高考物理一輪總復(fù)習(xí)第四章第2講平拋運動講義含解析新人教版.docx

第2講平拋運動基礎(chǔ)知識填一填知識點1平拋運動1定義：將物體以一定的初速度沿水平方向拋出，物體只在重力作用下(不考慮空氣阻力)的運動2性質(zhì)加速度為重力加速度g的勻變速曲線運動，運動軌跡是拋物線3基本規(guī)律以拋出點為原點，水平方向(初速度v0方向)為x軸，豎直向下方向為y軸，建立平面直角坐標系，則：(1)水平方向：做勻速直線運動，速度vxv0，位移xv0t.(2)豎直方向：做自由落體運動，速度vygt，位移ygt2.(3)合速度：v，方向與水平方向的夾角為，則tan .(4)合位移：s，方向與水平方向的夾角為，tan .4兩個重要推論(1)做平拋(或類平拋)運動的物體任一時刻的瞬時速度的反向延長線一定通過此時水平位移的中點，如圖中A點和B點所示(2)做平拋(或類平拋)運動的物體在任意時刻任一位置處，設(shè)其速度方向與水平方向的夾角為，位移方向與水平方向夾角為，則tan 2tan_.判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”(1)以一定的初速度水平拋出的物體的運動是平拋運動()(2)平拋運動的速度方向時刻變化，加速度方向也可能時刻變化()(3)做平拋運動的物體，在任意相等的時間內(nèi)速度的變化相同()(4)做平拋運動的物體初速度越大，在空中運動時間越長()(5)從同一高度水平拋出的物體，不計空氣阻力，初速度越大，落地速度越大()知識點2斜拋運動1定義：將物體以初速度v0斜向上方或斜向下方拋出，物體只在重力作用下的運動2性質(zhì)：斜拋運動是加速度為g的勻變速曲線運動，運動軌跡是拋物線.,教材挖掘做一做1(人教版必修2 P9例1改編)如圖，滑板運動員以速度v0從離地高度為h的平臺末端水平飛出，落在水平地面上忽略空氣阻力，運動員和滑板可視為質(zhì)點，下列表述正確的是()Av0越大，運動員在空中運動時間越長Bv0越大，運動員落地瞬間速度越大C運動員落地速度與高度h無關(guān)D運動員落地位置與v0無關(guān)答案：B2.(人教版必修2 P10“做一做”改編)(多選)為了驗證平拋運動的小球在豎直方向上做自由落體運動，用如圖所示的裝置進行實驗小錘打擊彈性金屬片，A球水平拋出，同時B球被松開，自由下落，關(guān)于該實驗，下列說法正確的有()A兩球的質(zhì)量應(yīng)相等B兩球應(yīng)同時落地C應(yīng)改變裝置的高度，多次實驗D實驗也能說明A球在水平方向上做勻速直線運動答案：BC3(人教版必修2 P12第1題改編)靜止的城市綠化灑水車，由橫截面積為S的水龍頭噴嘴水平噴出水流，水流從射出噴嘴到落地經(jīng)歷的時間為t，水流落地點與噴嘴連線與水平地面間的夾角為，忽略空氣阻力，重力加速度為g，以下說法正確的是()A水流射出噴嘴的速度大小為gttan B空中水柱的水量為C水流落地時位移大小為D水流落地時的速度大小為2gtcos 解析：B水流落地點與噴嘴連線與水平地面間的夾角為，則有tan ，解得v0，t，故A錯誤；空中水柱的水量QSv0t，故B正確；水流落地時，豎直方向位移hgt2，根據(jù)幾何關(guān)系得，水流落地時位移大小s，故C錯誤；水流落地時，豎直方向速度vygt，則水流落地時的速度v，故D錯誤考點一平拋運動的基本規(guī)律考點解讀1飛行時間：由t知，時間取決于下落高度h，與初速度v0無關(guān)2水平射程：xv0tv0，即水平射程由初速度v0和下落高度h共同決定，與其他因素無關(guān)3落地速度：v，以表示落地速度與x軸正方向的夾角，有tan ，所以落地速度只與初速度v0和下落高度h有關(guān)4速度改變量：物體在任意相等時間內(nèi)的速度改變量vgt相同，方向恒為豎直向下，如圖所示典例賞析典例1(2017全國卷)發(fā)球機從同一高度向正前方依次水平射出兩個速度不同的乒乓球(忽略空氣的影響)速度較大的球越過球網(wǎng)，速度較小的球沒有越過球網(wǎng)；其原因是()A速度較小的球下降相同距離所用的時間較多B速度較小的球在下降相同距離時在豎直方向上的速度較大C速度較大的球通過同一水平距離所用的時間較少D速度較大的球在相同時間間隔內(nèi)下降的距離較大解析C由題意知，速度大的先過球網(wǎng)，即同樣的時間，速度大的水平位移大，或者同樣的水平距離，速度大的用時少，故C正確；A、B、D錯誤“化曲為直”思想在拋體運動中的應(yīng)用1根據(jù)等效性，利用運動分解的方法，將其轉(zhuǎn)化為兩個方向上的直線運動，在這兩個方向上分別求解2運用運動合成的方法求出平拋運動的速度、位移等題組鞏固1在地面上方某點將一小球以一定的初速度沿水平方向拋出，不計空氣阻力，則小球在隨后的運動中()A速度和加速度的方向都在不斷改變B速度與加速度方向之間的夾角一直減小C在相等的時間間隔內(nèi)，速率的改變量相等D在相等的時間間隔內(nèi)，動能的改變量相等解析：B由于不計空氣阻力，小球只受重力作用，故加速度為g，小球做平拋運動，速度的方向不斷變化，在任意一段時間內(nèi)速度的變化量vgt，如圖，選項A錯誤；設(shè)某時刻速度與豎直方向的夾角為，則tan ，隨著時間t的變大，tan 變小，選項B正確；由圖可以看出，在相等的時間間隔內(nèi)，速度的改變量v相等，但速率的改變量v3v2v2v1v1v0，故選項C錯誤；在豎直方向上位移hgt2，可知小球在相同的時間內(nèi)下落的高度不同，根據(jù)動能定理，動能的改變量等于重力做的功，所以選項D錯誤2(多選)如圖為自動噴水裝置的示意圖噴頭高度為H，噴水速度為v，若要增大噴灑距離L，下列方法中可行的有()A減小噴水的速度vB增大噴水的速度vC減小噴頭的高度H D增大噴頭的高度H解析：BD根據(jù)Hgt2得t ，則噴灑的距離Lvtv ，則增大噴水的速度，增大噴頭的高度可以增大噴灑距離，故B、D正確，A、C錯誤3.(2019北京東城區(qū)模擬)“東方2018”是中俄戰(zhàn)略級聯(lián)合軍演，于2018年9月11日開練如圖所示，在聯(lián)合軍事演習(xí)中，離地面H高處的飛機以水平對地速度v1發(fā)射一顆炸彈轟炸地面目標P，反應(yīng)靈敏的地面攔截系統(tǒng)同時以初速度v2豎直向上發(fā)射一顆炮彈攔截(炮彈運動過程視為豎直上拋)，設(shè)此時攔截系統(tǒng)與飛機的水平距離為x，若攔截成功，不計空氣阻力，則v1、v2的關(guān)系應(yīng)滿足()Av1 v2 Bv1v2Cv1 v2 Dv1v2解析：C炮彈攔截成功，即炮彈與炸彈同時運動到同一位置設(shè)此位置距地面的高度為h，則xv1t，hv2tgt2，Hhgt2，由以上各式聯(lián)立解得v1v2，故C正確考點二多體平拋運動問題考點解讀1兩條平拋運動軌跡的交點是兩物體的必經(jīng)之處，兩物體要在此處相遇，必須同時到達此處即軌跡相交是物體相遇的必要條件2若兩物體同時從同一高度拋出，則兩物體始終處在同一高度3若兩物體同時從不同高度拋出，則兩物體高度差始終與拋出點高度差相同4若兩物體從同一高度先后拋出，則兩物體高度差隨時間均勻增大典例賞析典例2(2017江蘇卷)如圖所示，A、B兩小球從相同高度同時水平拋出，經(jīng)過時間t在空中相遇若兩球的拋出速度都變?yōu)樵瓉淼?倍，則兩球從拋出到相遇經(jīng)過的時間為()AtB.tC. D.解析C設(shè)第一次拋出時A球速度為v1，B球速度為v2，則A、B間水平距離x(v1v2)t.第二次兩球速度為第一次的2倍，但水平距離不變，則x2(v1v2)T，聯(lián)立得Tt/2，所以C正確A、B、D錯誤母題探究母題典例2探究1.兩物體從不同高度拋出落在同一位置的平拋探究2.物體從同一高度下落到不同高度的平拋探究3.多體從不同高度落在不同位置的平拋探究1兩物體從不同高度拋出落在同一位置的平拋如圖所示，A、B兩個小球從同一豎直線上的不同位置水平拋出，結(jié)果它們同時落在地面上的同一點C，已知A離地面的高度是B離地面高度的2倍，則A、B兩個球的初速度之比為vAvB為()A12 B21C.1 D.2解析：D由于A、B兩球離地面的高度之比為21，由t可知，它們落地所用的時間之比為1，由于它們的水平位移x相同，由v可知，初速度之比為12，D項正確探究2物體從同一高度下落到不同高度的平拋如圖所示，在同一平臺上的O點水平拋出的三個物體，分別落到a、b、c三點，則三個物體運動的初速度va、vb、vc的關(guān)系和三個物體運動的時間ta、tb、tc的關(guān)系是()Avavbvc，tatbtcBvavbvc，tatbtcCvavbvc，tatbtcDvavbvc，tatbtc解析：C三個平拋運動豎直方向都為自由落體運動，由hgt2可知，a的運動時間最長，c的運動時間最短；由水平方向為勻速直線運動可知c的初速度最大，a的初速度最小，C正確探究3多體從不同高度落在不同位置的平拋(多選)如圖，x軸在水平地面內(nèi)，y軸沿豎直方向圖中畫出了從y軸上沿x軸正向拋出的三個小球a、b和c的運動軌跡，其中b和c是從同一點拋出的不計空氣阻力，則()Aa的飛行時間比b的長Bb和c的飛行時間相同Ca的水平速度比b的小Db的初速度比c的大解析：BD三個小球a、b和c水平拋出以后都做平拋運動，根據(jù)平拋運動規(guī)律可得：xv0t，ygt2，所以t，由ybycya，得tbtcta，選項A錯，B對；又根據(jù)v0x，因為ybya，xbxa，ybyc，xbxc，故vavb，vbvc，選項C錯誤，D對考點三平拋運動的臨界問題考點解讀1確定在臨界狀態(tài)下所對應(yīng)的臨界條件，一般平拋運動過哪個點，限定了平拋運動的位移；平拋運動切入某個軌道，限定了速度方向2利用分解位移或分解速度的方法解決問題3確定研究過程，一般從平拋運動的拋出點開始計算問題比較簡單典例賞析典例3一帶有乒乓球發(fā)射機的乒乓球臺如圖所示水平臺面的長和寬分別為L1和L2，中間球網(wǎng)高度為h.發(fā)射機安裝于臺面左側(cè)邊緣的中點，能以不同速率向右側(cè)不同方向水平發(fā)射乒乓球，發(fā)射點距臺面高度為3h.不計空氣的作用，重力加速度大小為g.若乒乓球的發(fā)射速率v在某范圍內(nèi)，通過選擇合適的方向，就能使乒乓球落到球網(wǎng)右側(cè)臺面上，則v的最大取值范圍是()A. vL1B. v C. v D. v 審題指導(dǎo)(1)審關(guān)鍵詞：發(fā)射機安裝于臺面左側(cè)邊緣的中點能以不同速率向右側(cè)不同方向水平發(fā)射乒乓球(2)思路分析：乒乓球落在右側(cè)臺面的臺角處時，速度取最大值乒乓球沿正前方且恰好擦網(wǎng)而過時，速度取最小值解析D乒乓球做平拋運動，落到右側(cè)臺面上時經(jīng)歷的時間t1滿足3hgt.當v取最大值時其水平位移最大，落點應(yīng)在右側(cè)臺面的臺角處，有vmaxt1，解得vmax ；當v取最小值時其水平位移最小，發(fā)射方向沿正前方且恰好擦網(wǎng)而過，此時有3hhgt，vmint2，解得vmin，故D正確處理平拋運動中的臨界問題要抓住兩點1找出臨界狀態(tài)對應(yīng)的臨界條件2要用分解速度或分解位移的思想分析平拋運動的臨界問題母題探究母題典例3探究1.極端分析法分析臨界問題探究2.對稱法分析臨界問題探究1極端分析法分析臨界問題如圖所示，排球場總長為18 m，設(shè)球網(wǎng)高度為2 m，運動員站在離網(wǎng)3 m的線上(圖中虛線所示)正對網(wǎng)前跳起將球水平擊出(不計空氣阻力，取g10 m/s2)(1)設(shè)擊球點在3 m線正上方高度為2.5 m處，試問擊球的速度在什么范圍內(nèi)才能使球既不觸網(wǎng)也不越界？(2)若擊球點在3 m線正上方的高度小于某個值，那么無論擊球的速度多大，球不是觸網(wǎng)就是越界，試求這個高度解析：(1)如圖甲所示，設(shè)球剛好擦網(wǎng)而過，則擊球點到擦網(wǎng)點的水平位移x13 m，豎直位移y1h2h1(2.52) m0.5 m，根據(jù)位移關(guān)系xvt，ygt2，可得vx，代入數(shù)據(jù)可得v13 m/s，即所求擊球速度的下限設(shè)球剛好打在邊界線上，則擊球點到落地點的水平位移x212 m，豎直位移y2h22.5 m，代入上面的速度公式vx，可求得v212 m/s，即所求擊球速度的上限欲使球既不觸網(wǎng)也不越界，則擊球速度v應(yīng)滿足3 m/sv12 m/s.(2)設(shè)擊球點高度為h3時，球恰好既觸網(wǎng)又壓線，如圖乙所示設(shè)此時排球的初速度為v，擊球點到觸網(wǎng)點的水平位移x33 m，豎直位移y3h3h1(h32) m，代入速度公式vx可得v3；同理對壓線點有x412 m，y4h3，代入速度公式vx可得v12兩式聯(lián)立解得h32.13 m，即當擊球高度小于2.13 m時，無論球被水平擊出的速度多大，球不是觸網(wǎng)，就是越界答案：(1)3 m/sv12 m/s(2)2.13 m探究2對稱法分析臨界問題拋體運動在各類體育運動項目中很常見，如乒乓球運動現(xiàn)討論乒乓球發(fā)球問題，設(shè)球臺長2L、網(wǎng)高h，乒乓球反彈前后水平分速度不變，豎直分速度大小不變、方向相反，且不考慮乒乓球的旋轉(zhuǎn)和空氣阻力(設(shè)重力加速度為g)(1)若球在球臺邊緣O點正上方高度為h1處以速度v1水平發(fā)出，落在球臺上的P1點(如圖實線所示)，求P1點距O點的距離x1.(2)若球從O點正上方以速度v2水平發(fā)出，恰好在最高點時越過球網(wǎng)落在球臺上的P2點(如圖虛線所示)，求v2的大小(3)若球從O點正上方水平發(fā)出后，球經(jīng)反彈恰好越過球網(wǎng)且剛好落在對方球臺邊緣P3點，求發(fā)球點距O點的高度h3.解析：(1)如圖甲所示，根據(jù)平拋規(guī)律得：h1gt，x1v1t1，聯(lián)立解得：x1v1(2)根據(jù)平拋規(guī)律得：h2gt，x2v2t2且h2h,2x2L，聯(lián)立解得v2.(3)如圖乙所示，得h3gt，x3v3t3且3x32L設(shè)球從恰好越過球網(wǎng)到達到最高點時所用的時間為t，水平距離為s，有h3hgt2sv3t由幾何關(guān)系得：x3sL，解得：h3h.答案：(1)v1(2)(3)h物理模型(四)常見平拋運動的模型模型闡述 1模型一：半圓內(nèi)的平拋運動(如圖甲)由半徑和幾何關(guān)系制約時間t：hgt2R v0t聯(lián)立兩方程可求t.甲2模型二：斜面上的平拋運動(1)順著斜面平拋(如圖乙)方法：分解位移xv0tygt2tan 可求得t乙(2)對著斜面平拋(如圖丙)方法：分解速度vxv0vygttan 可求得t丙3模型三：對著豎直墻壁的平拋運動(如圖丁)水平初速度v0不同時，雖然落點不同，但水平位移相同t丁典例賞析典例(2018全國卷)在一斜面頂端，將甲、乙兩個小球分別以v和的速度沿同一方向水平拋出，兩球都落在該斜面上甲球落至斜面時的速率是乙球落至斜面時速率的()A2倍 B4倍 C6倍 D8倍審題指導(dǎo)(1)平拋運動是曲線運動，軌跡為拋物線，可以分解為豎直方向上的自由落體運動(滿足hgt2和vygt)和水平方向上的勻速直線運動(滿足xv0t)(2)根據(jù)動能定理或速度分解，找出小球落到斜面上的速度v與拋出時的速度v0的關(guān)系(3)根據(jù)速度關(guān)系，得出甲、乙兩個小球落到斜面上時的速度之比解析A小球做平拋運動，其運動軌跡如圖所示設(shè)斜面的傾角為.平拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動，xv0t，hgt2，由圖中幾何關(guān)系，可得tan ，解得：t；從拋出到落到斜面上，由動能定理可得：mghmv2mv，可得：vv0，則，選項A正確1解決與斜面關(guān)聯(lián)的平拋運動問題時，首先明確是已知速度方向還是已知位移方向與斜面的夾角，再確定與水平方向的夾角，最后對速度或位移進行分解2與圓形裝置關(guān)聯(lián)的平拋運動的求解方法與此類似題組鞏固1(多選)如圖，從半徑為R1 m的半圓AB上的A點水平拋出一個可視為質(zhì)點的小球，經(jīng)t0.4 s小球落到半圓上，已知當?shù)氐闹亓铀俣萭10 m/s2，則小球的初速度v0可能為()A1 m/sB2 m/sC3 m/s D4 m/s解析：AD由于小球經(jīng)0.4 s落到半圓上，下落的高度hgt20.8 m，位置可能