02抛体运动规律.docVIP

高一物理下期必修2（2） 抛体运动的规律 一、一周内容概述 　　利用运动的合成与分解知识，探究平抛运动的规律、掌握抛体性质以及其运动规律。 　　通过习题课、学生实验（分组），能熟练应用平抛规律解决问题。 二、重难点知识讲解 (一）探究平抛运动的方法： 1、根据已有的力学理论猜测两个互相垂直的分运动的性质． 2、设置与分运动等效的条件进行对比实验：①与平抛运动的物体同时自由下落的物体；②与平抛运动的初速度相同的匀速直线运动． 3、描绘平抛运动的轨迹，建立水平、竖直的直角坐标系，通过研究水平和竖直两个方向的位移时间关系，获得各分运动的确切情况． 描迹法探索平抛运动的实验器材和步骤： 实验器材：斜槽轨道、小球、木板、白纸、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等． 实验步骤： ①安装斜槽轨道，使其末端保持水平； ②固定木板上的坐标纸，使木板保持竖直状态，小球的运动轨迹与板面平行，坐标纸方格横线呈水平方向； ③以斜槽末端为坐标原点沿铅垂线画出y轴； ④让小球从斜槽上适当的高度由静止释放，用铅笔记录小球做平抛运动经过的位置； ⑤重复步骤4，在坐标纸上记录多个位置； ⑥在坐标纸上作出x轴，用平滑的曲线连接各个记录点，得到平抛运动的轨迹； ⑦在轨迹上取几个点，使这些点在水平方向间距相等，研究这些点对应的纵坐标y随时间变化的规律． 　　若在竖直方向上物体做初速度为零的匀加速运动，必然是连续相等的时间内位移之差Δy等于常数，即Δy=gΔt2，从物体抛出计时，连续相等的时间内的位移(yⅠ、yⅡ……)之比为1∶3∶5∶…∶(2n-1)． 实验过程注意事项： 　 ①保证斜槽末端的切线水平，方木板竖直且与小球下落的轨迹平面平行，并使小球运动时靠近木板，但不接触； 　　②小球每次都从斜槽上同一位置滚下； 　　③小球做平抛运动的起点不是槽口的端点，应是小球在槽口时球的重心在木板上的水平投影点； ④小球在斜槽上开始滚下的位置要适当，以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角． 例1、平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速直线运动，②竖直方向做自由落体运动．为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面．这个实验（B　） A．只能说明上述规律中的第①条 B．只能说明上述规律中的第②条 C．不能说明上述规律中的任何一条 D．能同时说明上述两条规律 （二）抛体运动：物体以一定的初速度抛出，且只在重力作用下的运动． 抛体运动的性质：①竖直上抛和竖直下抛运动是直线运动；平抛、斜抛是曲线运动，其轨迹是抛物线；②抛体运动的加速度是g，抛体运动是匀变速运动； ③抛体运动是一种理想化运动：地球表面附近，重力的大小和方向认为不变，不考虑空气阻力，且抛出速度远小于宇宙速度． 　　曲线抛体运动的处理方法：是将其分解为两个简单的直线运动 　　(1)最常用的分解方法是：水平方向上匀速直线运动；竖直方向上自由落体运动或竖直上抛、竖直下抛运动． 　　(2)在任意方向上分解：有正交分解和非正交分解两种情况，无论怎样分解，都必须把运动的独立性和力的独立作用原理相结合进行系统分解，即将初速度、受力情况、加速度及位移等进行相应分解．如图所示． 　　在x方向：以初速度vx0=v0cosα，加速度ax=gsinα的匀加速直线运动． 　　在y方向：以初速度vy0=v0sinα，加速度ay=gcosα的匀加速直线运动． （三）平抛运动的规律和特点 (1)平抛运动的规律 　　设物体被抛出后，t s末时刻，物体的位置为P，其坐标为x(t s内的水平位移)和y(t s内的下落高度)，t s末的速度vt的坐标分量为vx、vy，则 　 平抛物体在t s内的位移s．由①②式可知，平抛物体在t s内的位移大小为： 　　s==　　=(4v02+g2t2) 　　　　　　　⑤ 　　位移的方向与水平方向的夹角由下式决定：　　tanα===　　　　⑥ 平抛物体在某时刻的瞬时速度由③④两式可知，平抛物体在t时刻的速度大小为　　 vt==　　⑦ 　　速度vt的方向与水平方向的夹角β由下式决定：tanβ==　　⑧ 　　比较tanβ=和tanα=可知，平抛运动中速度和位移的方向并不一致，tanβ=2tanα． 　　由①②两式消去t，可得到抛物线的轨迹方程为y=·x2，因此平抛运动的轨迹是一条抛物线． 　　(2)平抛运动的特点 　　①平抛运动的物体在空中运动的时间，由抛出点到地面(或者考察点)的高度决定t=，与平抛物体的初速度大小无关． 　　②平抛物体的水平位移由水平速度和下落高度决定，即x=v0，在下落高度一定的情况下，水平位移与平抛的初速度成正比． ③平抛运动的物体在相等的时间内速度的变化