3 探究平拋運(yùn)動的規(guī)律.doc

第三節(jié) 探究平拋運(yùn)動的規(guī)律【知能準(zhǔn)備】1如果一個運(yùn)動（包括位移、速度、加速度）跟幾個運(yùn)動相同，那么這個運(yùn)動就是那幾個運(yùn)動的，那幾個運(yùn)動就是這個運(yùn)動的。2兩個互成角度的勻速直線運(yùn)動的合運(yùn)動是，一個勻速直線運(yùn)動與一個不共線的勻變速直線運(yùn)動的合運(yùn)動一定是。3勻速直線運(yùn)動的位移公式是；自由落體運(yùn)動的速度公式是，位移公式是。 4_叫做平拋運(yùn)動。5為什么平拋物體做曲線運(yùn)動?6平拋運(yùn)動可分解為水平方向上的_運(yùn)動和豎直方向的_運(yùn)動。【同步導(dǎo)學(xué)】1平拋運(yùn)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(yùn)動.條件：初速度水平；僅受重力。特點(diǎn)：由于速度方向與受力方向不在一條直線上，故平拋運(yùn)動是曲線運(yùn)動，又受力恒定，所以平拋運(yùn)動是勻變速曲線運(yùn)動。注意：不要認(rèn)為曲線運(yùn)動就一定不是勻變速運(yùn)動，其實(shí)物體是否做勻變速運(yùn)動是由合外力或加速度是否恒定決定的，平拋運(yùn)動加速度恒為重力加速度g，根據(jù)，做平拋運(yùn)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(yùn)動，下列說法正確的是（ ）A平拋運(yùn)動是勻變速運(yùn)動B平拋運(yùn)動是變加速運(yùn)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(yùn)動是勻變速曲線運(yùn)動及速度的矢量性，平拋運(yùn)動的物體只受重力作用，故a=g，即做勻變速曲線運(yùn)動，A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)不對，C選項(xiàng)正確。由勻變速運(yùn)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(yùn)動是一復(fù)雜的運(yùn)動，如何來探究這個復(fù)雜運(yùn)動的規(guī)律呢？根據(jù)運(yùn)動合成與分解的思想，可將一個復(fù)雜的運(yùn)動簡化為簡單的運(yùn)動去認(rèn)識，可將平拋運(yùn)動分成水平方向和豎直方向的直線運(yùn)動。（圖1）(2) 從力的獨(dú)立作用原理出發(fā)分析物體的運(yùn)動，可知，平拋運(yùn)動的物體在水平方向上不受力的作用，應(yīng)做勻速直線運(yùn)動，在豎直方向初速為零，只受重力，應(yīng)做自由落體運(yùn)動。3實(shí)驗(yàn)探究(1) 設(shè)置與分運(yùn)動等效的條件進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)與平拋運(yùn)動的物體同時自由下落的物體對比。實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(shí)驗(yàn)。如果每次都同時落地，說明什么問題？實(shí)驗(yàn)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(yùn)動相同，即都是自由落體運(yùn)動。與平拋運(yùn)動的物體初速度相同的勻速直線運(yùn)動對比。（圖2）實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果是兩小鐵球同時到達(dá)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(dá)桌面時速度的豎直方向分量的大小，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果兩小鐵球總是發(fā)生碰撞。試分析該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么?解析 將P鐵球在水平方向上的運(yùn)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(yùn)動不因P球在豎直方向運(yùn)動的時間長短而改變，總是和在水平面上勻速運(yùn)動的Q球有完全相同的運(yùn)動情況，所以本實(shí)驗(yàn)說明了:平拋運(yùn)動的物體在水平方向做勻速直線運(yùn)動；平拋運(yùn)動的物體在豎直方向上的分運(yùn)動，不影響水平方向上的分運(yùn)動，分運(yùn)動各自具有獨(dú)立性。 (2) 描繪平拋運(yùn)動的軌跡，建立水平、豎直的直角坐標(biāo)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(yùn)動的確切情況。描跡法探究平拋運(yùn)動規(guī)律的實(shí)驗(yàn)器材和步驟實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟： 安裝斜槽軌道，使其末端保持水平； 固定木板上的坐標(biāo)紙，使木板保持豎直狀態(tài)，小球的運(yùn)動軌跡與板面平行，坐標(biāo)紙方格橫線呈水平方向； 以斜槽末端為坐標(biāo)原點(diǎn)沿鉛垂線畫出y軸; 讓小球從斜槽上適當(dāng)?shù)母叨扔伸o止釋放，用鉛筆記錄小球做平拋運(yùn)動經(jīng)過的位置； 重復(fù)步驟4，在坐標(biāo)紙上記錄多個位置； 在坐標(biāo)紙上作出x軸，用平滑的曲線連接各個記錄點(diǎn)，得到平拋運(yùn)動的軌跡； 在軌跡上取幾個點(diǎn)，使這些點(diǎn)在水平方向間距相等，研究這些點(diǎn)對應(yīng)的縱坐標(biāo)y隨時間變化的規(guī)律。運(yùn)用此軌跡，若已知水平方向上的運(yùn)動特點(diǎn)，可分析豎直方向上的運(yùn)動特點(diǎn)，若已知豎直方向上的運(yùn)動特點(diǎn)，可分析水平方向上的運(yùn)動特點(diǎn)。比如，若在豎直方向上物體做初速度為零的勻加速運(yùn)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(jì)時，連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移y、y之比為135(2n-1)。實(shí)驗(yàn)過程注意事項(xiàng)： 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(yùn)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(yùn)動的起點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球在槽口時球的重心在木板上的水平投影點(diǎn)； 小球在斜槽上開始滾下的位置要適當(dāng)，以便使小球運(yùn)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(shí)驗(yàn)裝置及操作 如何保證物體的運(yùn)動是平拋運(yùn)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(yùn)動的平拋運(yùn)動和自由落體運(yùn)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(yùn)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(yùn)動為勻速直線運(yùn)動，平拋運(yùn)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(yùn)動的豎直分運(yùn)動跟自由落體運(yùn)動遵循相同的規(guī)律，所以，平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動為自由落體運(yùn)動。例3 如圖甲是研究平拋物體運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)裝置圖，如圖乙是實(shí)驗(yàn)后在白紙上作的圖和所測數(shù)據(jù)。（1）在圖甲上標(biāo)出O點(diǎn)及Ox、Oy軸，并說明這兩條坐標(biāo)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(shí)驗(yàn)過程中需經(jīng)過多次釋放小球才能描繪出小球運(yùn)動的軌跡，進(jìn)行這一實(shí)驗(yàn)步驟時應(yīng)注意什么？（4）根據(jù)圖乙給出的數(shù)據(jù)，計(jì)算此平拋運(yùn)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(diǎn)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(diǎn)進(jìn)行計(jì)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(yùn)動可以看成是水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向上自由落體運(yùn)動的合運(yùn)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?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動，豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)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(dāng)物體通過水平距離是40 m時，它的高度降低了多少？解析 因?yàn)閤=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(yùn)動，在安裝實(shí)驗(yàn)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(yùn)動的時間每次都相等D保證小球運(yùn)動的軌道是一條拋物線2用描跡法探究平拋運(yùn)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)線，白紙和圖釘，帶孔卡片3關(guān)于平拋物體的運(yùn)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(yùn)動B初速度越大，物體在空中運(yùn)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(diǎn)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(yùn)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(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)時，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動，通過描點(diǎn)法畫小球做平拋運(yùn)動的軌跡，為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)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(yán)格地等距離下降E小球運(yùn)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(diǎn)連成折線（第7題）7試根據(jù)平拋運(yùn)動原理設(shè)計(jì)“測量彈射器彈丸出射初速度”的實(shí)驗(yàn)方案，提供的實(shí)驗(yàn)器材為彈射器(含彈丸，見圖)、鐵架臺(帶有夾具)、米尺。 (1) 畫出實(shí)驗(yàn)示意圖；(2) 在安裝彈射器時應(yīng)注意_；(3) 實(shí)驗(yàn)中需要測量的量(并在示意圖中用字母標(biāo)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(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的方法是_；(5)計(jì)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(diǎn)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(jī)，以100m/s的速度沿水平直線飛行時，在飛機(jī)上每隔2s向外放出重物，空氣阻力和風(fēng)的影響不計(jì)，當(dāng)?shù)?個重物離開飛機(jī)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(jī)的距離【綜合評價(jià)】1平拋物體的運(yùn)動可以看成 ( ) A水平方向的勻速運(yùn)動和豎直方向的勻速運(yùn)動的合成 B水平方向的勻加速運(yùn)動和豎直方向的勻速運(yùn)動的合成 C水平方向的勻加速運(yùn)動和豎直方向的勻加速運(yùn)動的合成D水平方向的勻速運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動的合成2平拋運(yùn)動是 ( )A勻速率曲線運(yùn)動 B勻變速曲線運(yùn)動C加速度不斷變化的曲線運(yùn)動 D加速度恒為重力加速度的曲線運(yùn)動3關(guān)于平拋運(yùn)動，下面的幾種說法中正確的是( )A平拋運(yùn)動是一種不受任何外力作用的運(yùn)動B平拋運(yùn)動是曲線運(yùn)動，它的速度方向不斷改變，不可能是勻變速運(yùn)動C平拋運(yùn)動可以分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動D平拋運(yùn)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(diǎn)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(jì)，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(jī)投彈，若空氣阻力和風(fēng)的影響不計(jì)，炸彈落地時，飛機(jī)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(jī)沿水平方向勻速飛行，從飛機(jī)上每隔1s釋放一個鐵球，先后共釋放4個。若不計(jì)空氣阻力，從飛機(jī)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(diǎn)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(diǎn)是不等間距的C在空中任何時刻總是在飛機(jī)正下方排成豎直的直線，它們的落地點(diǎn)是等間距的D在空中任何時刻總是在飛機(jī)正下方排成豎直的直線，它們的落地點(diǎn)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(yùn)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(yùn)動軌跡應(yīng)是（圖中箭頭表示列車運(yùn)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(yùn)動規(guī)律的照片，圖中A、B、C為三個同時由同一點(diǎn)出發(fā)的小球。AA為A球在光滑水平面上以速度v運(yùn)動的軌跡；BB為B球以速度v被水平拋出后的運(yùn)動軌跡；CC為C球自由下落的運(yùn)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(yùn)動規(guī)律可以概括為兩點(diǎn)：水平方向做勻速直線運(yùn)動，豎直方向做自由落體運(yùn)動。為了研究平拋物體的運(yùn)動，可做下面的實(shí)驗(yàn)：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(yùn)動，兩球同時落到地面，這個實(shí)驗(yàn)（ ）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(yùn)動的時間為 _s，物體落地點(diǎn)到拋出點(diǎn)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(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，忘記記下斜槽末端的位置O，A為物體運(yùn)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(yùn)動的實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(jì)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(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)時，沒有記下小球的拋出點(diǎn)（空間坐標(biāo)系原點(diǎn)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(yùn)動的軌跡，如圖所示。如何只用一只刻度尺進(jìn)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(jì)空氣阻力，則小球碰撞點(diǎn)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(yùn)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(jì)空氣阻力，g取l0m/s2。 (1) 求排球落地點(diǎn)與擊球點(diǎn)之間的水平距離；(2) 離落地點(diǎn)為2m處的另個運(yùn)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(yùn)動的規(guī)