《平抛运动常见题型考点分类总结教学文案11565.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《平抛运动常见题型考点分类总结教学文案11565.pdf（12页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、学习资料 仅供学习与参考 平抛运动小结（一）平抛运动的基础知识 1.定义：水平抛出的物体只在重力作用下的运动。2.特点：（1）平抛运动是一个同时经历水平向的匀速直线运动和竖直向的自由落体运动的合运动。（2）平抛运动的轨迹是一条抛物线，其一般表达式为cbxaxy2。（3）平抛运动在竖直向上是自由落体运动，加速度ga 恒定，所以竖直向上在相等的时间相邻的位移的高度之比为5:3:1:321sss竖直向上在相等的时间相邻的位移之差是一个恒量2gTssssIIIIIIII。（4）在同一时刻，平抛运动的速度（与水平向之间的夹角为）向和位移向（与水平向之间的夹角是）是不相同的，其关系式tan2tan（即任意
2、一点的速度延长线必交于此时物体位移的水平分量的中点）。3.平抛运动的规律 描绘平抛运动的物理量有0v、yv、v、x、y、s、t，已知这八个物理量中的任意两个，可以求出其它六个。运动分类 加速度 速度 位移 轨迹 分运动 x向 0 0v tvx0 直线 y向 g gt 221gty 直线 合运动 大小 g 220)(gtv 2220)21()(gttv 抛物线 与x向的夹角 90 0tanvgt 02tanvgt （二）平抛运动的常见问题及求解思路 关于平抛运动的问题，有直接运用平抛运动的特点、规律的问题，有平抛运动与圆运动组合的问题、有平抛运动与天体运动组合的问题、有平抛运动与电场（包括一些复
3、合场）组合的问题等。本文主要讨论直接运用平抛运动的特点和规律来求解的问题，即有关平抛运动的常见问题。1.从同时经历两个运动的角度求平抛运动的水平速度 求解一个平抛运动的水平速度的时候，我们首先想到的法，就应该是从竖直向上的自由落体运动中求出时间，然后，根据水平向做匀速直线运动，求出速度。例 1 如图 1 所示，某人骑摩托车在水平道路上行驶，要在 A 处越过mx5的壕沟，沟面对面比 A处低mh25.1，摩托车的速度至少要有多大？学习资料 仅供学习与参考 Axh 图 1 解析：在竖直向上，摩托车越过壕沟经历的时间 ssght5.01025.122 在水平向上，摩托车能越过壕沟的速度至少为 smsm
4、txv/10/5.050 2.从分解速度的角度进行解题 对于一个做平抛运动的物体来说，如果知道了某一时刻的速度向，则我们常常是“从分解速度”的角度来研究问题。例 2 如图 2 甲所示，以 9.8m/s 的初速度水平抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角为30的斜面上。可知物体完成这段飞行的时间是（）A.s33 B.332s C.s3 D.s2 30vxvtvy30甲乙v0 图 2 解析：先将物体的末速度tv分解为水平分速度xv和竖直分速度yv（如图 2 乙所示）。根据平抛运动的分解可知物体水平向的初速度是始终不变的，所以0vvx；又因为tv与斜面垂直、yv与水平面垂直，所以tv与yv间的夹
5、角等于斜面的倾角。再根据平抛运动的分解可知物体在竖直向做自由落体运动，那么我们根据yvgt就可以求出时间t了。则yxvvtan 所以smsmvvvxy/38.9/318.930tantan0，根据平抛运动竖直向是自由落体运动可学习资料 仅供学习与参考 以写出：gtvy，所以sgvty38.938.9，所以答案为 C。3.从分解位移的角度进行解题 对于一个做平抛运动的物体来说，如果知道了某一时刻的位移向（如物体从已知倾角的斜面上水平抛出，这个倾角也等于位移与水平向之间的夹角），则我们可以把位移分解成水平向和竖直向，然后运用平抛运动的运动规律来进行研究问题（这种法，暂且叫做“分解位移法”）例 3
6、在倾角为的斜面上的 P 点，以水平速度0v向斜面下抛出一个物体，落在斜面上的 Q 点，证明落在 Q 点物体速度20tan41 vv。解析：设物体由抛出点 P 运动到斜面上的 Q 点的位移是l，所用时间为t，则由“分解位移法”可得，竖直向上的位移为sinlh；水平向上的位移为cosls。又根据运动学的规律可得 竖直向上221gth，gtvy 水平向上tvs0 则002221tanvvtvgtshy，tan20vvy 所以 Q 点的速度20220tan41vvvvy 例 4 如图 3 所示，在坡度一定的斜面顶点以大小相同的速度0v同时水平向左与水平向右抛出两个小球 A 和 B，两侧斜坡的倾角分别为
7、37和53，小球均落在坡面上，若不计空气阻力，则 A 和 B两小球的运动时间之比为多少？ABv0v03753 图 3 解析：37和53都是物体落在斜面上后，位移与水平向的夹角，则运用分解位移的法可以得到002221tanvgttvgtxy 所以有01237tanvgt 同理02253tanvgt 则16:9:21tt 学习资料 仅供学习与参考 4.从竖直向是自由落体运动的角度出发求解 在研究平抛运动的实验中，由于实验的不规，有多同学作出的平抛运动的轨迹，常常不能直接找到运动的起点（这种轨迹，我们暂且叫做“残缺轨迹”），这给求平抛运动的初速度带来了很大的困难。为此，我们可以运用竖直向是自由落体的
8、规律来进行分析。例 5 某一平抛的部分轨迹如图 4 所示，已知axx21，by 1，cy 2，求0v。x1x2y1y2ABC 图 4 解析：A 与 B、B 与 C 的水平距离相等，且平抛运动的水平向是匀速直线运动，可设 A 到 B、B到 C 的时间为 T，则Tvxx021，又竖直向是自由落体运动，则212gTyyy 代入已知量，联立可得：gbcT bcgav0 5.从平抛运动的轨迹入手求解问题 例 6 从高为 H 的 A 点平抛一物体，其水平射程为s2，在 A 点正上高为 2H 的 B 点，向同一向平抛另一物体，其水平射程为s。两物体轨迹在同一竖直平面且都恰好从同一屏的顶端擦过，求屏的高度。A
9、BOFExy 图 5 解析：本题如果用常规的“分解运动法”比较麻烦，如果我们换一个角度，即从运动轨迹入手进行思考和分析，问题的求解会很容易，如图 5 所示，物体从 A、B 两点抛出后的运动的轨迹都是顶点在y轴上的抛物线，即可设 A、B 两程分别为 cbxaxy2，cxbxay2 则把顶点坐标 A（0，H）、B（0，2H）、E（2s，0）、F（s，0）分别代入可得程组 HxsHyHxsHy2242222，这个程组的解的纵坐标Hy76，即为屏的高。学习资料 仅供学习与参考 6.灵活分解求解平抛运动的最值问题 例 7 如图 6 所示，在倾角为的斜面上以速度0v水平抛出一小球，该斜面足够长，则从抛出开
10、始计时，经过多长时间小球离开斜面的距离的达到最大，最大距离为多少？Oxv0y 图 6 解析：将平抛运动分解为沿斜面向下和垂直斜面向上的分运动，虽然分运动比较复杂一些，但易将物体离斜面距离达到最大的物理本质凸显出来。取沿斜面向下为x轴的正向，垂直斜面向上为y轴的正向，如图 6 所示，在y轴上，小球做初速度为sin0v、加速度为cosg的匀变速直线运动，所以有 cos2)sin(202gyvvy tgvvycossin0 当0yv时，小球在y轴上运动到最高点，即小球离开斜面的距离达到最大。由式可得小球离开斜面的最大距离cos2)sin(20gvyH 当0yv时，小球在y轴上运动到最高点，它所用的时
11、间就是小球从抛出运动到离开斜面最大距离的时间。由式可得小球运动的时间为tan0gvt 7.利用平抛运动的推论求解 推论 1：任意时刻的两个分速度与合速度构成一个矢量直角三角形。例 8 从空中同一点沿水平向同时抛出两个小球，它们的初速度大小分别为1v和2v，初速度向相反，求经过多长时间两小球速度之间的夹角为90？v1v2v1yv2y 图 7 解析：设两小球抛出后经过时间t，它们速度之间的夹角为90，与竖直向的夹角分别为和，学习资料 仅供学习与参考 对两小球分别构建速度矢量直角三角形如图 7 所示，由图可得1cotvgt和gtv2tan 又因为90，所以tancot，由以上各式可得gtvvgt21
12、，解得211vvgt 推论 2：任意时刻的两个分位移与合位移构成一个矢量直角三角形 推论 3：平抛运动的末速度的反向延长线交平抛运动水平位移的中点。证明：设平抛运动的初速度为0v，经时间t后的水平位移为x，如图 10 所示，D 为末速度反向延长线与水平分位移的交点。根据平抛运动规律有 水平向位移tvx0 竖直向gtvy和221gty 由图可知，ABC与ADE相似，则yDEvvy0，联立以上各式可得2xDE 该式表明平抛运动的末速度的反向延长线交平抛运动水平位移的中点。OABExyv0vyC 图 10 例 10 如图 11 所示，与水平面的夹角为的直角三角形木块固定在地面上，有一质点以初速度0v
13、从三角形木块的顶点上水平抛出，求在运动过程中该质点距斜面的最远距离。Ov0 图 11 解析：当质点做平抛运动的末速度向平行于斜面时，质点距斜面的距离最远，此时末速度的向与初速度向成角。如图 12 所示，图中 A 为末速度的反向延长线与水平位移的交点，AB 即为所求的最远距离。根据平抛运动规律有：gtvy，tvx0和tan0vvy 由上述推论 3 知2xOA，据图 9 中几关系得sinAOAB 由以上各式解得gvAB2sintan20，即质点距斜面的最远距离为gv2sintan20 学习资料 仅供学习与参考 OABv 图 12 推论 4：平抛运动的物体经时间t后，其速度tv与水平向的夹角为，位移
14、s与水平向的夹角为，则有tan2tan 证明：如图 13，设平抛运动的初速度为0v，经时间t后到达 A 点的水平位移为x、速度为tv，如图所示，根据平抛运动规律和几关系：在速度三角形中00tanvgtvvy，在位移三角形中00222tanvgttvgtxy 由上面两式可得tan2tan sv0vyOxyAvt 图 13 例 11 一质量为m的小物体从倾角为30的斜面顶点 A 水平抛出，落在斜面上 B 点，若物体到达 B点时的动能为 35J，试求小物体抛出时的初动能为多大？（不计运动过程中的空气阻力）v0ABv0vtvy 图 14 解析：由题意作出图 14，根据推论 4 可得，30tan2tan
15、2tan，所以332tan 由三角知识可得213cos，又因为cos0vvt，所以初动能JEmvEkBkA152192120 例 12 如图 15 所示，从倾角为斜面足够长的顶点 A，先后将同一小球以不同的初速度水平向右抛出，第一次初速度为1v，球落到斜面上前一瞬间的速度向与斜面的夹角为1，第二次初速度2v，球落在斜面上前一瞬间的速度向与斜面间的夹角为2，若12vv，试比较1和2的大小。学习资料 仅供学习与参考 AB1v1v2C2 图 15 解析：根据上述关系式结合图中的几关系可得tan2)tan(所以)tan2arctan(此式表明仅与有关，而与初速度无关，因此21，即以不同初速度平抛的物体
16、落在斜面上各点的速度向是互相平行的。推论 5：平抛运动的物体经时间t后，位移s与水平向的夹角为，则此时的动能与初动能的关系为)tan41(20kktEE 证明：设质量为m的小球以0v的水平初速度从 A 点抛出，经时间t到达 B 点，其速度tv与水平向的夹角为，根据平抛运动规律可作出位移和速度的合成图，如图 16 所示。图 16 由上面推论 4 可知tan2tan，从图 16 中看出tan2tan00vvvy 小球到达 B 点的速度为20220tan41vvvvyt 所以 B 点的动能为)tan41(21212202mvmvEtkB)tan41(20kE 例 13 如图 17 所示，从倾角为30
17、的斜面顶端平抛一个物体，阻力不计，物体的初动能为 9J。当物体与斜面距离最远时，重力势能减少了多少焦耳？v0vtABv0 图 17 解析：当物体做平抛运动的末速度向平行于斜面时，物体距斜面的距离最远，此时末速度的向与初速度向成30角，如图 17 所示 学习资料 仅供学习与参考 由tan2tan可得tan21tan 所以当物体距斜面的距离最远时的动能为JJEEkkt12)30tan1(9)tan41(220 根据物体在做平抛运动时机械能守恒有JJEEkp3)912(即重力势能减少了 3J 【模拟试题】1.关于曲线运动，下列叙述正确的是（）A.物体之所以做曲线运动，是由于物体受到垂直于速度向的力（
18、或者分力）的作用 B.物体只有受到一个向不断改变的力，才可能做曲线运动 C.物体受到不平行于初速度向的外力作用时，物体做曲线运动 D.平抛运动是一种匀变速曲线运动 2.关于运动的合成，下列说法中正确的是（）A.合速度的大小一定比每个分速度的大小都大 B.合运动的时间等于两个分运动经历的时间 C.两个匀速直线运动的合运动一定也是匀速直线运动 D.只要两个分运动是直线运动，合运动一定也是直线运动 3.游泳运动员以恒定的速率垂直河岸横渡，当水速突然增大时，对运动员横渡经历的路程、时间发生的影响是（）A.路程增加、时间增加 B.路程增加、时间缩短 C.路程增加、时间不变 D.路程、时间均与水速无关 4
19、.从同一高度、同时水平抛出五个质量不同的小球，它们初速度分别为v、v2、v3、v4、v5。在小球落地前的某个时刻，小球在空中的位置关系是（）A.五个小球的连线为一条直线，且连线与水平地面平行 B.五个小球的连线为一条直线，且连线与水平地面垂直 C.五个小球的连线为一条直线，且连线与水平地面既不平行，也不垂直 D.五个小球的连线为一条曲线 5.如图 1 所示，在匀速转动的圆筒壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止。则（）A.物体受到 4 个力的作用 B.物体所受向心力是物体所受的重力提供的 C.物体所受向心力是物体所受的弹力提供的 D.物体所受向心力是物体所受的静摩擦力提供的 NMv
20、 图 1 图 2 6.一物体做平抛运动，在两个不同时刻的速度分别为1v和2v，时间间隔为t，那么（）A.1v和2v的向一定不同 B.若2v是后一时刻的速度，则21vv 学习资料 仅供学习与参考 C.由1v到2v的速度变化量v的向一定竖直向下 D.由1v到2v的速度变化量v的大小为tg 7.一个物体在光滑水平面上以初速度v做曲线运动，已知物体在运动过程中只受到水平恒力的作用，其运动轨迹如图2所示，那么，物体在由M点运动到N点的过程中，速度大小的变化情况是（）A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大 8.以下关于物体运动的几个论述，其中正确的是（）A.物体做匀速圆运动的期一定
21、与线速度成反比 B.物体做匀速圆运动的期一定与角速度成反比 C.不计空气阻力，水平抛出的物体的运动是匀变速运动 D.汽车关闭发动机后，继续滑行时的加速度向与速度向相同 9.如图 3 所示，在河岸上用细绳拉船，为了使船匀速靠岸，拉绳的速度必须是（）A.加速拉 B.减速拉 C.匀速拉 D.先加速后减速 Fv.图 3 10.将甲、乙、丙三个小球同时水平抛出后落在同一水平面上，已知甲和乙抛射点的高度相同，乙和丙抛射速度相同，下列判断中正确的是（）A.甲和乙一定同时落地 B.乙和丙一定同时落地 C.甲和乙水平射程一定相同 D.乙和丙水平射程一定相同 11.一辆汽车的质量为 M，当它通过拱形桥时，可能因为
22、速度过快而飞离桥面，导致汽车失去控制。所以为了车车外人的安全，我们应该限制汽车的车速。这辆汽车要想安全通过拱形桥，在桥顶处车速不应该超过 。（已知拱形桥的曲率半径为 R）12.如图 4 所示，圆弧形轨道 AB 是在竖直面的41圆，在 B 点，轨道的切线是水平的，一物体自 A点滑下，到达 B 点时的速度为 2.8m/s，已知轨道半径为 0.4m，则在小球刚到达 B 点时的加速度大小为 m/s2，刚滑过 B 点时的加速度大小为 m/s2。AOBr AC20402040Bx/cmy/cm 图 4 图 5 13.一根长为l的轻绳悬吊着一个质量为m的物体沿着水平向以速度v做匀速直线运动，突然悬点遇到障碍
23、物停下来，小球将做 运动。此刻轻绳受到小球的拉力大小为 。（2/8.9smg）14.某同学在做“研究平抛物体运动”的实验中，忘记了记录小球做平抛运动的起点位置 O，A 为物体运动一段时间后的位置，根据如图 5 所示，求出物体做平抛运动的初速度为 m/s。（2/10smg）学习资料 仅供学习与参考 15.如图 6 所示，有一倾角为30光滑斜面，斜面长ml10，一小球从斜面顶端以sm/10的速度在斜面上沿水平向抛出，求：（1）小球沿斜面滑到底端时水平位移；（2）小球到达斜面底端时的速度大小。（2/10smg）v0s30 图 6 16.如图 7 所示，在竖直面有一个半径为 R 的光滑圆轨道，一个质量
24、为m的小球在圆轨道上做圆运动且恰能通过最高点 C，求：（1）小球在最低点 A 的速度大小；（2）小球在最低点 A 时对轨道的压力。CRA.图 7 17.如图 8 所示，在竖直平面固定着光滑的41圆弧槽，它的末端水平，上端离地面高 H，一个小球从上端无初速下滑，问圆弧槽的半径 R 为值时小球的水平射程最大？求此水平射程。sHRv 图 8 18.如图 9 所示，一个光滑圆筒直立于水平桌面上，圆筒的直径为l。一条长也为l的细绳一端固定在圆筒中心轴线上的 O 点，另一端拴一质量为m的小球。当小球以速率v绕中心轴线OO 在水平面做匀速圆运动时（小球和绳在图中都没有画出），求：（1）当glv61时，绳对小球的拉力；（2）当glv23时，绳对小球的拉力。OO 图 9 学习资料 仅供学习与参考【试题答案】1.ACD 2.BC 3.C 4.A 5.C 6.ABCD 7.D 8.BC 9.B 10.A 11.Rg 12.19.6；9.8 13.圆；lvmmg2 14.2.0 15.（1）ms20 （2）sm/1.14 16.（1）Rg5 （2）mg6 17.2HR 时，S 有最大值；HSmax 18.（1）mgFT09.1 （2）mgFT15.1