2018-2019學年高中物理 第1章 怎樣研究拋體運動 1.3 研究斜拋運動學案 滬科版必修2.doc
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1.3 研究斜拋運動 [學習目標] 1.知道斜拋運動，知道斜拋運動又可分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的上拋(或下拋)運動.2.通過實驗探究斜拋運動的射程和射高跟速度和拋射角的關系，并能將所學知識應用到生產(chǎn)和生活中． 一、斜拋運動 1．定義：將物體以一定的初速度斜向射出去，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體所做的運動． 2．研究方案——運動的分解 (1)沿初速度方向的勻速直線運動與沿豎直方向的自由落體運動． (2)沿水平方向的勻速直線運動與沿豎直方向的勻減速直線運動． 二、射程、射高和彈道曲線 1．射程(X)、射高(Y)和飛行時間(T)： (1)射程(X)：在斜拋運動中，被拋物體拋出點到落點之間的水平距離．表達式：X＝. (2)射高(Y)：被拋物體所能達到的最大高度．表達式：Y＝. (3)飛行時間(T)：被拋物體從被拋出點到落點所用的時間．表達式：T＝. 2．彈道曲線： (1)實際的拋體運動：物體在運動過程中總要受到空氣阻力的影響． (2)彈道曲線與拋物線：在沒有空氣的理想空間中炮彈飛行的軌跡為拋物線，而炮彈在空氣中飛行的軌跡叫做彈道曲線，由于空氣阻力的影響，使彈道曲線的升弧長而平伸，降弧短而彎曲. [即學即用] 1．判斷下列說法的正誤． (1)初速度越大，斜拋運動的射程越大．() (2)拋射角越大，斜拋運動的射程越大．() (3)僅在重力作用下，斜拋運動的軌跡曲線是拋物線．(√) (4)斜拋運動可分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的豎直上拋(或下拋)運動．(√) 2．如圖1是果蔬自動噴灌技術，從水管中射出的水流軌跡呈現(xiàn)一道道美麗的弧線，如果水噴出管口的速度是20 m/s，管口與水平方向的夾角為45，空氣阻力不計，那么水的射程是________m，射高是________m．(g取10 m/s2) 圖1 答案 40 10 解析 水的豎直分速度 vy＝v0sin 45＝10 m/s 水的射高Y＝＝ m＝10 m. 水在空中的飛行時間為t＝＝2 s. 水的水平分速度 vx＝v0cos 45＝10 m/s. 水的射程X＝vxt＝102 m＝40 m. 一、斜拋運動的特點 [導學探究] 如圖2所示，運動員斜向上投出標槍，標槍在空中劃出一條優(yōu)美的曲線后插在地上，若忽略空氣對標槍的阻力作用，請思考： 圖2 (1)標槍到達最高點時的速度是零嗎？ (2)標槍在豎直方向上的運動情況是怎樣的？ 答案 (1)不是零 (2)豎直上拋運動 [知識深化] 1．受力特點：斜拋運動是忽略了空氣阻力的理想化運動，因此物體僅受重力，其加速度為重力加速度g. 2．運動特點：物體具有與水平方向存在夾角的初速度，僅受重力，因此斜拋運動是勻變速曲線運動，其軌跡為拋物線． 3．速度變化特點：由于斜拋運動的加速度為定值，因此，在相等的時間內(nèi)速度的變化大小相等，方向均豎直向下，故相等的時間內(nèi)速度的變化相同，即Δv＝gΔt. 4．對稱性特點： (1)速度對稱：相對于軌道最高點兩側(cè)對稱的兩點速度大小相等或水平方向速度相等，豎直方向速度等大反向．(如圖3所示) 圖3 (2)時間對稱：相對于軌道最高點兩側(cè)對稱的曲線上升時間等于下降時間，這是由豎直上拋運動的對稱性決定的． (3)軌跡對稱：其運動軌跡關于過最高點的豎直線對稱． 例1 關于斜拋運動，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，先做減速運動，再做加速運動，加速度始終沿著切線方向 D．斜拋物體的運動是勻變速曲線運動 答案 D 解析 斜拋物體的運動水平方向是勻速直線運動，豎直方向是豎直上拋或豎直下拋運動，拋出后只受重力，故加速度恒定．若是斜上拋運動則豎直分速度先減小后增大，若是斜下拋運動則豎直分速度一直增大，故A、B、C選項錯誤．由于斜拋運動的物體只受重力的作用且與初速度方向不共線，故做勻變速曲線運動，D項正確． 針對訓練 (多選)做斜上拋運動的物體，下列說法正確的是( ) A．水平分速度不變 B．加速度不變 C．在相同的高度處速度大小相同 D．經(jīng)過最高點時，瞬時速度為零 答案 ABC 解析 斜上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豎直上拋運動，所以A正確；做斜上拋運動的物體只受重力作用，加速度恒定，B正確；根據(jù)運動的對稱性，物體在相同的高度處的速度大小相等，C正確；經(jīng)過最高點時，豎直分速度為零，水平分速度不為零，D錯誤． 二、斜拋運動的規(guī)律及其應用 [導學探究] 1．對于斜拋運動，其軌跡如圖4所示，設在坐標原點以初速度v0沿與x軸(水平方向)成θ角的方向?qū)⑽矬w拋出(不計空氣阻力)，請分別在水平和豎直方向上分析，并寫出t時刻物體的速度公式和位置坐標． 圖4 答案 物體在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上做豎直上拋運動，所以t時刻物體的分速度為：vx＝v0x＝v0cos θ，vy＝v0sin θ－gt，t時刻物體的位置坐標為(v0cos θt，v0sin θt－gt2)． 2．一炮彈以初速度v0斜向上方飛出炮筒，初速度與水平方向的夾角為θ，不計空氣阻力，求炮彈在空中飛行時間、射高和射程． 答案 先建立直角坐標系，將初速度v0分解為：v0x＝v0cos θ，v0y＝v0sin θ 飛行時間：T＝＝ 射高：Y＝＝ 射程：X＝v0cos θT＝＝ 例2 某同學進行籃球訓練，如圖5所示，將籃球從同一位置斜向上拋出，其中有兩次籃球垂直撞在豎直墻面上，不計空氣阻力，則下列說法正確的是( ) 圖5 A．籃球撞墻的速度，第一次較大 B．籃球從空中運動的加速度第一次較大 C．從拋出到撞墻，第一次籃球在空中運動的時間較長 D．拋出時的速度，第一次一定比第二次大 答案 C 解析 由于兩次籃球垂直撞在豎直墻面上，則籃球被拋出后的運動可以看成是平拋運動的逆運動，加速度都為g，在豎直方向上：h＝gt2，因為h1>h2，則t1>t2，因為水平位移相等，根據(jù)x＝v0t知，撞墻的速度v01
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