資源簡介

(共20張PPT)
第四節(jié)　生活和生產(chǎn)中的拋體運動
核心素養(yǎng)點擊
物理觀念 (1)理解拋體運動的概念
(2)知道拋體運動的受力特點和運動規(guī)律，其運動軌跡是拋物線
科學(xué)思維 知道斜拋運動可以看成是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的勻變速直線運動的合成，同時向?qū)W生滲透等效替代的思想
科學(xué)探究 探究理想情況下斜拋物體的射程問題，定性地了解初速度和拋射角的改變對射程的影響
科學(xué)態(tài)度與責任 了解日常生活和生產(chǎn)中的斜拋運動，能用運動合成與分解的方法處理實際問題，有在生活中應(yīng)用物理知識的意識
1．填一填
(1)拋體運動。
①拋體運動：將物體以一定的 向空中拋出，僅在 作用下物體所做的運動。
②分類：根據(jù)拋出物體的初速度方向，把拋體運動分為：平拋運動、豎直上拋運動、豎直下拋運動和斜拋運動。
初速度
重力
(2)斜拋運動。
①定義：初速度沿 或 的拋體運動。
②分類：可分為 和 。
③性質(zhì)：斜拋運動是水平方向的 運動和豎直方向的勻變速直線運動的合運動。
④射高：物體能到達的最大高度。
⑤射程：物體從拋出點到落地點的水平距離。
(3)常見斜拋運動的實例。
有噴泉、傳送帶輸送、跳遠等。
斜向上方
斜向下方
斜上拋運動
斜下拋運動
勻速直線
2．判一判
(1)斜拋運動和平拋運動在豎直方向上做的都是自由落體運動。 ( )
(2)斜拋運動和平拋運動在水平方向上做的都是勻速直線運動。 ( )
(3)斜拋運動和平拋運動的加速度相同。 ( )
(4)斜上拋運動的物體到達最高點時，速度為零。 ( )
3．想一想
鉛球運動員在推鉛球時都是將鉛球斜向上用力推出，你知道這其中的道理嗎？
提示：將鉛球斜向上推出，可以延長鉛球在空中的運動時間，
使鉛球運動得更遠。
×
√
√
×
探究(一)　對斜拋運動的理解
[問題驅(qū)動]
體育運動中投擲的鏈球、鉛球、鐵餅、標槍等(如圖所示)，都可以看作是斜上拋運動。
以拋出的鉛球為例：
(1)鉛球離開手后，如不考慮空氣阻力，其受力情況、速度有何特點？
提示：不考慮空氣阻力，鉛球在水平方向不受力，在豎直方向只受重力，加速度為g，其初速度不為零，初速度方向斜向上方。
(2)鉛球在最高點的速度是零嗎？
提示：不是。由于鉛球在水平方向做勻速運動，所以鉛球在最高點的速度等于水平方向的分速度。　　
[重難釋解]
1．受力特點
斜拋運動是忽略了空氣阻力的理想化運動，因此物體僅受重力，其加速度為重力加速度g。
2．運動特點
物體具有與水平方向存在夾角的初速度，僅受重力，因此斜拋運動是勻變速曲線運動，其軌跡為拋物線。
3．速度變化特點
(1)水平方向：速度不變。
(2)豎直方向：加速度為g，速度均勻變化，故相等的時間內(nèi)速度的變化相同，即Δv＝gΔt，方向均豎直向下。
(3)最高點的速度：不為零且等于水平方向的分速度。
斜拋運動與平拋運動相比較，下列說法正確的是 (　　)
A．斜拋運動是曲線運動，它的速度方向不斷改變，不可能是勻變速運動
B．都是加速度逐漸增大的曲線運動
C．平拋運動是速度一直增大的運動，而斜拋運動是速度一直減小的運動
D．都是任意兩段相等時間內(nèi)的速度變化量相等的運動
解析：斜拋運動和平拋運動都是只受重力的作用，加速度恒為g，是勻變速曲線運動，A、B錯；斜拋運動的速度是增大還是減小，要看速度與重力的夾角，成銳角，速度增大，成鈍角，速度減小，C錯；由Δv＝gΔt知，D對。
答案：D　
[素養(yǎng)訓(xùn)練]
1.有A、B兩小球，B的質(zhì)量為A的兩倍。現(xiàn)將它們以相同速率沿
同一方向拋出，不計空氣阻力。如圖所示，①為A的運動軌跡，
則B的運動軌跡是 (　　)
A．①　 B．②　 C．③　 D．④
解析：斜拋運動是勻變速曲線運動，其加速度為重力加速度，在水平方向做勻速直線運動，在豎直方向做豎直上拋運動，兩球初速度相同，所以運動軌跡相同，與質(zhì)量大小無關(guān)。
答案：A　
2．如圖甲噴出的水做斜拋運動，圖乙為斜拋物體的軌跡，對軌跡上的兩點A、B，下列說法正確的是(不計空氣阻力) (　　)
A．A點的速度方向沿切線向上，合力方向沿切線向下
B．A點的速度方向沿切線向上，合力方向豎直向下
C．B點的速度方向沿切線向下，合力方向沿切線向下
D．B點的速度方向沿切線向下，合力方向豎直向上
解析：拋體運動是曲線運動，曲線運動的速度方向沿著曲線的切線方向；拋體運動只受重力，故合力方向豎直向下，故A、C、D錯誤，B正確。
答案：B　
探究(二)　 斜拋運動規(guī)律的應(yīng)用
[重難釋解]
物體被拋出時的速度v0沿斜上方或斜下方時，物體做斜拋運動(設(shè)v0與水平方向夾角為θ)。
(1)水平方向：物體做勻速直線運動，初速度vx0＝v0cos θ。
(2)豎直方向：物體做豎直上拋或豎直下拋運動，初速度vy0＝v0sin θ。如圖所示。
一小溪約6 m寬，假設(shè)有一位運動員，他以相對于水平面37°的角度進行起跳，可使這位運動員越過這條小溪的最小初速度大小是多少？(忽略空氣阻力。sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)
斜上拋運動問題的分析技巧
(1)斜拋運動的對稱性。
時間對稱：相對于軌跡最高點，兩側(cè)對稱的上升時間等于下降時間。
速度對稱：相對于軌跡最高點，兩側(cè)對稱的兩點速度大小相等。
軌跡對稱：斜拋運動的軌跡相對于過最高點的豎直線對稱。
(2)運動時間及射高由豎直分速度決定，射程由水平分速度和拋射角決定。
(3)由拋出點到最高點的過程可逆向看作平拋運動來分析。
[素養(yǎng)訓(xùn)練]
1．[多選]關(guān)于斜拋運動中的射高，下列說法中正確的是 (　　)
A．初速度越大，射高越大
B．拋射角越大，射高越大
C．初速度一定時，拋射角越大，射高越大
D．拋射角一定時，初速度越大，射高越大
解析：斜拋運動的射高，是由初速度和拋射角共同決定的，初速度一定時，拋射角越大，射高越大；拋射角一定時，初速度越大，射高也越大，故C、D正確。
答案：CD　
2．(2024·江西高考)(多選)一條河流某處存在高度差，
小魚從低處向上躍出水面，沖到高處。如圖所示，以小
魚躍出水面處為坐標原點，x軸沿水平方向，建立坐標
系，小魚的初速度為v0，末速度v沿x軸正方向。在此過
程中，小魚可視為質(zhì)點且只受重力作用。關(guān)于小魚的水
平位置x、豎直位置y、水平方向分速度vx和豎直方向分速度vy與時間t的關(guān)系，下列圖像可能正確的是(　　)
答案： AD
一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維
如圖是網(wǎng)球沿豎直方向做勻變速直線運動的頻閃照片。
網(wǎng)球的加速度方向向下，大小為g。由
圖可以看出，網(wǎng)球位置越高，相同時間的位移越小。
你能否從圖中判斷出網(wǎng)球是在上升，還是在下落？
通過此圖，結(jié)合自由落體運動的規(guī)律，對比討論豎直上拋運動的規(guī)律。
提示：(1)單從頻閃照片無法判斷網(wǎng)球是在上升還是在下落。
(2)豎直上拋運動上升階段可以看作是自由落體運動的逆運動，下降階段為自由落體運動。
二、注重學(xué)以致用和思維建模
1．消防車的高壓水龍頭豎直向上噴水，噴出的水可上升到距離管口40 m的最大高度。當高壓水龍頭固定在高為3 m 的消防車上，仍以同樣大小的速度將水斜向上噴出，可以使水流以10 m/s的水平速度射入某樓層的窗戶，不計空氣阻力，g＝10 m/s2，則該樓層的窗戶距離地面的高度約為 (　　)
A．35 m　　 B．38 m　　 C．40 m　　 D．44 m
2．如圖甲，我國某些農(nóng)村地區(qū)人們用手拋撒谷粒進行水稻播種。某次拋出的谷粒中有兩顆的運動軌跡如圖乙所示，其軌跡在同一豎直平面內(nèi)，拋出點均為O，且軌跡交于P點，拋出時谷粒1和谷粒2的初速度分別為v1和v2，其中v1方向水平，v2方向斜向上。忽略空氣阻力，關(guān)于兩谷粒在空中的運動，下列說法正確的是(　　)
A．谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度 B．谷粒2在最高點的速度小于v1
C．兩谷粒從O到P的運動時間相等 D．兩谷粒從O到P的平均速度相等
解析：拋出的兩谷粒在空中均僅受重力作用，加速度均為重力加速度，A錯誤；谷粒2做斜向上拋運動，谷粒1做平拋運動，均從O點運動到P點，故位移相同，在豎直方向上谷粒2做豎直上拋運動，谷粒1做自由落體運動，豎直方向上位移相同，故谷粒2運動時間較長，C錯誤；谷粒2做斜拋運動，水平方向上為勻速直線運動，故運動到最高點的速度即為水平方向上的分速度，相同水平位移谷粒2用時較長，故谷粒2在水平方向上的分速度較小，即最高點的速度小于v1，B正確；兩谷粒從O點運動到P點的位移相同，谷粒1的運動時間小于谷粒2的運動時間，則谷粒1的平均速度大于谷粒2的平均速度，D錯誤。
答案：B　課時跟蹤檢測（五） 生活和生產(chǎn)中的拋體運動
A組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合
1.[多選]如圖所示，從地面上同一位置拋出兩小球A、B，分別落在地面上的M、N點，兩球運動的最大高度相同。空氣阻力不計，則(　　)
A．B球的加速度比A球的大
B．B球的飛行時間比A球的長
C．B球在最高點的速度比A球在最高點的大
D．B球在落地時的速度比A球在落地時的大
解析：選CD　A、B兩球都做斜上拋運動，只受重力作用，加速度即為重力加速度，A項錯誤；在豎直方向上做豎直上拋運動，由于上升的豎直高度相同，豎直分速度相等，所以兩小球在空中飛行的時間相等，B項錯誤；由于B球的水平射程比A球的大，故B球的水平速度及落地時的速度均比A球的大，C、D項正確。
2．一個從地面豎直上拋的物體，它兩次經(jīng)過一個較低點a的時間間隔為Ta，兩次經(jīng)過一個較高點b的時間間隔為Tb，則a、b之間的距離為(　　)
A.g(Ta2－Tb2) B.g(Ta2－Tb2)
C.g(Ta2－Tb2) D.g(Ta2－Tb2)
解析：選A　由上拋運動時間的對稱性可知：物體從a點到最高點的時間為，物體從b點到最高點的時間為，故a、b之間的距離為Δh＝g2－g2＝g(Ta2－Tb2)，A正確。
3.如圖是斜向上拋出的物體的運動軌跡，C點是軌跡最高點，A、B是軌跡上等高的兩個點。下列敘述中正確的是(不計空氣阻力)(　　)
A．物體在C點的速度為零
B．物體在A點的速度與在B點的速度相同
C．物體在A點、B點的水平分速度等于物體在C點的速度
D．物體在A、B兩點的豎直分速度相同
解析：選C　斜拋運動水平方向是勻速直線運動，豎直方向是豎直上拋運動，故A錯，C對，物體在A、B兩點的豎直分速度方向不同，故B、D錯。
4．[多選]下列關(guān)于做斜拋運動的物體速度變化的說法中正確的是(取g＝9.8 m/s2)(　　)
A．拋出后一秒內(nèi)物體速度的改變量要比落地前一秒內(nèi)的小
B．在到達最高點前的一段時間內(nèi)，物體速度的變化要比其他時間慢一些
C．即使在最高點附近，每秒鐘物體速度的改變量也等于9.8 m/s
D．即使在最高點附近，物體速度的變化率也等于9.8 m/s2
解析：選CD　由于斜拋運動在運動過程中只受重力作用，其加速度為g＝9.8 m/s2，所以在任何相等的時間內(nèi)速度的改變量都相等，故A、B錯誤；任何位置每秒鐘物體速度的改變量均為Δv＝g·Δt＝9.8 m/s，其速度變化率為＝g＝9.8 m/s2，故C、D正確。
5.(2024·江蘇高考)噴泉a、b形成如圖所示的形狀，不計空氣阻力，則噴泉a、b(　　)
A．加速度相同　　　　　　　 B．初速度相同
C．在最高點的速度相同 D．在空中的時間相同
解析：選A　不計空氣阻力，噴泉噴出的水在空中只受重力，加速度均為重力加速度，故A正確；設(shè)噴泉噴出的水豎直方向的分速度為vy，水平方向的分速度為vx，設(shè)噴泉最高的高度為h，根據(jù)對稱性可知在空中運動的時間t＝2，可知tb>ta，D錯誤；在最高點的速度等于水平方向的分速度vx＝，由于水平方向的位移大小關(guān)系未知，無法判斷最高點的速度大小關(guān)系，根據(jù)速度的合成可知無法判斷初速度的大小關(guān)系，B、C錯誤。
6.甲、乙兩個同學(xué)對挑乒乓球，設(shè)甲同學(xué)持拍的拍面與水平方向成α角，乙同學(xué)持拍的拍面與水平方向成β角，如圖所示，設(shè)乒乓球擊打拍面時速度與拍面垂直，且乒乓球每次擊打球拍前與擊打后速度大小相等，方向相反。不計空氣阻力，則乒乓球擊打甲的球拍的速度v1與乒乓球擊打乙的球拍的速度v2之比為(　　)
A.　　　 B.　　　
C.　　　 D.
解析：選A　由題可知，乒乓球在甲與乙之間做斜上拋運動，根據(jù)斜上拋運動的特點可知，乒乓球在水平方向的分速度大小保持不變，豎直方向的分速度是不斷變化的，由于乒乓球擊打拍面時速度與拍面垂直，在甲處：vx＝v1sin α；在乙處：vx＝v2sin β；所以：＝∶＝。故A正確，B、C、D錯誤。
7.如圖所示，在相同高度處沿同一水平方向分別拋出小球A和B，它們剛好在空中相碰，不計空氣阻力，則(　　)
A．A球應(yīng)先拋出
B．剛要相碰時，它們的速度大小相等
C．它們從開始運動到相碰的過程中，速度變化量相等
D．它們從開始運動到相碰的過程中，速度變化量不相等
解析：選C　由于相遇時A、B做平拋運動的豎直位移h相同，由h＝gt2，可以判斷兩球下落時間相同，即應(yīng)同時拋出兩球，A錯誤；相遇時，A、B下落的高度相同，下落的時間相同，因為A球的水平位移大于B球的水平位移，根據(jù)x＝v0t知，A球的初速度大于B球的初速度，根據(jù)速度合成v＝，可知A球在相遇點的速度大，B錯誤；由于A、B下落時間相同，由公式Δv＝gΔt可知，速度變化量相等，C正確，D錯誤。
8.在水平地面上有相距為L的A、B兩點，甲小球以v1＝10 m/s的初速度，從A點沿與水平方向成30°角的方向斜向上拋出，同時，乙小球以v2的初速度從B點豎直向上拋出。若甲在最高點時與乙相遇，重力加速度g取10 m/s2，則下列說法錯誤的是(　　)
A．乙球的初速度v2一定是5 m/s
B．相遇前甲球的速度可能小于乙球的速度
C．L＝2.5 m
D．甲球與乙球始終在同一水平面上
解析：選B　甲球豎直方向的初速度vy＝v1sin 30°＝5 m/s，水平方向的初速度v0＝v1cos 30°＝5 m/s。甲球在最高點與乙球相遇，說明甲球和乙球在豎直方向具有相同的運動規(guī)律，則乙球的初速度v2＝vy＝5 m/s，故A正確；相遇前甲球的水平速度不為零，豎直方向與乙球的速度相同，所以在相遇前甲球的速度不可能小于乙球的速度，故B錯誤；相遇時間t＝＝0.5 s，則L＝v0t＝2.5 m，故C正確；由于甲球和乙球豎直方向的運動情況相同，所以甲球與乙球始終在同一水平面上，故D正確。
9.[多選]如圖所示，一物體以初速度v0做斜拋運動，v0與水平方向成θ角。AB連線水平，則從A到B的過程中下列說法正確的是(　　)
A．上升時間t＝
B．最大高度h＝
C．在最高點速度為0
D．AB間位移xAB＝
解析：選ABD　將物體的初速度沿著水平和豎直方向分解，有：v0x＝v0cos θ，v0y＝v0sin θ，上升時間t＝＝，故A正確；根據(jù)位移公式，最大高度為：h＝＝，故B正確；在最高點速度的豎直分量為零，但水平分量不為零，故在最高點速度不為零，故C錯誤；結(jié)合豎直上拋運動的對稱性可知，運動總時間為：t′＝2t＝＝，所以AB間的位移：xAB＝v0t′＝，故D正確。
B組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新
10.[多選]如圖所示，水平地面附近，小球B以初速度v斜向上瞄準另一小球A射出，恰巧在B球射出的同時，A球由靜止開始下落，不計空氣阻力。則兩球在空中運動的過程中(　　)
A．A做勻變速直線運動，B做勻變速曲線運動
B．相同時間內(nèi)B的速度變化一定比A的速度變化大
C．A、B兩球一定會相碰
D．如果A、B不能相遇，只要增加B的速度即可使它們相遇　
解析：選AD　A球做的是自由落體運動，B球做的是斜拋運動；根據(jù)受力情況和牛頓第二定律知道它們的加速度都為重力加速度，根據(jù)運動特點解決問題，A球做的是自由落體運動，也是勻變速直線運動，B球做的是斜拋運動，是勻變速曲線運動，故A正確；根據(jù)公式Δv＝aΔt，由于A和B的加速度都是重力加速度，所以相同時間內(nèi)A的速度變化等于B的速度變化，故B錯誤；A球做的是自由落體運動，B球做的是斜拋運動，在水平方向為勻速運動，在豎直方向為勻變速運動，由于不清楚具體的距離關(guān)系，所以A、B兩球不一定在空中相碰；如果A、B不能相遇，只要增加B的速度，使B在水平位移增加，則可使它們相遇，故C錯誤，D正確。
11．(2024·山東高考)(多選)如圖所示，工程隊向峽谷對岸平臺拋射重物，初速度v0大小為20 m/s，與水平方向的夾角為30°，拋出點P和落點Q的連線與水平方向夾角為30°，重力加速度大小取10 m/s2，忽略空氣阻力。重物在此運動過程中，下列說法正確的是(　　)
A．運動時間為2 s
B．落地速度與水平方向夾角為60°
C．重物離PQ連線的最遠距離為10 m
D．軌跡最高點與落點的高度差為45 m
解析：選BD　將初速度分解為沿PQ方向的分速度v1和垂直PQ的分速度v2，則有v1＝v0cos 60°＝10 m/s，v2＝v0sin 60°＝10 m/s，將重力加速度分解為沿PQ方向的分加速度a1和垂直PQ的分加速度a2，則有a1＝gsin 30°＝5 m/s2，a2＝gcos 30°＝5 m/s2，在垂直PQ方向，根據(jù)對稱性可得重物運動時間為t＝2·＝4 s，重物離PQ連線的最遠距離為dmax＝＝10 m，故A、C錯誤；重物落地時豎直分速度大小vy＝－v0sin 30°＋gt＝30 m/s，則落地速度與水平方向夾角的正切值為tan θ＝＝＝，可得θ＝60°，故B正確；從拋出點到最高點所用時間為t1＝＝1 s，則從最高點到落點所用時間為t2＝t－t1＝3 s，軌跡最高點與落點的高度差為h＝gt22＝45 m，故D正確。
12．從某高處以6 m/s的初速度、以30°拋射角斜向上拋出一石子，落地時石子的速度方向和水平線的夾角為60°，求：
(1)石子在空中運動的時間；
(2)石子的水平射程；
(3)拋出點離地面的高度。(忽略空氣阻力，g取10 m/s2)
解析：(1)如圖所示：石子落地時的速度方向和水平線的夾角為60°，
則＝tan 60°＝，即：vy＝vx＝v0cos 30°＝9 m/s，
取豎直向上為正方向，落地時豎直方向的速度向下，則－vy＝v0sin 30°－gt，
解得t＝1.2 s。
(2)石子在水平方向上做勻速直線運動：
x＝v0cos 30°·t＝6××1.2 m≈6.2 m。
(3)由豎直方向位移公式：
h＝v0sin 30°·t－gt2＝m＝－3.6 m，負號表示落地點比拋出點低。
答案：(1)1.2 s　(2)6.2 m　(3)3.6 m
13．一座炮臺置于距地面60 m高的山崖邊，以與水平線成45°角的方向斜向上發(fā)射一顆炮彈，炮彈離開炮口時的速度為120 m/s。(忽略空氣阻力，取g＝10 m/s2)求：
(1)炮彈所達到的最大高度；
(2)炮彈從發(fā)射到落地所用的時間；
(3)炮彈從拋出點到落地點的水平距離。
解析：將炮彈的運動分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的豎直上拋運動。
(1)炮彈離開炮口時豎直分速度
vy＝v0sin 45°＝120× m/s＝60 m/s，
上升的高度h1＝＝360 m。
則炮彈到達的最大高度為H＝360 m＋60 m＝420 m。
(2)炮彈上升的時間t1＝＝ s＝6 s，
根據(jù)H＝gt2得下降時間t2＝＝2 s，
則炮彈落到地面的時間t＝t1＋t2≈17.7 s。
(3)炮彈從拋出點到落地點的水平距離
xmax＝v0tcos 45°≈1 502 m。
答案：(1)420 m　(2)17.7 s　(3)1 502 m
21世紀教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑