2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 拋體運(yùn)動(dòng) 4 斜拋運(yùn)動(dòng)(選學(xué))學(xué)案 教科版必修2.doc
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4 斜拋運(yùn)動(dòng)(選學(xué)) [學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.知道斜拋運(yùn)動(dòng),會(huì)用運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法分析斜拋運(yùn)動(dòng).2.通過實(shí)驗(yàn)探究斜拋運(yùn)動(dòng)的射高和射程跟初速度和拋射角的關(guān)系,并能將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到生產(chǎn)和生活中. 一、斜拋運(yùn)動(dòng) 1.定義:當(dāng)不考慮空氣的阻力時(shí),一個(gè)物體沿斜向拋出后的運(yùn)動(dòng),叫做斜拋運(yùn)動(dòng). 2.軌跡:斜拋運(yùn)動(dòng)的軌跡也是一條拋物線. 3.射程:斜拋運(yùn)動(dòng)的射程跟拋射體的初速度和拋射角有關(guān). (1)拋射角一定時(shí),初速度越大,射程越大. (2)初速度一定時(shí),當(dāng)拋射角為45時(shí),射程最大. 二、空氣阻力對(duì)斜拋運(yùn)動(dòng)的影響 當(dāng)斜拋物體的速度較小時(shí),空氣阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響可以忽略,此時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡近似為拋物線;當(dāng)斜拋物體的速度很大時(shí),空氣阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大影響,物體的軌跡形狀不對(duì)稱,這種軌跡叫做彈道. 1.判斷下列說法的正誤. (1)斜拋運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng).(√) (2)斜拋運(yùn)動(dòng)的速度一直在減?。?) (3)做斜拋運(yùn)動(dòng)的物體在最高點(diǎn)速度為0.() (4)做斜拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上不是勻速直線運(yùn)動(dòng).() (5)斜拋運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng).(√) 2.有一小球,從地面以角度(與水平面夾角)θ=45,初速度v0=10m/s拋出,則小球達(dá)到的最大高度為________m,小球落到地面所用的時(shí)間為________s.(取g=10 m/s2,忽略空氣阻力) 答案 2.5 一、斜拋運(yùn)動(dòng) 體育運(yùn)動(dòng)中投擲的鏈球、鉛球、鐵餅、標(biāo)槍(如圖1所示)等都可以視為斜拋運(yùn)動(dòng).我們以運(yùn)動(dòng)員投擲鉛球?yàn)槔治霾⒒卮鹨韵聠栴}: 圖1 (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(diǎn)? (2)將鉛球的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解,鉛球在水平方向和豎直方向分別做什么運(yùn)動(dòng)? (3)鉛球在最高點(diǎn)的速度是零嗎? 答案 (1)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)鉛球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),在豎直方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng). (3)不是.由于鉛球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以鉛球在最高點(diǎn)的速度等于水平方向的分速度. 1.斜拋運(yùn)動(dòng)的性質(zhì):由于斜拋運(yùn)動(dòng)的加速度是重力加速度,且與速度方向有夾角,因此,斜拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng). 2.斜拋運(yùn)動(dòng)的研究方法:運(yùn)動(dòng)的合成與分解. 若物體的初速度為v0,方向斜向上,與水平方向夾角為θ, 將初速度v0進(jìn)行分解,則 v0x=v0cosθ,v0y=v0sinθ (1)水平方向:物體不受外力,始終以v0x做勻速直線運(yùn)動(dòng). (2)豎直方向:受重力作用,物體有向上的初速度v0y,則物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng). 例1 關(guān)于斜拋運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是( ) A.物體拋出后,速度增大,加速度減小 B.物體拋出后,速度先減小,再增大 C.物體拋出后,沿著軌跡的切線方向,先做減速運(yùn)動(dòng),再做加速運(yùn)動(dòng),加速度始終沿著切線方向 D.斜拋物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 答案 D 解析 斜拋物體的運(yùn)動(dòng)水平方向是勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向是豎直上拋或豎直下拋運(yùn)動(dòng),拋出后只受重力作用,故加速度恒定.若是斜上拋則豎直分速度先減小后增大,若是斜下拋則豎直分速度一直增大,故A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤.由于斜拋運(yùn)動(dòng)的物體只受重力的作用且與初速度方向不共線,故做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),D項(xiàng)正確. 針對(duì)訓(xùn)練 (多選)斜拋運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)的共同特點(diǎn)是( ) A.加速度都是g B.運(yùn)動(dòng)軌跡都是拋物線 C.運(yùn)動(dòng)時(shí)間都與拋出時(shí)的初速度大小有關(guān) D.相同時(shí)間內(nèi)速度變化都相等 答案 ABD 解析 斜拋運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)都是僅受重力作用的拋體運(yùn)動(dòng),因此其加速度都是相同的,都為重力加速度,因此選項(xiàng)A、D正確.它們的軌跡均為拋物線,選項(xiàng)B正確.斜拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由豎直方向的分運(yùn)動(dòng)決定,平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間僅與豎直方向上的位移有關(guān),與初速度無關(guān),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤. 二、斜拋運(yùn)動(dòng)的射程 如圖2所示,一炮彈以初速度v0斜向上方飛出炮筒,初速度與水平方向夾角為θ,空氣阻力不計(jì). 圖2 (1)求解炮彈在空中的飛行時(shí)間、射高和射程; (2)由射程的表達(dá)式,討論影響射程的因素有哪些? 答案 (1)先建立直角坐標(biāo)系,將初速度v0分解為: v0x=v0cosθ,v0y=v0sinθ 飛行時(shí)間:t== 射高:Y== 射程:X=v0cosθt== 可見,給定v0,當(dāng)θ=45時(shí),射程達(dá)到最大值Xmax=. (2)射程X=,由此可以看出射程的大小與初速度和拋射角有關(guān). 1.斜拋運(yùn)動(dòng)可以看成是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的豎直上拋或豎直下拋運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng). 2.斜拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律(以斜向上拋為例,如圖3) 圖3 (1)水平方向:vx=v0x=v0cosθ, x=vxt=v0tcosθ. (2)豎直方向:vy=v0y-gt=v0sinθ-gt y=v0yt-gt2=v0sinθt-gt2. (3)飛行時(shí)間t=t上+t下= (4)射高:Y== 射程:X=v0xt=v0cosθ= (5)射高、射程與拋射角的關(guān)系(初速度大小一定) 當(dāng)0<θ<45時(shí),隨著拋射角的增大,射程增大,射高也增大;當(dāng)θ=45時(shí),射程最大;當(dāng)45<θ<90時(shí),隨著拋射角的增大,射程減小,射高增大;當(dāng)θ=90時(shí),射程為零,射高最大. 例2 在水平地面上沿與水平方向成α=37角的方向,以初速度v0=20m/s斜向上拋出一物體,求物體從拋出到落地的時(shí)間以及它運(yùn)動(dòng)的最大高度和射程.在初速度大小v0=20 m/s不變的情況下,若要使物體的水平射程最大,拋射角應(yīng)多大?最大射程是多少?(g取10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8) 答案 2.4s 7.2m 38.4m 45 40m 解析 根據(jù)豎直方向的豎直上拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可求得物體從拋出到落地的時(shí)間 t==s=2.4s 物體上升的最大高度 H==m=7.2m 斜拋運(yùn)動(dòng)的射程 X′=v0cosαt=200.82.4m=38.4m 設(shè)拋射角為θ,飛行時(shí)間為T,根據(jù)射程與拋射角的關(guān)系得 X=v0xT=v0cosθ= 可以判斷,當(dāng)拋射角θ=45時(shí),射程最大,最大射程Xmax==40m 【考點(diǎn)】對(duì)斜拋運(yùn)動(dòng)的理解和規(guī)律應(yīng)用 【題點(diǎn)】用運(yùn)動(dòng)分解的觀點(diǎn)分析斜拋運(yùn)動(dòng) 斜拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性 1.時(shí)間對(duì)稱:相對(duì)于軌跡最高點(diǎn),兩側(cè)對(duì)稱的上升時(shí)間等于下降時(shí)間. 2.速度對(duì)稱:相對(duì)于軌跡最高點(diǎn),兩側(cè)對(duì)稱的兩點(diǎn)速度大小相等. 3.軌跡對(duì)稱:斜拋運(yùn)動(dòng)的軌跡相對(duì)于過最高點(diǎn)的豎直線對(duì)稱. 1.(對(duì)斜拋運(yùn)動(dòng)的理解)(多選)關(guān)于斜拋運(yùn)動(dòng),忽略空氣阻力,下列說法中正確的是( ) A.斜拋運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng) B.斜拋運(yùn)動(dòng)的速度一直減小 C.斜拋運(yùn)動(dòng)在最高點(diǎn)速度不為零 D.斜拋運(yùn)動(dòng)的加速度是恒定的 答案 ACD 解析 做斜拋運(yùn)動(dòng)的物體只受重力作用,加速度為g,水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng),豎直方向做加速度為g的勻變速直線運(yùn)動(dòng),斜上拋運(yùn)動(dòng)速度先減小后增大.在最高點(diǎn)時(shí)有水平速度.故A、C、D正確. 2.(對(duì)斜拋運(yùn)動(dòng)的理解)做斜上拋運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)可以分解為水平和豎直方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng),下列圖像中正確描述豎直方向上物體運(yùn)動(dòng)的速度的是( ) 答案 C 3.(斜拋運(yùn)動(dòng)的射高)A、B兩物體初速度相同,A沿與水平方向成θ角的光滑斜面上滑;B與水平方向成θ角斜上拋.它們所能達(dá)到的最大高度分別為HA和HB,則下列關(guān)于HA和HB的大小判斷正確的是( ) A.HA<HB B.HA=HB C.HA>HB D.無法確定 答案 C 解析 假設(shè)初速度為v0,在光滑斜面上,對(duì)物體A進(jìn)行受力分析可以得到物體的加速度a==gsinθ,設(shè)物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的長度為l,則v02=2glsinθ,離地面的最大高度HA=lsinθ=;斜向上拋時(shí),B物體豎直分速度vy=v0sinθ,上升的最大高度HB=<HA. 4.(斜拋運(yùn)動(dòng)的射程)用彈簧槍將一小鋼珠從地面沿與豎直方向成37角斜向上彈出(不計(jì)空氣阻力),經(jīng)4s后鋼珠落地,則小鋼珠被彈出時(shí)的速度大小為________m/s,小鋼珠的水平射程為________ m.(g取10 m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8) 答案 25 60 解析 根據(jù)對(duì)稱性可知,鋼珠上升的時(shí)間與下落的時(shí)間相等,均為t=2s,設(shè)彈出時(shí)的速度大小為v0,則有t=,解得v0=25m/s.水平射程為X=2tv0sin37=60m. 一、選擇題 考點(diǎn)一 對(duì)斜拋運(yùn)動(dòng)的理解 1.斜拋運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)相比較,相同的是( ) A.都是勻變速曲線運(yùn)動(dòng) B.平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),而斜拋運(yùn)動(dòng)是非勻變速曲線運(yùn)動(dòng) C.都是加速度逐漸增大的曲線運(yùn)動(dòng) D.平拋運(yùn)動(dòng)是速度一直增大的運(yùn)動(dòng),而斜拋運(yùn)動(dòng)是速度一直減小的運(yùn)動(dòng) 答案 A 解析 斜拋和平拋都做曲線運(yùn)動(dòng)且只受重力,產(chǎn)生的加速度為g,故均為勻變速曲線運(yùn)動(dòng),故A正確,B、C錯(cuò)誤;平拋運(yùn)動(dòng)是速度一直增大的運(yùn)動(dòng),而斜上拋運(yùn)動(dòng)是速度先減小后增大的運(yùn)動(dòng),斜下拋運(yùn)動(dòng)是速度一直增大的運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤. 2.某同學(xué)斜向上拋出一鉛球,忽略空氣阻力.鉛球在空中運(yùn)動(dòng)的過程中,加速度a隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像是( ) 答案 B 解析 由題意知,忽略空氣阻力,鉛球拋出后只受重力,由牛頓第二定律知,其加速度為g且保持不變,故B正確. 3.(多選)關(guān)于斜上拋運(yùn)動(dòng),下面的說法正確的是( ) A.拋射角一定,初速度小時(shí),運(yùn)動(dòng)時(shí)間長 B.拋射角一定,初速度大時(shí),運(yùn)動(dòng)時(shí)間長 C.初速度大小一定,拋射角小時(shí),運(yùn)動(dòng)時(shí)間長 D.初速度大小一定,拋射角大時(shí),運(yùn)動(dòng)時(shí)間長 答案 BD 解析 斜拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間取決于豎直方向的分運(yùn)動(dòng). 4.(多選)如圖1是斜向上拋出的物體的運(yùn)動(dòng)軌跡,C點(diǎn)是軌跡的最高點(diǎn),A、B是軌跡上等高的兩個(gè)點(diǎn).下列敘述中正確的是(不計(jì)空氣阻力)( ) 圖1 A.物體在C點(diǎn)的速度為零 B.物體在A點(diǎn)的速度與在B點(diǎn)的速度相同 C.物體在A點(diǎn)、B點(diǎn)的水平分速度均等于物體在C點(diǎn)的速度 D.物體在A、B、C三點(diǎn)的加速度相同 答案 CD 解析 速度是矢量,物體在A、B兩點(diǎn)的速度大小相等,方向不相同.斜拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上是勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向的加速度總為g. 5.一小球以初速度v0與水平面成α角斜向上拋出,球從拋出到落至與拋出點(diǎn)同一高度時(shí)速度的變化量大小為( ) A.v0sinα B.2v0sinα C.v0cosα D.2v0cosα 答案 B 解析 對(duì)速度分解可知,小球從拋出到落到與拋出點(diǎn)同一高度時(shí)速度變化量的大小為2v0sinα,所以選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤. 考點(diǎn)二 斜拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 6.某同學(xué)在籃球場地上做斜上拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn),設(shè)拋出球的初速度為20m/s,拋射角分別為30、45、60、75,不計(jì)空氣阻力,則關(guān)于球的射程,以下說法中正確的是( ) A.以30角度拋射時(shí),射程最大 B.以45角度拋射時(shí),射程最大 C.以60角度拋射時(shí),射程最大 D.以75角度拋射時(shí),射程最大 答案 B 解析 不計(jì)空氣阻力,球做斜上拋運(yùn)動(dòng),水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng),設(shè)拋射角為θ,則球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t=; 水平射程x=v0tcosθ=v0cosθ= 可知,當(dāng)拋射角為θ=45時(shí),射程x最大,故選項(xiàng)B正確. 7.(多選)如圖2所示,在一次投籃游戲中,小剛同學(xué)調(diào)整好力度,將球從A點(diǎn)向籃筐B(yǎng)投去,結(jié)果球沿著一條弧線飛到籃筐后方.已知A、B等高,不計(jì)空氣阻力,則下次再投時(shí),他可能作出的調(diào)整為( ) 圖2 A.減小初速度,拋出方向不變 B.增大初速度,拋出方向不變 C.初速度大小不變,增大拋出角度 D.初速度大小不變,減小拋出角度 答案 ACD 解析 設(shè)球在水平方向從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間為t,A、B間的距離為d,則有t=,而在豎直方向,則有t′=,球飛過籃筐,所以t- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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