3 探究平拋運動的規(guī)律.doc

第三節(jié) 探究平拋運動的規(guī)律【知能準備】1如果一個運動（包括位移、速度、加速度）跟幾個運動相同，那么這個運動就是那幾個運動的，那幾個運動就是這個運動的。2兩個互成角度的勻速直線運動的合運動是，一個勻速直線運動與一個不共線的勻變速直線運動的合運動一定是。3勻速直線運動的位移公式是；自由落體運動的速度公式是，位移公式是。 4_叫做平拋運動。5為什么平拋物體做曲線運動?6平拋運動可分解為水平方向上的_運動和豎直方向的_運動?！就綄?dǎo)學(xué)】1平拋運動定義：將物體用一定的初速度沿水平方向拋出，不考慮空氣阻力，物體只在重力作用下所做的運動.條件：初速度水平；僅受重力。特點：由于速度方向與受力方向不在一條直線上，故平拋運動是曲線運動，又受力恒定，所以平拋運動是勻變速曲線運動。注意：不要認為曲線運動就一定不是勻變速運動，其實物體是否做勻變速運動是由合外力或加速度是否恒定決定的，平拋運動加速度恒為重力加速度g，根據(jù)，做平拋運動的物體在相等時間內(nèi)速度的變化是相等的。例1 關(guān)于平拋運動，下列說法正確的是（ ）A平拋運動是勻變速運動B平拋運動是變加速運動C任意兩段時間內(nèi)加速度相同D任意兩段相等時間內(nèi)速度變化相同解析 本題要把好平拋運動是勻變速曲線運動及速度的矢量性，平拋運動的物體只受重力作用，故a=g，即做勻變速曲線運動，A選項正確，B選項不對，C選項正確。由勻變速運動公式，得任意相等的時間內(nèi)v相同，D正確。2理論探究(1) 平拋運動是一復(fù)雜的運動，如何來探究這個復(fù)雜運動的規(guī)律呢？根據(jù)運動合成與分解的思想，可將一個復(fù)雜的運動簡化為簡單的運動去認識，可將平拋運動分成水平方向和豎直方向的直線運動。（圖1）(2) 從力的獨立作用原理出發(fā)分析物體的運動，可知，平拋運動的物體在水平方向上不受力的作用，應(yīng)做勻速直線運動，在豎直方向初速為零，只受重力，應(yīng)做自由落體運動。3實驗探究(1) 設(shè)置與分運動等效的條件進行對比實驗與平拋運動的物體同時自由下落的物體對比。實驗1 如圖1所示，用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向拋出，同時B球被松開，自由下落，A、B兩球同時開始運動。觀察兩球是否同時落地。如果同時落地，說明什么問題？多次改變小球距地面的高度和打擊的力度，重復(fù)這個實驗。如果每次都同時落地，說明什么問題？實驗觀察到，改變小球距地高度和打擊力度，兩球總是同時落地，說明兩者在豎直方向的運動相同，即都是自由落體運動。與平拋運動的物體初速度相同的勻速直線運動對比。（圖2）實驗2 在如圖2所示的裝置中，兩個相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q ；兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度，使AC=BD ，從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v0相等。將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小鐵球能以相同的初速度v0同時分別從軌道M、N的下端射出。實驗結(jié)果是兩小鐵球同時到達E處，發(fā)生碰撞。增加或者減小軌道M的高度，只改變小鐵球P到達桌面時速度的豎直方向分量的大小，再進行實驗，結(jié)果兩小鐵球總是發(fā)生碰撞。試分析該實驗現(xiàn)象說明了什么?解析 將P鐵球在水平方向上的運動，在不同豎直高度的情況下與Q鐵球?qū)Ρ?，發(fā)現(xiàn)P、Q兩球總是相遇，P球水平方向上的運動不因P球在豎直方向運動的時間長短而改變，總是和在水平面上勻速運動的Q球有完全相同的運動情況，所以本實驗說明了:平拋運動的物體在水平方向做勻速直線運動；平拋運動的物體在豎直方向上的分運動，不影響水平方向上的分運動，分運動各自具有獨立性。 (2) 描繪平拋運動的軌跡，建立水平、豎直的直角坐標系，通過研究水平和豎直兩個方向的位移時間關(guān)系，獲得各分運動的確切情況。描跡法探究平拋運動規(guī)律的實驗器材和步驟實驗器材：斜槽軌道、小球、木板、白紙、圖釘、鉛垂線、直尺、三角板、鉛筆等. 實驗步驟： 安裝斜槽軌道，使其末端保持水平； 固定木板上的坐標紙，使木板保持豎直狀態(tài)，小球的運動軌跡與板面平行，坐標紙方格橫線呈水平方向； 以斜槽末端為坐標原點沿鉛垂線畫出y軸; 讓小球從斜槽上適當?shù)母叨扔伸o止釋放，用鉛筆記錄小球做平拋運動經(jīng)過的位置； 重復(fù)步驟4，在坐標紙上記錄多個位置； 在坐標紙上作出x軸，用平滑的曲線連接各個記錄點，得到平拋運動的軌跡； 在軌跡上取幾個點，使這些點在水平方向間距相等，研究這些點對應(yīng)的縱坐標y隨時間變化的規(guī)律。運用此軌跡，若已知水平方向上的運動特點，可分析豎直方向上的運動特點，若已知豎直方向上的運動特點，可分析水平方向上的運動特點。比如，若在豎直方向上物體做初速度為零的勻加速運動，必然是連續(xù)相等的時間內(nèi)位移之差y等于常數(shù)，即y=gt2，從物體拋出計時，連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移y、y之比為135(2n-1)。實驗過程注意事項： 保證斜槽末端的切線水平，方木板豎直且與小球下落的軌跡平面平行，并使小球運動時靠近木板，但不接觸； 小球每次都從斜槽上同一位置滾下； 小球做平拋運動的起點不是槽口的端點，應(yīng)是小球在槽口時球的重心在木板上的水平投影點； 小球在斜槽上開始滾下的位置要適當，以便使小球運動的軌跡由木板的左上角到右下角。（例2）思考 關(guān)于教材中參考案例中幾個實驗裝置及操作 如何保證物體的運動是平拋運動，即初速度水平？ 如何得到軌跡線？ 怎樣使水平初速度大小不變？例2 如圖所示，是同時開始運動的平拋運動和自由落體運動物體的閃光照片，由此照片，你能得出什么結(jié)論?解析 從閃光照片中可以測出，平拋運動的小球，在相等時間內(nèi)的水平位移總相等，所以，它的水平分運動為勻速直線運動，平拋運動的小球和自由下落的小球總是在同一水平線上，說明它們在同一段時間的豎直位移總是相等的，即平拋運動的豎直分運動跟自由落體運動遵循相同的規(guī)律，所以，平拋運動的豎直分運動為自由落體運動。例3 如圖甲是研究平拋物體運動的實驗裝置圖，如圖乙是實驗后在白紙上作的圖和所測數(shù)據(jù)。（1）在圖甲上標出O點及Ox、Oy軸，并說明這兩條坐標軸是如何作出的？（例3）（2）說明判定槽口切線是否水平的方法；（3）實驗過程中需經(jīng)過多次釋放小球才能描繪出小球運動的軌跡，進行這一實驗步驟時應(yīng)注意什么？（4）根據(jù)圖乙給出的數(shù)據(jù)，計算此平拋運動的初速度v0.解析（1）利用拴在槽口處的重垂線作出Oy軸，Ox軸與Oy軸垂直，O點在槽口上方r（r為小球半徑）處。（2）將小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滾也不向外滾，說明槽口末端是水平的。（3）應(yīng)注意每次小球都從軌道同一位置由靜止釋放。（4）利用B點進行計算y=gt2/2 ，得 t=(20.441)/9.81/2s=0.30 sv0=x/t=0.48/0.30m/s=1.6 m/s答案：平拋的初速度是1.6 m/s4規(guī)律總結(jié)平拋運動可以看成是水平方向的勻速直線運動和豎直方向上自由落體運動的合運動。豎直方向速度公式：v=gt ； 位移公式：h=gt2； 水平方向上位移公式： x=vt例4 從同一高度以不同的速度水平拋出兩個質(zhì)量不同的石子，下列說法正確的是（ ）A初速度大的先落地B質(zhì)量大的先落地C兩個石子同時落地D無法判斷解析 依據(jù)x=v0t，h=gt2判斷，重力加速度與質(zhì)量無關(guān)，B錯。水平方向為勻速直線運動，豎直方向為自由落體運動，下落時間與水平速度無關(guān)，C對，A、D錯。答案：C例5 一個物體以20 m/s的初速度水平拋出去，當物體通過水平距離是40 m時，它的高度降低了多少？解析 因為x=v0t，y=gt2所以y=m=20 m.答案：20 m【同步檢測】1研究平拋物體的運動，在安裝實驗裝置的過程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是（ ）A保證小球飛出時，速度既不太大，也不太小B保證小球飛出時，初速度水平C保證小球在空中運動的時間每次都相等D保證小球運動的軌道是一條拋物線2用描跡法探究平拋運動的規(guī)律時，應(yīng)選用下列各組器材中的哪一組（ ）A鐵架臺，方木板，斜槽和小球，秒表，米尺和三角尺，重錘和細線，白紙和圖釘，帶孔卡片B鐵架臺，方木板，斜槽和小球，天平和秒表，米尺和三角尺，重錘和細線，白紙和圖釘，帶孔卡片C鐵架臺，方木板，斜槽和小球，千分尺和秒表，米尺和三角尺，重錘和細線，白紙和圖釘，帶孔卡片D鐵架臺，方木板，斜槽和小球，米尺和三角尺，重錘和細線，白紙和圖釘，帶孔卡片3關(guān)于平拋物體的運動，下列說法中正確的是 ( ) A物體只受重力的作用，是ag的勻變速運動B初速度越大，物體在空中運動的時間越長C物體落地時的水平位移與初速度無關(guān)D物體落地時的水平位移與拋出點的高度無關(guān) 4從同一高度以不同的速度水平拋出的兩個物體落到地面的時間 ( ) A速度大的時間長 B速度小的時間長C落地時間定相同 D由質(zhì)量大小決定（第5題）5物體做平拋運動時，描述物體在豎直方向的分速度vy(取向下為正)隨時間變化的圖線是 ( )6在做“研究平拋運動”的實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫小球做平拋運動的軌跡，為了能較準確地描繪運動軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認為正確的選項前面的字母填在橫線上_。A通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平B每次釋放小球的位置可以不同C每次必須由靜止釋放小球D記錄小球位置用的木條(或凹槽)每次必須嚴格地等距離下降E小球運動時不應(yīng)與木板上的白紙(或方格紙)相接觸F將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點連成折線（第7題）7試根據(jù)平拋運動原理設(shè)計“測量彈射器彈丸出射初速度”的實驗方案，提供的實驗器材為彈射器(含彈丸，見圖)、鐵架臺(帶有夾具)、米尺。 (1) 畫出實驗示意圖；(2) 在安裝彈射器時應(yīng)注意_；(3) 實驗中需要測量的量(并在示意圖中用字母標出)為_；(4) 由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實驗中應(yīng)采取的方法是_；(5)計算公式為_。8一小球在高0.8m的水平桌面上滾動，離開桌面后著地，著地點與桌邊水平距離為1 m，求該球離開桌面時的速度？9距離地面1000m高處的飛機，以100m/s的速度沿水平直線飛行時，在飛機上每隔2s向外放出重物，空氣阻力和風(fēng)的影響不計，當?shù)?個重物離開飛機時，求： (1) 相鄰的兩重物在空中的水平距離；(2) 在豎直方向上編號為5、4、3、2、1的5個重物距離飛機的距離【綜合評價】1平拋物體的運動可以看成 ( ) A水平方向的勻速運動和豎直方向的勻速運動的合成 B水平方向的勻加速運動和豎直方向的勻速運動的合成 C水平方向的勻加速運動和豎直方向的勻加速運動的合成D水平方向的勻速運動和豎直方向的自由落體運動的合成2平拋運動是 ( )A勻速率曲線運動 B勻變速曲線運動C加速度不斷變化的曲線運動 D加速度恒為重力加速度的曲線運動3關(guān)于平拋運動，下面的幾種說法中正確的是( )A平拋運動是一種不受任何外力作用的運動B平拋運動是曲線運動，它的速度方向不斷改變，不可能是勻變速運動C平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自由落體運動D平拋運動的落地時間與初速度大小無關(guān)，而落地時的水平位移與拋出點的高度有關(guān)4從離地面H高處投出A、B、C三個小球，使A球自由下落，B球以速率v水平拋出，C球以速率2v水平拋出。設(shè)三個小球落地時間分別為tA、tB、tC，空氣阻力不計，則下列說法正確的是（ ）AtAtBtC BtAtBtC CtAtB=tC DtA=tB=tC 5水平勻速飛行的飛機投彈，若空氣阻力和風(fēng)的影響不計，炸彈落地時，飛機的位置在 ( )A炸彈的正上方B炸彈的前上方C炸彈的后上方D以上三種情況都有可能出現(xiàn)6一架飛機沿水平方向勻速飛行，從飛機上每隔1s釋放一個鐵球，先后共釋放4個。若不計空氣阻力，從飛機上觀察4個球 ( )A在空中任何時刻總是排成拋物線，它們的落地點是等間距的B在空中任何時刻總是排成拋物線，它們的落地點是不等間距的C在空中任何時刻總是在飛機正下方排成豎直的直線，它們的落地點是等間距的D在空中任何時刻總是在飛機正下方排成豎直的直線，它們的落地點是不等間距的（第7題）7如圖所示，火車在水平軌道上以大小為v速度向西做勻速直線運動，車上有人相對車廂以大小為u的速度向東水平拋出一小球，已知vu，站在地面上的人看到小球的運動軌跡應(yīng)是（圖中箭頭表示列車運動的方向）（ ）（第8題）8如圖為用頻閃攝影方法拍攝的研究物體做平拋運動規(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運動的軌跡；BB為B球以速度v被水平拋出后的運動軌跡；CC為C球自由下落的運動軌跡。通過分析上述三條軌跡可得出結(jié)論：.（第9題）9平拋物體的運動規(guī)律可以概括為兩點：水平方向做勻速直線運動，豎直方向做自由落體運動。為了研究平拋物體的運動，可做下面的實驗：如圖所示，用小錘打擊彈性金屬片，A球就水平飛出，同時B球被松開，做自由落體運動，兩球同時落到地面，這個實驗（ ）A只能說明上述規(guī)律中的第條B只能說明上述規(guī)律中的第條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10在離地高為15m處以5m/s的水平速度拋出個物體，則物體在空中運動的時間為 _s，物體落地點到拋出點的水平距離為_m 。 (g取l0m/s2) （第11題）11如圖所示，小球從平臺A水平拋出落到平臺B上，已知AB的高度差為h=1.25m，兩平臺的水平距離為s5m，則小球的速度至少為_m/s時，小球才能夠落到平臺B上。(g取10m/s2)（第12題）12某同學(xué)在做“研究平拋物體運動”的實驗中，忘記記下斜槽末端的位置O，A為物體運動一段時間后的位置，根據(jù)圖所示圖象，則物體平拋初速度為_（g取10 m/s2）（第13題）13在研究平拋運動的實驗中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長L=1.25cm，若小球在平拋運動途中的幾個位置如圖a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度的計算式為v0=_(用L、g表示)，其值是_ (取g=9.8m/s2)（第14題）14某同學(xué)做“研究平拋物體的運動”的實驗時，沒有記下小球的拋出點（空間坐標系原點O）和沿豎直方向的Oy軸，只畫出了與初速度方向平行的Ox軸和一段小球運動的軌跡，如圖所示。如何只用一只刻度尺進行測量，從而求出小球拋出時的速度？（第15題）15如圖所示，小球從離地h=5m高，離豎直墻水平距離s=4m處，以v0=8m/s的初速度向墻水平拋出，不計空氣阻力，則小球碰撞點離地面的高度是多少?若要使小球不碰到墻，則它的初速度應(yīng)滿足什么條件?(取g=10m/s2)16在排球比賽中，運動員在離地3m處擊中排球，使排球以15 m/s的速度水平飛出，若不計空氣阻力，g取l0m/s2。 (1) 求排球落地點與擊球點之間的水平距離；(2) 離落地點為2m處的另個運動員至少用多大的速度跑動，才能在球落地前接到球? 第三節(jié) 探究平拋運動的規(guī)