专题4.2 抛体运动的规律及实验【讲】教师版-高考物理一轮复习讲义（新高考）

专题4.2 抛体运动的规律及实验【讲】 目录 一 讲核心素养1 二 讲必备知识1 【知识点一】平抛运动基本规律的应用1 【知识点二】斜抛运动5 【知识点三】实验探究平抛运动的特点6 三．讲关键能力10 【能力点一】.会分析平抛运动的临界和极值问题10 【能力点二】.会分析有约束条件的平抛运动问题12 四．讲模型思想15 斜面平抛模型15 一 讲核心素养 1.物理观念平抛运动、斜抛运动。 1掌握平抛运动的规律，会用运动的合成与分解方法分析平抛运动。 2会处理平抛运动中的临界、极值问题。 3能定性分析斜抛运动。 2.科学思维平抛斜面、圆弧面模型。 1知道常见的四类斜面平抛模型并能区分不同类型的斜面倾角的物理含义。 2会利用运动合成与分解的思想分析几种常见的平抛圆弧组合模型。 3.科学探究实验探究平抛运动的特点 1．用实验的方法描出平抛运动的轨迹． 2．判断平抛运动的轨迹是否为抛物线． 3．根据平抛运动的轨迹求其初速度． 4.科学态度与责任平抛运动在生活实际中的应用。 能将具体问题情景通过构建物理模型转化为物理问题进而应用物理规律来解决，以此提升分析推理能力和模型构建能力。 二 讲必备知识 【知识点一】平抛运动基本规律的应用 1．飞行时间 由t＝知，时间取决于下落高度h，与初速度v0无关． 2．水平射程 x＝v0t＝v0，即水平射程由初速度v0和下落高度h共同决定，与其他因素无关． 3．落地速度 v＝＝，以θ表示落地速度与水平正方向的夹角，有tan θ＝＝，落地速度与初速度v0和下落高度h有关． 4．速度改变量 因为平抛运动的加速度为恒定的重力加速度g，所以做平抛运动的物体在任意相等时间间隔Δt内的速度改变量Δv＝gΔt是相同的，方向恒为竖直向下，如图所示． 5．两个重要推论 1做平抛运动的物体在任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，如图所示，即xB＝. 推导 →xB＝ 2做平抛运动的物体在任意时刻任意位置处，有 tan θ＝2tan α. 推导 →tan θ＝2tan α 【例1】2021东北师大附中一模在空中同一位置水平抛出初速度不同的两个小球忽略空气的影响，则从抛出开始 A．下降相同高度时初速度较大的球的速度与水平方向的夹角大 B．下降相同高度时初速度较小的球在竖直方向上的速度较小 C．通过同一水平距离时初速度较大的球在竖直方向上的速度较大 D．通过同一水平距离时初速度较大的球在竖直方向上的速度较小 【答案】D 【解析】设球的速度与水平方向的夹角为θ，则tan θ＝，由2gh＝v可知，下降相同高度时vy相同，初速度越大则球的速度与水平方向的夹角越小，故A、B错误；由球在水平方向做匀速直线运动可知t＝，x相同时，初速度大的小球所用时间少，由vy＝gt可知，初速度较大的小球在竖直方向上的速度较小，故C错误，D正确。 【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念中的运动观及科学思维中的科学推理。要求考生能正确建立模型情境图写出相关表达式根据表达式的含义得出正确结论。 【变式训练1】20211月江苏新高考适应性考试，5某生态公园的人造瀑布景观如图所示，水流从高处水平流出槽道，恰好落入步道边的游泳池中。现制作一个为实际尺寸的模型展示效果，模型中槽道里的水流速度应为实际的 A. B.C. D. 【答案】 B 【解析】 由题意可知，水流出后做平抛运动的水平位移和竖直位移均变为原来的，则有h＝gt2，得t＝，所以时间变为实际的，则水流出的速度v＝，由于水平位移变为实际的，时间变为实际的，则水流出的速度为实际的，故选项B正确。 【变式训练2】2020全国卷Ⅱ16如图，在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑，该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h，其左边缘a点比右边缘b点高0.5h.若摩托车经过a点时的动能为E1，它会落到坑内c点.c与a的水平距离和高度差均为h；若经过a点时的动能为E2，该摩托车恰能越过坑到达b点.等于 A.20 B.18 C.9.0 D.3.0 【答案】 B 【解析】 摩托车从a点做平抛运动到c点，水平方向h＝v1t1，竖直方向h＝gt12，可解得v1＝，动能E1＝mv12＝；摩托车从a点做平抛运动到b点，水平方向3h＝v2t2，竖直方向0.5h＝gt22，解得v2＝3，动能E2＝mv22＝mgh，故＝18，B正确. 【变式训练3】 多选2020江苏卷，8如图所示，小球A、B分别从2l和l的高度水平抛出后落地，上述过程中A、B的水平位移分别为l和2l。忽略空气阻力，则 A.A和B的位移大小相等 B.A的运动时间是B的2倍 C.A的初速度是B的 D.A的末速度比B的大 【答案】 AD 【解析】 由题意可知，落地后，小球A的位移的大小为sA＝＝＝l，小球B的位移的大小为sB＝＝＝l，显然小球A、B的位移大小相等，A正确；小球A的运动时间为tA＝＝，小球B的运动时间为tB＝＝，则tA∶tB＝∶1，B错误；小球A的初速度为vOA＝＝＝，小球B的初速度为vOB＝＝＝，则vOA∶vOB＝1∶2，C错误；落地瞬间，小球A竖直方向的速度为vyA＝，小球B竖直方向的速度为vyB＝，则落地瞬间小球A的速度为vA＝＝，小球B的速度为vB＝＝，显然vA＞vB，D正确。 【知识点二】斜抛运动 1.定义将物体以初速度v0斜向上方或斜向下方抛出，物体只在重力作用下的运动. 2.性质斜抛运动是加速度为g的匀变速曲线运动，运动轨迹是抛物线. 3.研究方法运动的合成与分解 1水平方向匀速直线运动； 2竖直方向匀变速直线运动. 4.基本规律以斜上抛运动为例，如图所示 1水平方向v0 x＝v0cosθ，F合x＝0； 2竖直方向v0y＝v0sinθ，F合y＝mg. 【例1】2020济南一模狞猫弹跳力惊人，栖息在干燥的旷野和沙漠中，善于捕捉鸟类。一只狞猫以某一初速度斜向上与水平地面成θ角跳离地面，落地前其最大高度为h，最大水平位移为x。不考虑空气阻力。下列说法正确的是 A．保持起跳速度大小不变，增大θ角，狞猫在空中的运动时间不变 B．保持起跳速度大小不变，增大θ角，狞猫在空中的最大高度h增大 C．保持起跳角度θ不变，增大起跳速度，x与h的比值减小 D．保持起跳角度θ不变，增大起跳速度，x与h的比值增大 【答案】B 【解析】狞猫做斜抛运动，在竖直方向有vy＝v0sin θ＝gt1，狞猫在空中的运动时间t＝2t1＝，保持起跳速度大小不变，增大θ角，狞猫在空中的运动时间增大，故A错误；狞猫在空中的最大高度h＝gt＝，保持