球沿桌面飞出后做平抛运动。怎样用一把刻度尺测量钢球离开水平桌面时速度的大小?说出测量步骤,写出用所测的物理量表达速度的关系式。(1)让小球从斜面上某一位置无初速度释放;(2)测量小球在地面上的落点P与桌面边缘的水平距离x;(3)测量小球在地面上的落点P与桌面边缘的竖直距离y.六、练习应用3. 某卡车在限速60km/h的公路上与路旁障碍物相撞。处理事故的警察在泥地中发现一个小的金属物体,可以判断,它是车顶上一个松脱的零件,事故发生时被抛出而陷在泥里。警察测得这个零件在事故发生时的原位置与陷落点的水平距离为17.3m,车顶距泥地的高度为2.45 m。请你根据这些数据为该车是否超速提供证据。解:该零件做平抛运动水平方向:竖直方向:所以已经超速。六、练习应用4. 某个质量为 m 的物体在从静止开始下落的过程中,除了重力之外还受到水平方向大小方向都不变的力 F 的作用。(1)求它在时刻 t 的水平分速度和竖直分速度
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