高中曲線運動教案
發(fā)表時間:2020-08-14拋體運動(測試)學案。
第3章拋體運動測試
考試時間:2小時,全卷共100分
可能用到的數(shù)據(jù):
重力加速度g=10m/s2sin37°=0.6cos37°=0.8
一、選擇題(本大題共12小題,每小題3分,共36分,本題給出的四個選項中,只有一個選項符合題意,請將所選項前的字母填寫在答題卡中對應題號下的空格中)
1、物體做曲線運動時,下列說法中不可能存在的是:
A.速度的大小可以不發(fā)生變化而方向在不斷地變化。
B.速度的方向可以不發(fā)生變化而大小在不斷地變化
C.速度的大小和方向都可以在不斷地發(fā)生變化
D.加速度的方向在不斷地發(fā)生變化
2、關于曲線運動的說法中正確的是:
A.做曲線運動物體的加速度方向跟它的速度方向不在同一直線上
B.速度變化的運動必定是曲線運動
C.受恒力作用的物體不做曲線運動
D.加速度變化的運動必定是曲線運動
3、關于運動的合成,下列說法中正確的是:
A.合運動的速度一定比每一個分運動的速度大
B.兩個勻變速直線運動的合運動一定是曲線運動
C.只要兩個分運動是直線運動,那么合運動也一定是直線運動
D.兩個分運動的時間一定與它們合運動的時間相等
4、關于做平拋運動的物體,下列說法中正確的是:
A.從同一高度以不同速度水平拋出的物體,在空中的運動時間不同
B.以相同速度從不同高度水平拋出的物體,在空中的運動時間相同
C.平拋初速度越大的物體,水平位移一定越大
D.做平拋運動的物體,落地時的速度與拋出時的速度大小和拋出時的高度有關
5、一物體從某高度以初速度水平拋出,落地時速度大小為,則它的運動時間為:
ABCD
6、做勻速圓周運動的物體,下列哪些量是不變的:
A.線速度B.角速度C.向心加速度D.向心力
7、關于圓周運動的向心加速度的物理意義,下列說法中正確的是:
A.它描述的是線速度大小變化的快慢
B.它描述的是角速度大小變化的快慢
C.它描述的是線速度方向變化的快慢
D.以上說法均不正確
8、如圖所示,為一在水平面內(nèi)做勻速圓周運動的圓錐擺,關于擺球A的受力情況,下列說法中正確的是:
A.擺球A受重力、拉力和向心力的作用
B.擺球A受拉力和向心力的作用
C.擺球A受拉力和重力的作用
D.擺球A受重力和向心力的作用
9、如圖所示,小物塊A與圓盤保持相對靜止,跟著圓盤一起作勻速圓周運動,則下列關于A的受力情況說法正確的是
A.受重力、支持力
B.受重力、支持力和指向圓心的摩擦力
C.受重力、支持力、摩擦力和向心力
D.受重力、支持力和與運動方向相同的摩擦力
10、質(zhì)量為的汽車,以速率通過半徑為r的凹形橋,在橋面最低點時汽車對橋面的壓力大小是:
A.B.C.D.
11、物體以速度水平拋出,若不計空氣阻力,則當其豎直分位移與水平位移相等時,以下說法中不正確的是
A.豎直分速度等于水平分速度B.即時速度大小為
C.運動的時間為D.運動的位移為
12、一條河寬為,河水流速為,小船在靜水中的速度為,要使小船在渡河過程中所行路程S最短,則:
A.當>時,S=B.當<時,
C.當>時,D.當<,
二、填空題(本大題共6小題,每空2分,共24分。把答案填寫在題中橫線上的空白處,不要求寫出說明或過程)
13.在長為80cm的玻璃管中注滿清水,水中放一個可以勻速上浮的紅蠟燭,將此玻璃管豎直放置,讓紅蠟燭沿玻璃管從底部勻速上升,與此同時,讓玻璃管沿水平方向向右勻速移動,若紅蠟燭在玻璃管中沿豎直方向向上運動的速度為8cm/s,玻璃管沿水平方向移動的速度為6cm/s,則紅蠟燭運動的速度大小是cm/s,紅蠟燭上升到水面的時間為S。
14、小球從離地5m高、離豎直墻4m遠處以8m/s的速度向墻水平拋出,不計空氣阻力,則小球碰墻點離地高度為m,要使小球不碰到墻,它的初速度必須小于m/s。(取g=10m/s2)
15、如圖所示皮帶轉(zhuǎn)動輪,大輪直徑是小輪直徑的2倍,A是大輪邊緣上一點,B是小輪邊緣上一點,C是大輪上一點,C到圓心O1的距離等于小輪半徑。轉(zhuǎn)動時皮帶不打滑,則A、B兩點的角速度之比ωA:ωB=_,
B、C兩點向心加速度大小之比:=___。
16.一輛汽車以54km/h的速率通過一座拱橋的橋頂,汽車對橋面的壓力等于車重的一半,這座拱橋的半徑是m。若要使汽車過橋頂時對橋面無壓力,則汽車過橋頂時的速度大小至少是m/s。
17.從某高度處以12m/s的初速度水平拋出一物體,經(jīng)2s落地,g取10m/s2,則物體拋出處的高度是______m,物體落地點的水平距離是______m。
18.如圖所示是在“研究平拋物體的運動”的實驗中記錄的一段軌跡。已知物體是從原點O水平拋出,經(jīng)測量C點的坐標為(60,45)。則平拋物體的初速度=m/s,該物體運動的軌跡為一拋物線,其軌跡方程為
三、計算題(本大題共4個小題,第19題6分,第20題10分,第21題12分,第22題12分,共40分。要求寫出主要的文字說明、方程和演算步驟,只寫出答案而未寫出主要的演算過程的不能得分,答案中必須寫出數(shù)字和單位)
19、某同學在某磚墻前的高處水平拋出一石子,石子在空中運動的部分軌跡照片如圖所示。從照片可看出石子恰好垂直打在一傾角為的斜坡上的A點。已知每塊磚的平均厚度為20cm,拋出點到A點豎直方向剛好相距100塊磚,求:
(1)石子在空中運動的時間t;
(2)石子水平拋出的速度v0。
20.A、B兩小球同時從距地面高為h=15m處的同一點拋出,初速度大小均為v0=10.A球豎直向下拋出,B球水平拋出,空氣阻力不計,重力加速度取g=l0m/s2.求:
(1)A球經(jīng)多長時間落地?
(2)A球落地時,A、B兩球間的距離是多少?
21.如圖所示,長為R的輕質(zhì)桿(質(zhì)量不計),一端系一質(zhì)量為的小球(球大小不計),繞桿的另一端O在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動,若小球最低點時,桿對球的拉力大小為1.5,求:
①小球最低點時的線速度大小?
②小球通過最高點時,桿對球的作用力的大???
③小球以多大的線速度運動,通過最高處時桿對球不施力?
22.如圖所示,軌道ABCD的AB段為一半徑R=0.2的光滑1/4圓形軌道,BC段為高為h=5的豎直軌道,CD段為水平軌道。一質(zhì)量為0.1的小球由A點從靜止開始下滑到B點時速度的大小為2/s,離開B點做平拋運動(g取10/s2),求:
①小球離開B點后,在CD軌道上的落地點到C的水平距離;
②小球到達B點時對圓形軌道的壓力大小?
③如果在BCD軌道上放置一個傾角=45°的斜面(如圖中虛線所示),那么小球離開B點后能否落到斜面上?如果能,求它第一次落在斜面上的位置。
第3章拋體運動測試答題卷
(全卷總分:100分;考試時間:120分鐘)
注意:可能用到的數(shù)據(jù):
重力加速度g=10m/s2sin37°=0.6cos37°=0.8
題號一二三、計算題總分
19202122
得分
得分評卷人
題號123456789101112
答案
一、選擇題(本大題共12小題,每小題3分,共36分,本題給出的四個選項中,只有一個選項符合題意,請將所選項前的字母填寫在下表對應題號下的空格中)
得分評卷人
二、填空題(本大題共6小題,每空3分,共24分。把答案填寫在題中橫線上的空白處,不要求寫出說明或過程)
13.cm/s、s14.m、m/s
15.、16.m、m/s
17.m、m18、m/s、
三、計算題(本大題40分。要求寫出主要的文字說明、方程和演算步驟,只寫出答案而未寫出主要的演算過程的不能得分,答案中必須寫出數(shù)字和單位)
得分評卷人
19題、(6分)某同學在某磚墻前的高處水平拋出一石子,石子在空中運動的部分軌跡照片如圖所示。從照片可看出石子恰好垂直打在一傾角為的斜坡上的A點。已知每塊磚的平均厚度為20cm,拋出點到A點豎直方向剛好相距100塊磚,求:
(1)石子在空中運動的時間t;
(2)石子水平拋出的速度v0。
得分評卷人
20.(10分)A、B兩小球同時從距地面高為h=15m處的同一點拋出,初速度大小均為v0=10.A球豎直向下拋出,B球水平拋出,空氣阻力不計,重力加速度取g=l0m/s2.求:
(1)A球經(jīng)多長時間落地?(2)A球落地時,A、B兩球間的距離是多少?
得分評卷人
得分評卷人
21.(12分)如圖所示,長為R的輕質(zhì)桿(質(zhì)量不計),一端系一質(zhì)量為的小球(球大小不計),繞桿的另一端O在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動,若小球最低點時,桿對球的拉力大小為1.5,求:
①小球最低點時的線速度大小?
②小球通過最高點時,桿對球的作用力的大小?
③小球以多大的線速度運動,通過最高處時桿對球不施力?
22.(12分)如圖所示,軌道ABCD的AB段為一半徑R=0.2的光滑1/4圓形軌道,BC段為高為h=5的豎直軌道,CD段為水平軌道。一質(zhì)量為0.1的小球由A點從靜止開始下滑到B點時速度的大小為2/s,離開B點做平拋運動(g取10/s2),求:
①小球離開B點后,在CD軌道上的落地點到C的水平距離;
②小球到達B點時對圓形軌道的壓力大???
③如果在BCD軌道上放置一個傾角=45°的斜面(如圖中虛線所示),那么小球離開B點后能否落到斜面上?如果能,求它第一次落在斜面上的位置
參考答案:
一、選擇題(每小題3分,共36分)
題號123456789101112
答案BADDDBCCBDAC
二、填空題:(每空2分,共24分)
13.10、_10__.14.__3.75_、__4_15.1:2、4:116.__45、
17.20、2418、2、
三、計算題
19題6分,
解:(1)由題意可知:石子落到A點的豎直位移y=100×20×10-2m=2m…………(1分)
由y=gt2/2…………(1分)得t=2s…………(1分)
(2)由A點的速度分解可得v0=vytan370…………(1分))
又因vy=g,解得vy=20m/s…(1分)故v0=15m/s。………(1分)JaB88.COm
20題10分,解:(1)A球做豎直下拋運動:將、代入,可得:………………(5分)
(2)B球做平拋運動:將、代入,可得:
此時A球與B球的距離為:將、、代入,
得:………………5分)
21題12分,解:(1)小球過最低點時受重力和桿的拉力作用,由向心力公式知
T-G=解得…………(4分)
2)小球以線速度通過最高點時所需的向心力
小于,故桿對小球施加支持力FN的作用,小球所受重力G和支持力FN的合力提供向心力,G-FN=,解得FN=………(4分)
3)小球過最高點時所需的向心力等于重力時桿對球不施力,解得……………(4分)
22題12分解:
⑴設小球離開B點做平拋運動的時間為t1,落地點到C點距離為s
由h=gt12得:t1==s=1s………………………(2分)
s=vBt1=2×1m=2m………………………………(2分)
⑵小球達B受重力G和向上的彈力F作用,由牛頓第二定律知
解得F=3N…………………(2分)
由牛頓第三定律知球?qū)的壓力,即小球到達B點時對圓形軌道的壓力大小為3N,方向豎直向下?!?分)
⑶如圖,斜面BEC的傾角θ=45°,CE長d=h=5m
因為d>s,所以小球離開B點后能落在斜面上……………………………(1分)
(說明:其它解釋合理的同樣給分。)
假設小球第一次落在斜面上F點,BF長
為L,小球從B點到F點的時間為t2
Lcosθ=vBt2①
Lsinθ=gt22②
聯(lián)立①、②兩式得
t2=0.4s…………(1分)
L==m=0.8m=1.13m……………………………(3分)
說明:關于F點的位置,其它表達正確的同樣給分。
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考點14拋體運動的規(guī)律
考點名片
考點細研究:本考點是物理教材的基礎,也是歷年高考必考的內(nèi)容之一,其主要包括的考點有:(1)平拋運動的基本規(guī)律及其應用;(2)生活中平拋運動實例分析;(3)類平拋運動的問題等。其中考查到的如:20xx年江蘇高考第2題、20xx年浙江高考第23題、20xx年全國卷第18題、20xx年浙江高考第17題、20xx年全國卷第15題、20xx年浙江高考第23題、20xx年江蘇高考第7題、20xx年北京高考第19題等。
備考正能量:近三年來對平拋運動的考查一直是高考中的重點,計算題偏多,選擇題中也有少量該知識內(nèi)容,試題難度中等或中等偏上,預計今后高考將以生活實例為背景,綜合力學中的其他知識考查對平拋運動規(guī)律的理解與應用。
一、基礎與經(jīng)典
1.對于做平拋運動的物體,以下說法中正確的是()
A.拋出速度越大,飛行的時間越長
B.拋出點位置越高,飛行的時間越長
C.拋出點位置越高,飛行的水平距離越大
D.拋出速度越大,飛行的水平距離越大
答案B
解析由平拋運動規(guī)律可知,h=gt2,x=v0t,解得飛行時間t=,所以拋出點位置越高,飛行時間越長,A項錯誤,B項正確;飛行的水平距離x=v0可知,飛行的水平距離由拋出速度和拋出高度決定,C、D兩項錯誤。
2.物體做平拋運動時,下列描述物體速度變化量大小Δv隨時間t變化的圖象,可能正確的是()
答案D
解析根據(jù)平拋運動的規(guī)律Δv=gt,可得Δv與t成正比,Δv與t的關系圖線是一條過原點的傾斜的直線,選項D正確。
3.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的關系和三個物體運動的時間ta、tb、tc的關系分別是()
A.vavbvctatbtc
B.vatbtc
D.vavbvctahbhc,根據(jù)h=gt2,知tatbtc,又xaθ2θ3,故得知v01v02v03,落地時重力做功為零,所以落地時的速率與初速度的大小相同,所以A正確;小球沿水平方向的速度分量v水=,運動時間相同所以可知沿路徑1拋出的小球水平速度分量最大,所以D錯誤。
8.(多選)以v0的速度水平拋出一物體,當其水平分位移與豎直分位移相等時,下列說法正確的是()
A.瞬時速度的大小是v0
B.運動的時間是
C.豎直分速度的大小等于水平分速度的大小
D.運動的位移是
答案ABD
解析由x=v0t,y=gt2和x=y(tǒng),可知t=,故B正確,代入vy=gt,y=gt2,結(jié)合v=,s=,可知選項A、D正確,C錯誤。
9.(多選)如圖所示,在網(wǎng)球的網(wǎng)前截擊練習中,若練習者在球網(wǎng)正上方距地面H處,將球以速度v沿垂直球網(wǎng)的方向擊出,球剛好落在底線上。已知底線到網(wǎng)的距離為L,重力加速度取g,將球的運動視作平拋運動,下列表述正確的是()
A.球的速度v等于L
B.球從擊出至落地所用時間為
C.球從擊球點至落地點的位移等于L
D.球從擊球點至落地點的位移與球的質(zhì)量有關
答案AB
解析球做平拋運動,則其在豎直方向做自由落體運動,由H=gt2得t=,B正確。球在水平方向做勻速直線運動,由L=vt得v==L,A正確。球從擊球點到落地點的位移s=,與球的質(zhì)量無關,C、D錯誤。
10.(多選)在一次體育活動中,兩個同學在同一條直線上相向站立,從距離水平地面相同高度處,分別沿水平方向拋出兩個小球A和B,兩個小球的運動軌跡如圖所示,不計空氣阻力。要使兩個小球在空中恰好發(fā)生碰撞,必須()
A.先拋出A球,后拋出B球
B.同時拋出兩球
C.A球拋出速度大于B球拋出速度
D.相遇時B球速度大于A球速度
答案BC
解析兩球相遇時,豎直高度相同,因此必須同時拋出,A錯誤,B正確。由x=v0t可知v0Av0B,C選項正確。由于豎直方向速度相同,因此相遇時合速度vAvB,D錯誤。
二、真題與模擬
11.20xx·江蘇高考]有A、B兩小球,B的質(zhì)量為A的兩倍?,F(xiàn)將它們以相同速率沿同一方向拋出,不計空氣阻力。圖中為A的運動軌跡,則B的運動軌跡是()
A.B.C.D.
答案A
解析由于不計空氣阻力,因此小球以相同的速度沿相同的方向拋出,豎直方向做豎直上拋運動,水平方向做勻速直線運動,豎直方向的初速度相同,加速度為重力加速度,水平方向的初速度相同,因此兩個球的運動情況完全相同,即B球的運動軌跡與A球的一樣,也為,A正確。
12.20xx·全國卷]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.7m/sB.v2.3m/s
C.3m/sl,又t=,即A、B第1次落地前能否相碰取決于A的初速度,A正確。若A、B在第1次落地前未相碰,則由于A、B反彈后的豎直分運動仍然相同,且A的水平分速度不變,A、B一定能相碰,而且在B運動的任意位置均可能相碰,B、C錯誤,D正確。
17.20xx·長春二模]平拋運動任意時刻速度的方向與水平方向的夾角定義為速度的偏向角,某物體做平拋運動的時間與速度偏向角正切值之間函數(shù)關系如圖所示(圖中的x、y為已知量,重力加速度為g),則下列說法中正確的是()
A.平拋的初速度大小為g
B.y時刻物體的速度大小為xyg
C.y時間內(nèi)物體的位移大小為
D.y時間內(nèi)物體位移的方向與水平方向夾角的正切值為
答案D
解析根據(jù)平拋運動規(guī)律可得tanθ==t,所以t=tanθ,即圖象斜率為k=,所以v0=kg=g,故A項錯誤;y時刻的速度大小為,故B項錯誤;由平拋運動規(guī)律可知,y時間內(nèi)位移大小為,故C項錯誤;設平拋運動的位移與水平方向的夾角為β,則tanβ===tanθ,D項正確。
18.20xx·呼和浩特階段考試](多選)橫截面為直角三角形的兩個斜面如圖緊靠在一起,固定在水平面上,兩個三角形全等,且豎直邊長是底邊長的一半。小球從左邊斜面的頂點以不同的初速度向右平拋,最后落在斜面上,其中三次的落點分別是a、b、c,則()
A.落在a點的小球飛行時間最長
B.落在c點的小球拋出時的初速度最小
C.無論小球拋出時初速度多大,落到兩個斜面上時都不可能與斜面垂直碰撞
D.落在b點的小球飛行過程中速度變化最快
答案AC
解析根據(jù)平拋運動規(guī)律,下落高度決定飛行時間,所以落點在a點的小球飛行時間最長,選項A正確;由v0=,t=,落在c點小球水平位移最大,運動時間最短,則拋出的初速度最大,選項B錯誤;因為平拋運動可等效為從水平位移中點處做直線運動,故小球不可能垂直落到左邊的斜面上;如圖所示,假設小球落在右邊斜面處的速度與斜面垂直,則tanθ==,因x=v0t,y=vyt=v0t,則需x=y(tǒng),由于兩斜面的豎直邊是底邊長的一半,故小球不可能垂直落在右邊的斜面上,選項C正確;由于三個小球均為平拋運動,速度變化快慢相等,都是重力加速度,選項D錯誤。
19.20xx·邯鄲月考](多選)如圖所示,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3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()
A.a(chǎn)的飛行時間比b的長B.b和c的飛行時間相同
C.a(chǎn)的水平速度比b的小D.b的初速度比c的大
答案BD
解析根據(jù)平拋運動規(guī)律h=gt2,得t=,可知平拋物體在空中飛行的時間僅由高度決定,又haxbxc得vavbvc,C錯誤,D正確。
20.20xx·銀川二中統(tǒng)考]如圖所示,一長為L的木板,傾斜放置,傾角為45°,今有一彈性小球,自與木板上端等高的某處自由釋放,小球落到木板上反彈時,速度大小不變,碰撞前后,速度方向與木板夾角相等,欲使小球恰好落到木板下端,則小球釋放點距木板上端的水平距離為()
A.LB.LC.LD.L
答案D
解析設小球釋放點距木板上端的水平距離為h,由幾何關系可知,下落高度也為h,故平拋運動的初速度v=,設平拋運動的水平位移和位移分別為x和y,因θ=45°,故x=y(tǒng),由平拋運動規(guī)律x=vt,y=gt2,聯(lián)立解得x=4h,由題意可知4h+h=L,解得h=L,選項D正確。
一、基礎與經(jīng)典
21.如圖為網(wǎng)球場長度示意圖,球網(wǎng)高為h=0.9m,發(fā)球線離網(wǎng)的距離為x=6.4m,某運動員在一次擊球時,擊球點剛好在發(fā)球線上方H=1.25m高處,設擊球后瞬間球的速度大小為v0=32m/s,方向水平且垂直于網(wǎng),試通過計算說明網(wǎng)球能否過網(wǎng)?若過網(wǎng),試求網(wǎng)球的直接落地點離對方發(fā)球線的距離L?(不計空氣阻力,重力加速度g取10m/s2)
答案能3.2m
解析網(wǎng)球在水平方向通過網(wǎng)所在處歷時為t1==0.2s。下落高度h1=gt=0.2m。因h1200m(2)能,計算過程見解析
解析(1)子彈的水平射程x=v1,代入數(shù)據(jù)有x=200m。故x200m時,無論v2為何值,均不能擊中靶。
(2)若x=100m,則子彈做平拋運動的時間為t=x/v1=100/100s=1s。子彈在豎直方向的離地高度為h=H-gt2=m=15m。此時靶子的離地高度為h′=v2t-gt2=15m,故恰好擊中。
二、真題與模擬
23.20xx·浙江高考]在真空環(huán)境內(nèi)探測微粒在重力場中能量的簡化裝置如圖所示。P是一個微粒源,能持續(xù)水平向右發(fā)射質(zhì)量相同、初速度不同的微粒。高度為h的探測屏AB豎直放置,離P點的水平距離為L,上端A與P點的高度差也為h。
(1)若微粒打在探測屏AB的中點,求微粒在空中飛行的時間;
(2)求能被屏探測到的微粒的初速度范圍;
(3)若打在探測屏A、B兩點的微粒的動能相等,求L與h的關系。
答案(1)(2)L≤v≤L(3)2h
解析(1)打在探測屏AB中點的微粒下落的高度
h=gt2
t=。
(2)打在B點的微粒初速度v1=;2h=gt
v1=L
同理,打在A點的微粒初速度v2=L
能被屏探測到的微粒初速度范圍:
L≤v≤L。
(3)由功能關系mv+mgh=mv+2mgh
將式代入式得L=2h。
24.20xx·石家莊教學質(zhì)檢]如圖所示,在水平地面上固定一傾角θ=37°、表面光滑的斜面,物體A以初速度v1沿斜面上滑,同時在物體A的正上方,有一物體B以初速度v2=2.4m/s水平拋出,當A上滑到最高點時,恰好被B物體擊中。A、B均可看作質(zhì)點,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)物體A上滑時的初速度v1;
(2)物體A、B間初始位置的高度差h。
答案(1)6m/s(2)6.8m
解析(1)物體A上滑過程中,由牛頓第二定律得mgsinθ=ma,設物體A滑到最高點所用時間為t,由運動學公式0=v1-at,由幾何關系可得水平位移x=v1tcos37°,物體B做平拋運動,如圖所示,其水平方向做勻速直線運動,則x=v2t,聯(lián)立可得v1=6m/s。
(2)物體B在豎直方向做自由落體運動,則hB=gt2,
物體A在豎直方向hA=v1tsin37°,如圖所示,由幾何關系可得h=hA+hB,聯(lián)立得h=6.8m。
25.20xx·衡水模擬]如圖為“快樂大沖關”節(jié)目中某個環(huán)節(jié)的示意圖。參與游戲的選手會遇到一個人造山谷OAB,OA是高h=3m的豎直峭壁,AB是以O點為圓心的弧形坡,AOB=60°,B點右側(cè)是一段水平跑道。選手可以自O點借助繩索降到A點后再爬上跑道,但身體素質(zhì)好的選手會選擇自O點直接躍上跑道。選手可視為質(zhì)點,忽略空氣阻力,重力加速度g取10m/s2。
(1)若選手以速度v0水平跳出后,能跳在水平跑道上,求v0的最小值;
(2)若選手以速度v1=4m/s水平跳出,求該選手在空中的運動時間。
答案(1)m/s(2)0.6s
解析(1)若選手以速度v0水平跳出后,能跳在水平跑道上,則hsin60°≤v0t,hcos60°=gt2,解得v0≥m/s。
(2)若選手以速度v1=4m/s水平跳出,因v1
高三物理教案:《拋體運動的規(guī)律》教學設計
一、預習目標
1.知道什么是拋體運動,什么是平拋運動。
2.用運動的分解合成結(jié)合牛頓定律研究拋體運動的特點,知道平拋運動可分為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。
3.能應用平拋運動的規(guī)律交流討論并解決實際問題。
二、預習內(nèi)容
1、拋體運動: 。這是一個理想模型。
2、平拋運動: 。平拋運動是
(“勻變速”或“非勻變速”) (“直線”或“曲線”)運動。
3、沿水平方向和豎直方向建立直角坐標系,將平拋運動進行分解,則得到水平方向的運動規(guī)律是 ;豎直方向的運動規(guī)律是 。
4、將一物體從高度h以速度水平向右拋出,以出發(fā)點為坐標原點,沿水平向右為X正方向,豎直向下為Y正方向,則任一時刻t物體的位置坐標為
, ;該段時間t內(nèi)的位移大小為為 ,與水平方向的夾角為 ;t時刻物體的速度大小為 ,速度方向與水平方向的夾角為 ;平拋運動的軌跡方程是 ;速度所在的直線方向與平拋運動軌跡是怎樣的幾何關系 。
5、平拋運動落體時間由 決定,水平方向的位移由 決定。
三、提出疑惑
同學們,通過你的自主學習,你還有哪些疑惑,請把它填在下面的表格中
疑惑點
疑惑內(nèi)容
課內(nèi)探究學案
一、學習目標
1、知道什么是拋體運動,什么是平拋運動。
2、用運動的分解合成結(jié)合牛頓定律研究拋體運動的特點,知道平拋運動可分為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。
3、能應用平拋運動的規(guī)律解決實際問題
學習重難點:平拋運動的研究方法及規(guī)律
二、學習過程
(一)平拋運動的特點
探究一:平拋物體的運動的受力特點和運動特點
不計空氣的阻力,水平拋出的物體僅受 ,產(chǎn)生的加速度 ,所以平拋運動是 運動。
探究二:平拋運動的分析方法
做平拋運動的物體;在水平方向上由于不受力,將做 ;在豎直方向上物體的初速度為0,且只受到重力作用,物體做 。因此可以沿著
和 方向分解,把平拋運動分解為 和
。
實驗驗證:
1.平拋豎落儀演示:
用小錘打擊彈性金屬片時,A球就向水平方向飛出,做平拋運動,而同時B球被松開,做自由落體運動。
3.實驗現(xiàn)象:
現(xiàn)象一:越用力打擊金屬片,A飛出水平距離就 。
現(xiàn)象二:無論A球的初速度多大,它會與B球 落地。
探究三、平拋運動的規(guī)律
(1)平拋運動的物體在任一時刻的位置坐標的求解。
a:以拋點為坐標原點,水平方向為x軸(正方向和初速度v的方向相同),豎直方向為y軸,正方向向下,則物體在任意時刻t的位置坐標為
b:運用該公式我們就可以求得物體在任意時刻的坐標找到物體所在的位置,用平滑曲線把這些點連起來,就得到平拋運動的軌跡→ 。
(2)平拋速度求解:
a:水平分速度
b:豎直分速度
c:t秒末的合速度
d:的方向
(三)反思總結(jié)
1、平拋運動的特點
2、平拋運動的分解方法
3、平拋運動的規(guī)律
(四)當堂檢測
1、填空:
(1)物體做平拋運動的飛行時間由 決定。
(2)物體做平拋運動時,水平位移由 決定。
(3)平拋運動是一種 曲線運動。
2、從高空中水平方向飛行的飛機上,每隔1分鐘投一包貨物,則空中下落的許多包貨物和飛機的連線是
A:傾斜直線 B:豎直直線 C:平滑直線 D:拋物線
3、平拋一物體,當拋出1秒后它的速度與水平方向成45o角,落地時速度方向與水平方向成60o角。
(1)求物體的初速度;
(2)物體的落地速度。
課后練習與提高
1、關于做平拋運動的物體,下列說法正確的是 ( )
A.物體只受重力作用,做的是a=g的勻變速運動
B.初速度越大,物體在空間的運動時間越長
C.物體在運動過程中,在相等的時間間隔內(nèi)水平位移相等
D.物體在運動過程中,在相等的時間間隔內(nèi)豎直位移相等
2、如圖所示,一高度為h=0.2m的水平面在A點處與一傾角為θ=30°的斜面連接,一小球以v0=5m/s的速度在水平面上向右運動。求小球從A點運動到地面所需的時間(平面與斜面均光滑。取g=10m/s2)。
3、飛機在2km的高空以360km/h的速度沿水平航線勻速飛行,飛機在地面上觀察者的正上方空投一包裹(取g=10m/s2,不計空氣阻力)
⑴試比較飛行員和地面觀察者所見的包裹的運動軌跡;
⑵包裹落地處離地面觀察者多遠?離飛機的水平距離多大?
⑶求包裹著地時的速度大小和方向。
4、如圖所示,在傾角為θ的斜面頂端P點以初速度v0水平拋出一個小球,最后落在斜面上的Q點,求⑴小球在空中運動的時間以及P、Q間的距離。⑵小球拋出多長時間后離開斜面的距離最大?
當堂檢測答案 1、豎直高度;水平初速度和運動時間;勻變速曲線運動 2、B 3、10m/s;20m/s
課后練習與提高答案
1、【答案】:AC
2、【答案】:0.2S
【解析】:小球在水平面上向右運動至A點后,速度方向不會突變?yōu)檠匦泵嫦蛳?,而是以原來的速度水平拋出,改做平拋運動。因為不知道小球是直接落在水平地面上還是先落到
斜面上,所以我們可以用假設法,先假設斜面不存在,找到球的落地點與對比斜面的位置即可。
高一物理豎直方向上的拋體運動
俗話說,磨刀不誤砍柴工。作為教師就需要提前準備好適合自己的教案。教案可以讓學生更好的消化課堂內(nèi)容,幫助授課經(jīng)驗少的教師教學。教案的內(nèi)容要寫些什么更好呢?以下是小編收集整理的“高一物理豎直方向上的拋體運動”,但愿對您的學習工作帶來幫助。
第2節(jié)豎直方向上的拋體運動從容說課
在直線運動中,勻速運動與初速度為零的勻加速直線運動,是兩種最簡單的運動形態(tài).其他的復雜運動都可以看作是這兩種簡單運動的合運動.
從運動和力的關系看,做勻速直線運動的物體所受力的合力為零,做勻加速直線運動的物體所受外力的合力為恒力.
豎直方向上的拋體,有豎直向上或豎直向下的初速度v0?.在不計空氣阻力的影響時,物體拋出后受恒定的重力作用,有豎直向下的恒定加速度g.因此,豎直上拋運動可歸結(jié)為兩個模型(或稱兩種過程).第一個模型把它看作是初速度為v0?、加速度為-g的勻減速直線運動;第二個模型把它看作是豎直向上、速度為v0?的勻速直線運動與豎直向下的自由落體運動的合運動.對豎直下拋運動,也有兩個模型,第一個模型把它看作是初速度為v0?、加速度為g的勻加速直線運動;第二個模型則把它看作是豎直向下的勻速直線運動與自由落體運動的合運動.
如考慮空氣阻力的作用,則物體在運動中受重力和空氣阻力的作用.根據(jù)力的獨立作用原理,運動中的物體有兩個獨立的加速度:一個是重力引起的豎直向下的重力加速度,另一個是空氣阻力引起的,其方向與運動方向相反.所以,在考慮空氣阻力作用時,豎直方向上的拋體運動,用運動合成的模型來看,它是三個獨立運動的合運動:第一個獨立運動是豎直向上或豎直向下的勻速直線運動;第二個獨立運動是豎直向下的自由落體運動;第三個獨立運動是初速度為零的勻變速直線運動,其加速度大小由空氣阻力的大小決定,方向總與運動方向相反.
用運動合成的觀點(模型)分析復雜的運動,是把復雜的運動分解為簡單的運動,認為復雜的運動是簡單運動的合成,這既是認識的深化,也是研究問題的方法,是認識論與方法論的統(tǒng)一.
上述分析、解決豎直方向上拋體運動的兩個模型,是對同一個具體問題的兩種認識,也可以說是從兩個不同角度研究同一個物理過程.就整體而言,豎直方向上拋體的運動是一種勻變速運動,因此我們統(tǒng)一用勻變速運動的公式分析、研究豎直方向上的拋體問題.
教學重點1.豎直下拋運動;
2.豎直上拋運動.
教學難點豎直上拋運動運動特點的分析.
教具準備多媒體設備.
課時安排1課時
三維目標
一、知識與技能
1.知道什么是豎直下拋運動,能從運動的合成角度,知道豎直下拋運動可以看成在同一直線上哪兩個分運動的合運動;
2.知道什么是豎直上拋運動,能從運動的合成角度,知道豎直上拋運動可以看成在同一直線上哪兩個分運動的合運動;
3.理解處理上拋運動的兩種思路和方法.
二、過程與方法
通過對物體做豎直上拋和豎直下拋運動的研究,提高學生用合成思想分析運動的能力.
三、情感態(tài)度與價值觀
使學生會在日常生活中善于總結(jié)和發(fā)現(xiàn)問題.
教學過程
導入新課
乘坐氣球或飛艇在空中遨游是一件非常愉快的事,盡管實際上很少有機會享受這一樂趣,不過,同學們?nèi)匀豢梢韵胂竽愠俗谝恢徽谘刂Q直方向上升或下降的氣球上的情景.但是現(xiàn)在希望你稍稍“收一下心”,讓我們來思考如下的一個物理問題:此時如果從氣球上落下一個物體,那么,該物體將做怎樣的運動呢?你能否描述一下這個物體的運動過程?關于這個問題就是我們今天要研究的課題——豎直方向的拋體運動.
推進新課
【教師精講】
豎直下拋運動——物體以一定初速度沿著豎直方向向下拋出,僅在重力作用下物體所做的運動叫做豎直下拋運動.豎直下拋物體的運動可看成是由速度為v0?的勻速直線運動和自由落體運動的合運動.不過,現(xiàn)在重力加速度g的方向與v0?的方向相同,所以它是一種初速度不為零的勻加速直線運動.
它的速度公式和位移公式為(a=g)
v=v0+gt,.
學生活動:比較物體所做的豎直下拋運動和自由落體運動,并討論得出異同.
【教師精講】
豎直上拋運動——物體以一定初速度沿著豎直方向向上拋出,僅在重力作用下物體所做的運動叫做豎直上拋運動.
豎直上拋物體的運動可以看成是速度為v0?的勻速直線運動和自由落體運動的合運動.由于重力加速度g的方向與v0的方向相反,它是一種初速度不為零的勻減速直線運動.由公式可直接得到描述豎直上拋物體運動規(guī)律的速度公式和位移公式(a=-g)
v=v0-gt,
在豎直上拋運動中,當物體的速度v=0時,它便達到最大高度hm.豎直上拋運動物體達到最大高度的時間tm可由下式得到
v0-gtm=0,
所以,
將此結(jié)果代入,有.
因此,確定物體豎直上拋最大高度的公式可表示為.
當豎直上拋物體達到最高點后,通常要自由落下.因此,豎直上拋物體運動的全過程通常可分為兩段:上拋運動段與自由落體運動段,前者是初速度不為零的勻減速直線運動過程;后者是初速度為零的自由落體運動過程.上拋物體達到的最高點就是這兩個運動的轉(zhuǎn)折點,在轉(zhuǎn)折點處物體的速度為零.
【例題剖析】
高度100m處有兩只氣球甲和乙正在以同一速度5m/s分別勻速上升和勻速下降.此時,在這兩只氣球上各落下一物體.問:這兩個物體落到地面時它們的速度差、時間差,以及所經(jīng)過的路程差各是多少?(取g=10m/s2)
【教師精講】
(1)對于物體A:以脫離點(h0=100m)為參考點,物體A上拋的最大高度及所需時間分別為
因此,物體A落到地面時所經(jīng)過的路程為sA=2hm+h0=2×1.25m+100m=102.5m.?
由自由落體運動公式可知,物體從最高點落到地面時的速度為.?
tA=5s.
(2)對于物體B:物體B做初速度為vOB=5m/s的豎直下拋運動,它到達地面時所經(jīng)過的路程為sB=h0=100m
速度為vB=45m/s
時間為tB=4s.
因此,物體A和B落到地面時,它們的路程差、速度差、時間差分別為Δs=sA-sB=2.5m
Δv=vA-vB=0
Δt=tA-tB=1s.
【知識拓展】
(1)上述結(jié)果中,物體A和B落到地面時的速度差為零并非偶然.上拋物體到達最高點后自由落下,回至原上拋點處時的速度與該物體的初速度大小相等.因此,回落至上拋點后,物體A同物體B一樣做豎直下拋運動,且初速度相同,它們到達地面時的末速度當然也相同.
(2)上拋物體到達最高點所需時間與其后自由落下回到原上拋點處的時間相等,因此物體A和B落到地面所需時間之差也可計算如下:Δt=2tm=2×0.5s=1s.
【例題剖析】
從高樓上以20m/s的初速度豎直向上拋出一物體(如圖).問:在1s、4s、5s末該物體的位移及路程各是多少?(取g=10m/s2).
【教師精講】
設坐標系y軸沿豎直方向,指向向上;原點取在拋出點.(1)求位移y:
利用公式:,可得1s末:y1=(20×1-×10×12)m=15m
4s末:y2=(20×4-×10×42)m=0
5s末:y3=(20×5-×10×52)m=-25m.
(2)求所經(jīng)過的路程s:
因為上拋的最大高度(以拋出點為參考點)為hm=20m,達到此高度所需時間為tm=2s,所以s1=y(tǒng)1=15m,
s2=2hm=40m,
s3=2hm+(-y3)=65m,
其中(-y3)為y3的絕對值.
【鞏固練習】
1.一只氣球從地面由靜止開始勻加速豎直上升,加速度a=2m/s2,5s末有一個物體從氣球上掉落下來,問該物體經(jīng)多長時間落到地面?
【教師精講】
方法一:研究對象是從氣球上掉落下來的物體,當它從氣球上掉下來的那一瞬間,它與氣球具有相同的、豎直向上的速度:v0=at=10m/s;這一瞬間,
物體的高度.
物體從氣球上掉下以后,只受重力作用,有豎直向下的重力加速度.由于有初速度v0?,物體豎直向上做勻減速運動.經(jīng)時間t1,速度減少到零,時間
在這t1=1s的時間里,物體上升的高度
即當物體速度為零時,它離地面的高度H=h+h′=30m;隨后,物體將從H=30m的高度自由下落,自由下落的時間為t2,
由,可得.
可見,物體從氣球上掉下,到落到地面共用時間:
t=t1+t2≈3.45s.
方法二:物體脫離氣球時高度h=25m;瞬時速度v0=10m/s,豎直向上.物體脫離氣球以后,做初速度為v0?、加速度為-g的勻減速運動.取豎直向上的方向(也就是v0的方向)為正方向,當物體落到地面時,它的位移為-h,這個位移所用時間為t,根據(jù)勻變速直線運動的公式可得:
代入已知量,可以得到關于時間t的一元二次方程:
5t2-10t-25=0
舍去負根,得t≈3.45s.
2.一只皮球在離地面h1=4.5m高的地方,以速度v1=12m/s?豎直向下拋出,與地面撞擊以后豎直向上彈跳起來,彈跳起來的速度是撞擊前速度的0.8倍.已知皮球運動中受到的空氣阻力是其重力的0.1倍,試求皮球跳起的高度.
【教師精講】
皮球拋出后受重力與空氣阻力作用,重力使皮球有豎直向下的加速度,其大小為g=10m/s2;空氣阻力與皮球的運動方向相反,它使皮球產(chǎn)生豎直向上的加速度,大小為0.1g=1m/s2;根據(jù)矢量合成原理,皮球拋出后的合加速度為a1=9m/s2,方向豎直向下.可見皮球拋出后做初速度為v1=12m/s、加速度為a1=9m/s2的勻加速運動,到達地面時位移為h1=4.5m,它與地面撞擊的速度v2可由公式v22-v12=2a1h1求得:
皮球從地面彈跳起來的速度為:
v0?=0.8v2=12m/s
皮球向上運動時,受到豎直向下的重力和空氣阻力作用,合加速度豎直向下,大小為?a2=11m/s2,由此可得皮球彈跳起的高度為:
.
3.一個熱氣球停在空中某一高度h處,某時刻甲物體從熱氣球下的吊籃中自由落下,經(jīng)時間t0=3s后,吊籃中的人以初速度v0=40m/s豎直向下拋出乙物體.試求:(1)乙物體經(jīng)多長時間與甲物體相遇?(2)如乙物體拋出后5s落到地面上,求吊籃離地面的高度多大?
【教師精講】
(1)設乙物體拋出后經(jīng)ts與甲物體相遇,這時甲物體與吊籃的距離:
乙物體與吊籃相距:
甲、乙相遇,則s1=s2,即
解得.
(2)吊籃離地面的高度由乙物體5?s?內(nèi)的位移大小決定:
.
4.從空中足夠高的某點,以相等的速率v0?豎直向上和豎直向下同時各拋出一個物體,試求這兩個物體之間的距離與時間的關系.
【教師精講】
設物體拋出時開始計時,拋出后t秒,這兩個物體相對于拋出點向上和向下的位移分別為:
時刻t,這兩個物體相距:
s=s1+s2=2v0t
即v0?一定時,兩物體間的距離與時間成正比.
課堂小結(jié)
1.豎直下拋運動——物體以一定初速度沿著豎直方向向下拋出,僅在重力作用下物體所做的運動叫做豎直下拋運動.
2.豎直上拋運動——物體以一定初速度沿著豎直方向向上拋出,僅在重力作用下物體所做的運動叫做豎直上拋運動.
布置作業(yè)
課本P52作業(yè)2、3、4、5.
板書設計
1.豎直下拋運動——物體以一定初速度沿著豎直方向向下拋出,僅在重力作用下物體所做的運動叫做豎直下拋運動.
v=v0+gt
.
2.豎直上拋運動——物體以一定初速度沿著豎直方向向上拋出,僅在重力作用下物體所做的運動叫做豎直上拋運動.
v=v0-gt,
.
活動與探究
1.用一只停表可以簡便地測出玩具手槍子彈射出的速度.讓子彈從槍口豎直向上射出,用停表測出子彈從射出槍口到落回原地經(jīng)過的時間,即可求出子彈射出的速度.你實際做一下,并求出結(jié)果來.
2.皮球自由落下后將與地面不斷地碰撞、反彈,最后趨于靜止.(1)從物理學上對該過程進行描述;(2)考察皮球每次反彈的高度隨時間的變化關系;(3)對上述結(jié)果進行討論,看看是否有某種規(guī)律性.
高一物理拋體運動考點分析及公式匯編
高一物理拋體運動考點分析及公式匯編
一.本章考點線運動的
l曲特點;物體做曲線運動或直線運動的條件〔選擇題〕(考試指數(shù)70%)
l運動的合成與分解:小船過河問題;根據(jù)平拋運動的分解求射程、時間、速度等物理量?!策x擇題或者綜合題〕(考試指數(shù)100%)
l豎直上拋運動:抓住拋體運動的對稱性,并靈活地對整個過程列方程求解?!沧⒁庖?guī)定正方向〕(選擇題或者綜合題,考試指數(shù)70%)
l斜拋運動:將斜拋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進行求解?!策x擇題〕(考試指數(shù)60%)
二.本章公式
1.豎直上拋運動:上升過程是勻減速直線運動,下落過程是自由落體運動。全過程是可以看做是一個初速度為VO方向豎直向上、加速度為-g的勻變速直線運動。
上升最大高度:H=
上升的時間:t=
豎直上拋運動具有對稱性
上升、下落經(jīng)過同一位置時的位移相同,而速度等值反向。
上升、下落經(jīng)過同一位置的時間相等。
從拋出到落回原位置的時間:t=
適用全過程的公式:(S、g、Vt的正、負號是相對正方向來判斷的。規(guī)定豎直向上的Vo的方向為正)
S=Vot一gt2、Vt=Vo一gt
一2gS=Vt2一Vo2
2.平拋運動公式:可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的初速度為零的自由落體運動。
水平分運動:水平位移:x=vot、水平分速度:vx=vo
豎直分運動:豎直位移:y=gt2、豎直分速度:vy=gt
tgq=、Vy=Votgq、Vo=Vyctgq
V=、Vo=Vcosq、Vy=VsinqyVo
在Vo、Vy、V、x、y、t、q七個物理量中,如果xqvo
已知其中任意兩個,可根據(jù)以上公式求出其它五個物理量。vyv
3.〔運動的合成與分解〕小船過河問題:〔q表示船速與河岸的夾角〕
當船頭偏向上游且V船V水時,過河距離最短為河寬H,這時過河的時間t=H/V船sinq
當船頭直指對岸時,過河時間最短為t=H/V船