滬科版必修2 飛機(jī)投彈與平拋運(yùn)動 第1課時 學(xué)案.docx

1.1飛機(jī)投彈與平拋運(yùn)動學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道什么是平拋運(yùn)動，知道伽利略對平拋運(yùn)動規(guī)律的假設(shè).2.能夠利用實驗驗證伽利略的假設(shè).3.會利用物理規(guī)律分析平拋運(yùn)動在兩個分方向上的運(yùn)動規(guī)律.4.知道曲線運(yùn)動的速度方向及物體做曲線運(yùn)動的條件.一、從飛機(jī)投彈談起1.平拋運(yùn)動：將一個物體沿水平方向拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下物體所做的運(yùn)動.2.平拋運(yùn)動的特點(1)水平方向具有初速度，由于慣性要保持向前運(yùn)動.(2)豎直方向受到重力作用，軌跡向下彎曲.(3)物體只受重力，加速度為g，方向豎直向下，是一種勻變速曲線運(yùn)動.二、伽利略的假設(shè)1.伽利略對平拋運(yùn)動的認(rèn)識：水平方向做勻速直線運(yùn)動；豎直方向做自由落體運(yùn)動.2.伽利略的假設(shè)：水平、豎直兩個方向的運(yùn)動“既不彼此影響干擾，也不互相妨礙”，即兩個方向的運(yùn)動具有獨立性.三、驗證伽利略的假設(shè)1.如圖1甲所示，a、b兩小球同時分別開始做自由落體運(yùn)動和平拋運(yùn)動.(1)現(xiàn)象：兩球同時落地.(2)結(jié)論：此實驗表明，平拋運(yùn)動豎直方向的運(yùn)動是自由落體運(yùn)動.圖12.如圖乙所示是a、b兩小球同時分別開始做自由落體運(yùn)動和平拋運(yùn)動的頻閃照片.(1)現(xiàn)象：b球在相同時間內(nèi)通過的水平位移相同，通過的豎直位移與時間的二次方成正比.(2)結(jié)論：此實驗表明，平拋運(yùn)動水平分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動，豎直分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動.即學(xué)即用1.判斷下列說法的正誤.(1)老師將手中的粉筆頭隨意拋出的運(yùn)動是平拋運(yùn)動.()(2)將手中的石子向遠(yuǎn)方投去，石子做平拋運(yùn)動.()(3)從水平飛行的飛機(jī)上滑落的貨物做平拋運(yùn)動(忽略空氣阻力).()(4)圖1甲實驗中證明了做平拋運(yùn)動的小球其豎直分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動.()(5)圖1甲實驗中證明了做平拋運(yùn)動的小球其水平分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動.()(6)圖1乙實驗表明了一個小球要么沿水平方向做勻速直線運(yùn)動，要么沿豎直方向做自由落體運(yùn)動，兩者不可兼得.()2.如圖2所示為用頻閃照相的方法拍攝的研究物體做平拋運(yùn)動規(guī)律的照片，圖中a、b、c為三個同時由同一點出發(fā)的小球，aa為a球在光滑水平面上以速度v運(yùn)動的軌跡，bb為b球以速度v被水平拋出后的運(yùn)動軌跡，cc為c球自由下落的運(yùn)動軌跡.通過分析上述三條軌跡可得出結(jié)論：_.圖2答案做平拋運(yùn)動的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動一、曲線運(yùn)動的速度導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖3所示，砂輪上打磨下來的熾熱的微粒沿砂輪的切線飛出，其速度方向不斷變化，那么如何確定物體在某一點的速度方向？圖3(2)曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動嗎？(3)曲線運(yùn)動可能是勻變速運(yùn)動嗎？(4)物體做曲線運(yùn)動時，加速度可以為零嗎？為什么？答案(1)從題圖可以看出，從砂輪上打磨下來的熾熱微粒沿脫落點的切線方向飛出，所以物體在某一點的速度方向沿曲線在這一點的切線方向.(2)由于曲線運(yùn)動的速度方向時刻在變化，不論其速度大小是否變化，其速度一定變化，因此曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動.(3)曲線運(yùn)動是否是勻變速運(yùn)動取決于物體所受的合外力情況.合外力為恒力，物體做勻變速曲線運(yùn)動；合外力為變力，物體做非勻變速曲線運(yùn)動.(4)不可以，物體做曲線運(yùn)動時，速度不斷變化，所以加速度一定不為零.知識深化1.質(zhì)點做曲線運(yùn)動時，速度方向是時刻改變的.2.質(zhì)點在某一點的速度方向是沿曲線上這一點的切線方向.3.曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動(1)速度是矢量，它既有大小，又有方向.不論速度的大小是否改變，只要速度的方向發(fā)生改變，就表示速度發(fā)生了變化，也就具有了加速度.(2)在曲線運(yùn)動中，速度的方向是不斷變化的，所以曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動.例1如圖4所示，物體沿曲線由a點運(yùn)動至b點，關(guān)于物體在ab段的運(yùn)動，下列說法正確的是()圖4a.物體的速度可能不變b.物體的速度不可能均勻變化c.a點的速度方向由a指向bd.ab段的位移大小一定小于路程答案d解析做曲線運(yùn)動的物體的速度方向時刻改變，即使速度大小不變，速度方向也在不斷發(fā)生變化，故a項錯誤；做曲線運(yùn)動的物體必定受到力的作用，當(dāng)物體所受到的合力為恒力時，物體的加速度恒定，速度均勻變化，b項錯誤；點的速度方向沿點的切線方向，c項錯誤；做曲線運(yùn)動的物體的位移大小必小于路程，d項正確.二、物體做曲線運(yùn)動的條件導(dǎo)學(xué)探究(1)圖5甲是拋出的石子在空中劃出的弧線，圖乙是某衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的部分軌跡.請畫出物體在a、b、c、d四點的受力方向和速度方向.圖5(2)用一塊磁鐵，如何使小鋼球做以下運(yùn)動：加速直線運(yùn)動；減速直線運(yùn)動；曲線運(yùn)動.(3)物體做曲線運(yùn)動的條件是什么？答案(1)各點受力方向和速度方向如圖所示.(2)把磁鐵放置在小鋼球運(yùn)動方向的正前方；把磁鐵放置在小鋼球運(yùn)動方向的正后方；把磁鐵放置在小鋼球運(yùn)動方向的某一側(cè).(3)所受合力方向與速度方向不共線.知識深化1.物體做曲線運(yùn)動的條件：當(dāng)物體受到的合力的方向與其運(yùn)動方向不共線時，物體將做曲線運(yùn)動，與其受到的合力大小是否變化無關(guān).2.合力與運(yùn)動軌跡的關(guān)系：物體運(yùn)動時其軌跡總偏向合力所指的一側(cè)，或者說合力總指向運(yùn)動軌跡的凹側(cè).例2曲線運(yùn)動是自然界更為普遍的運(yùn)動形式，下面關(guān)于曲線運(yùn)動的一些說法中，正確的是()a.物體只要受到變力的作用，就會做曲線運(yùn)動b.物體在方向不變的外力作用下一定會做直線運(yùn)動c.物體在方向不斷變化的外力作用下一定會做曲線運(yùn)動d.物體在大小不變的外力作用下必做勻變速曲線運(yùn)動答案c解析當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上時，物體做曲線運(yùn)動，a、b錯誤.物體所受的外力方向不斷變化，表明外力不會與速度始終共線，故在該外力作用下物體一定會做曲線運(yùn)動，c對.做勻變速曲線運(yùn)動物體的受力恒定不變，而不光是受力大小不變，d錯誤.針對訓(xùn)練1一物體由靜止開始自由下落，一小段時間后突然受一恒定水平向右的風(fēng)力的影響，但著地前一段時間內(nèi)風(fēng)突然停止，則其運(yùn)動的軌跡可能是()答案c解析物體自由下落到某處突然受一恒定水平向右的風(fēng)力，則軌跡應(yīng)向右彎曲，且彎點的切線方向應(yīng)豎直向下，故a、b、d都錯；撤去風(fēng)力后，物體只受重力，即合外力向下，軌跡應(yīng)向下彎曲，只有c符合，故c正確.物體做曲線運(yùn)動時，關(guān)于受力(加速度)的“一定”與“不一定”(1)“一定”：物體受到的合外力(加速度)一定不為零.物體所受合外力(加速度)的方向與其速度方向一定不在同一條直線上.(2)“不一定”：物體受到的合外力(加速度)不一定變化，即物體受到的合外力可以是恒力，也可以是變力.三、平拋運(yùn)動的特點與性質(zhì)導(dǎo)學(xué)探究觀察圖6甲、乙，思考以下問題：圖6(1)a球、b球的運(yùn)動軌跡各有什么特點？(2)a、b兩球的速度(大小、方向)有什么特點？(3)a、b兩球的加速度有什么特點？答案(1)a球：直線b球：曲線(2)a球的速度方向不變，大小變化；b球的速度方向和大小都發(fā)生變化(3)a、b兩球的加速度均恒定不變，為重力加速度g.知識深化1.平拋運(yùn)動的特點與性質(zhì)(1)特點：特點說明軌跡特點一條曲線速度特點速度大小和方向不斷變化加速度特點加速度恒定不變(2)性質(zhì)：平拋運(yùn)動實質(zhì)上是加速度為重力加速度g的勻變速曲線運(yùn)動.2.平拋運(yùn)動的速度變化如圖7所示，由vgt知，任意兩個相等的時間間隔內(nèi)速度的變化量相同，方向豎直向下.圖7例3平拋運(yùn)動的規(guī)律可以概括為兩點：一是水平方向做勻速直線運(yùn)動；二是豎直方向做自由落體運(yùn)動.為了研究平拋物體的運(yùn)動，可做下面的實驗：如圖8用小錘擊打彈性金屬片，a球水平飛出，同時b球被松開，做自由落體運(yùn)動，兩球同時落到地面.則這個實驗()圖8a.只能說明上述規(guī)律中的第一條b.只能說明上述規(guī)律中的第二條c.不能說明上述規(guī)律中的任何一條d.能同時說明上述兩條規(guī)律答案b解析實驗中a球做平拋運(yùn)動，b球做自由落體運(yùn)動，兩球同時落地說明a球平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動和b球相同，而不能說明a球的水平分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動，所以只有選項b正確.針對訓(xùn)練2關(guān)于平拋運(yùn)動，下列說法中正確的是()a.平拋運(yùn)動是一種變加速運(yùn)動b.做平拋運(yùn)動的物體加速度隨時間逐漸增大c.做平拋運(yùn)動的物體每秒內(nèi)速度增量相等d.做平拋運(yùn)動的物體每秒內(nèi)位移增量相等答案c解析平拋運(yùn)動是勻變速曲線運(yùn)動，其加速度為重力加速度g，故加速度的大小和方向恒定，在t時間內(nèi)速度的改變量為vgt，因此可知每秒內(nèi)速度增量大小相等、方向相同，選項a、b錯誤，c正確；由于水平方向的位移xv0t，每秒內(nèi)水平位移增量相等，而豎直方向的位移hgt2，每秒內(nèi)豎直位移增量不相等，所以選項d錯誤.1.(曲線運(yùn)動的速度方向)在f1賽事中，若在彎道上高速行駛的賽車車輪脫落，則關(guān)于脫落的車輪的運(yùn)動情況，下列說法中正確的是()a.仍然沿著汽車的彎道行駛b.沿著與彎道切線垂直的方向飛出c.沿著脫離時輪子前進(jìn)的方向做直線運(yùn)動，離開彎道d.上述情況都有可能答案c解析賽車沿彎道行駛，任一時刻賽車的速度方向是賽車運(yùn)動軌跡上的對應(yīng)點的切線方向，脫落的車輪的速度方向也就是脫落點軌跡的切線方向，車輪脫落后，不再受到車身的約束，只受到與速度方向相反的阻力作用，車輪做直線運(yùn)動，故c正確.2.(曲線運(yùn)動的條件)對做曲線運(yùn)動的物體，下列說法正確的是()a.速度方向與合外力方向不可能在同一條直線上b.加速度方向與合外力方向可能不在同一條直線上c.加速度方向與速度方向有可能在同一條直線上d.合外力的方向一定是變化的答案a解析由物體做曲線運(yùn)動的條件可知，速度方向與合外力方向不可能在同一條直線上，所以a正確；根據(jù)牛頓第二定律，加速度與合外力一定同向，所以b、c不正確；在恒力作用下，物體也可以做曲線運(yùn)動，只要合外力方向與速度方向不共線就可以，所以d不正確，故選a.3.(平拋運(yùn)動的特點)如圖9所示，在光滑的水平面上有一小球a以初速度v0運(yùn)動，同時刻在它正上方有一小球b也以初速度v0水平拋出，并落于c點，不計空氣阻力，則()圖9a.小球a先到達(dá)c點b.小球b先到達(dá)c點c.兩球同時到達(dá)c點d.不能確定a、b球到達(dá)c點的先后順序答案c解析做平拋運(yùn)動的小球b在水平方向上的運(yùn)動與小球a同步，b球落地前兩球一直在同一豎直線上，兩球同時到達(dá)c點，c正確.4.(對平拋運(yùn)動的理解)從離地面h高處投出a、b、c三個小球，a球自由下落，b球以速度v水平拋出，c球以速度2v水平拋出，則它們落地時間ta、tb、tc的關(guān)系是(不計空氣阻力)()a.tatbtc b.tatbtcc.tatbtc d.tatbtc答案d解析平拋運(yùn)動物體的飛行時間僅與高度有關(guān)，與水平方向的初速度大小無關(guān)，故tbtc，而平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動為自由落體運(yùn)動，所以tatbtc，d正確.課時作業(yè)一、選擇題(18題為單選題，912題為多選題)1.關(guān)于曲線運(yùn)動，下列說法中正確的是()a.做曲線運(yùn)動的物體，在一段時間內(nèi)運(yùn)動的路程可能為零b.曲線運(yùn)動一定是勻速運(yùn)動c.在平衡力作用下，物體可以做曲線運(yùn)動d.在恒力作用下，物體可以做曲線運(yùn)動答案d解析做曲線運(yùn)動的物體，在一段時間內(nèi)可能回到出發(fā)點，但路程不為零，位移可能為零，a錯誤；曲線運(yùn)動的速度方向一定變化，所以一定是變速運(yùn)動，b錯誤；由牛頓第一定律可知，在平衡力作用下，物體一定做勻速直線運(yùn)動或處于靜止?fàn)顟B(tài)，c錯誤；不論是否為恒力，只要物體所受合力方向與物體速度方向不共線，物體就做曲線運(yùn)動，所以d正確.2.質(zhì)點在某一平面內(nèi)沿曲線由p運(yùn)動到q，如果用v、a、f分別表示質(zhì)點運(yùn)動過程中的速度、加速度和受到的合外力.則下列選項中可能正確的是()答案d解析質(zhì)點做曲線運(yùn)動時，速度方向是曲線上這一點的切線方向，選項a錯誤；質(zhì)點所受合外力和加速度的方向指向運(yùn)動軌跡的凹側(cè)，選項b、c錯誤，只有選項d正確.3.做曲線運(yùn)動的物體，在運(yùn)動過程中，一定變化的物理量是()a.速率 b.速度c.加速度 d.合外力答案b解析物體做曲線運(yùn)動時，速度方向一定變化，速度大小不一定變化，a錯，b對.做曲線運(yùn)動的物體的合外力或加速度既可能變，也有可能不變，c、d錯.4.若已知物體運(yùn)動的初速度v0的方向及它受到的恒定的合外力f的方向，下面四圖中a、b、c、d表示物體運(yùn)動的軌跡，其中正確的是()答案b解析合外力f與初速度v0不共線，物體一定做曲線運(yùn)動，c錯.物體的運(yùn)動軌跡向合外力f方向偏轉(zhuǎn)，且介于f與v0的方向之間并與v0相切，a、d錯，b對.5.關(guān)于平拋運(yùn)動的物體，正確的說法是()a.速度始終不變b.加速度始終不變c.受力始終與運(yùn)動方向垂直d.受力始終與運(yùn)動方向平行答案b解析做平拋運(yùn)動的物體的速度大小、方向時刻在變化，a錯.加速度恒為g，b對.受力與初速度方向垂直，但不會與運(yùn)動方向平行或垂直，c、d錯.6.撐開的帶有水滴的傘繞著傘柄在豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，傘面上的水滴隨傘做曲線運(yùn)動.若有水滴從傘面邊緣最高處o飛出，如圖1所示.則飛出傘面后的水滴可能()圖1a.沿曲線oa運(yùn)動 b.沿直線ob運(yùn)動c.沿曲線oc運(yùn)動 d.沿圓弧od運(yùn)動答案c解析雨滴在最高處離開傘邊緣，沿切線方向飛出，由于受重力作用，軌跡向下偏轉(zhuǎn)，故c正確，a、b、d錯誤.7.如圖2所示，足夠長的水平直軌道m(xù)n上左端有一點c，過mn的豎直平面上有兩點a、b，a點在c點的正上方，b點與a點在一條水平線上，不計軌道阻力和空氣阻力，下列判斷正確的是()圖2a.在a、c兩點以相同的速度同時水平向右拋出一小球，兩球一定會相遇b.在a、c兩點以相同的速度同時水平向右拋出一小球，兩球一定不會相遇c.在a點水平向右拋出一小球，同時在b點由靜止釋放一小球，兩球一定會相遇d.在a、c兩點以相同的速度同時水平向右拋出一小球，并同時在b點由靜止釋放一小球，三小球不可能在水平軌道上相遇答案a解析由于不計軌道阻力和空氣阻力，從a點水平拋出的小球做平拋運(yùn)動，它在水平方向上做勻速直線運(yùn)動，而在c點水平拋出的小球沿軌道做勻速直線運(yùn)動，當(dāng)a處拋出的小球到達(dá)mn軌道時，在水平方向上與c處拋出的小球水平位移相同，它們一定相遇；在a點水平向右拋出一小球，同時在b點由靜止釋放一小球，從a處拋出的小球若能到達(dá)b的正下方，兩球才會相遇，否則不會相遇；由以上分析可知：在a、c兩點以相同的速度同時水平向右拋出兩小球，并同時在b點由靜止釋放一小球，三小球有可能在水平軌道上相遇.8.一運(yùn)動物體經(jīng)過p點時，其速度v與合力f的方向不在同一直線上，當(dāng)物體運(yùn)動到q點時，突然使合力的方向與速度方向相同直至物體運(yùn)動經(jīng)過m點，若用虛線表示物體的運(yùn)動軌跡，則下列圖中可能正確的是(其中c、d選項中的qm段均是直線)()答案c解析經(jīng)過p點時，其速度v與合力f的方向不在同一直線上，物體做曲線運(yùn)動，合力應(yīng)該指向軌跡的內(nèi)側(cè)，當(dāng)合力方向與速度方向平行時，物體做直線運(yùn)動，所以從q到m做直線運(yùn)動，故c正確.9.關(guān)于平拋物體的運(yùn)動，以下說法正確的是()a.做平拋運(yùn)動的物體，速度和加速度都隨時間的增加而增大b.做平拋運(yùn)動的物體僅受到重力的作用，所以加速度保持不變c.平拋物體的運(yùn)動是勻變速運(yùn)動d.平拋物體的運(yùn)動是變加速運(yùn)動答案bc解析做平拋運(yùn)動的物體，速度隨時間不斷增大，但由于只受恒定不變的重力作用，所以加速度是恒定不變的，選項a、d錯誤，b、c正確.10.在物理學(xué)史上，伽利略對平拋運(yùn)動進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，下列關(guān)于伽利略研究的說法中，正確的是()a.伽利略通過精確的實驗，發(fā)現(xiàn)平拋運(yùn)動在水平和豎直方向上的運(yùn)動既不彼此影響，也不互相妨礙b.伽利略用幾何方法描繪出了平拋物體的運(yùn)動軌跡c.伽利略對平拋運(yùn)動的研究方法只適用于平拋運(yùn)動d.伽利略的研究揭示了研究二維曲線運(yùn)動的基本方法答案bd解析伽利略假定平拋運(yùn)動的物體在水平和豎直方向上的運(yùn)動互不影響，而不是通過精確實驗證實這一結(jié)論，故a錯誤；在假設(shè)的基礎(chǔ)上，伽利略用幾何方法描繪出了平拋物體的運(yùn)動軌跡，b正確；伽利略的研究方法可以普遍適用于二維或三維運(yùn)動的研究，故c錯誤，d正確.11.為了驗證平拋運(yùn)動的小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動，用如圖3所示的裝置進(jìn)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，下列說法中正確的有()圖3a.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(yùn)動答案bc解析平拋運(yùn)動在豎直方向上為自由落體運(yùn)動，因為等高同時運(yùn)動，所以兩球同時落地，b項正確；為了驗證平拋運(yùn)動的小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動，需要改變裝置的高度，多次實驗，c項正確.12.質(zhì)量為m的物體，在f1、f2、f3三個共點力的作用下做勻速直線運(yùn)動，保持f1、f2不變，僅將f3的方向改變90(大小不變)后，物體可能做 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