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1、高中物理必修学案及其答案第五章 曲线运动一、曲线运动【学习目标】1知道曲线运动中速度的方向,理解曲线运动是一种变速运动。2知道物体做曲线运动的条件是所受的合外力的方向与它的速度方向不在一条直线上。【自主导学】1、物体做曲线运动的速度方向是时刻发生变化的,质点经过某一点(或某一时刻)时的速度方向沿曲线上该点的 。2、物体做曲线运动时,至少物体速度的 在不断发生变化,所以物体一定具有 ,所以曲线运动是 运动。3、物体做曲线运动的条件:物体所受合外力的方向与它的速度方向 。4、力可以改变物体运动状态,如将物体受到的合外力沿着物体的运动方向和垂直于物体的运动方向进行分解,则沿着速度方向的分力改变物体速
2、度的 ;垂直于速度方向的分力改变物体速度的 。速度大小是增大还是减小取决于沿着速度方向的分力与速度方向相同还是相反。做曲线运动的物体,其所受合外力方向总指向轨迹 侧。匀变速直线运动只有沿着速度方向的力,没有垂直速度方向的力,故速度的 改变而 不变;如果没有沿着速度方向的力,只有垂直速度方向的力,则物体运动的速度 不变而 不断改变,这就是今后要学习的匀速圆周运动。【疑难辨析】在砂轮上磨刀具时可以看到,刀具与砂轮接触处有火星沿砂轮的切线飞出,为什么由此推断出砂轮上跟刀具接触处的质点的速度方向沿砂轮的切线方向?【问题思考】 1飞机扔炸弹,分析为什么炸弹做曲线运动? 2我们骑摩托车或自行车通过弯道时,
3、我们侧身骑,为什么? 3盘山公路路面有何特点?火车铁轨在弯道有何特点? 【范例精析】例1、质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡状态,若突然撤去F1,则质点()A一定做匀变速运动B一定做直线运动C一定做非匀变速运动D一定做曲线运动解析:质点在恒力作用下产生恒定的加速度,加速度恒定的运动一定是匀变速运动。由题意可知,当突然撤去F1时,质点受到的合力大小为F1,方向与F1相反,故A正确,C错误。在撤去F1之前,质点保持平衡,有两种可能:一是质点处于静止状态,则撤去F1后,它一定做匀变速直线运动;其二是质点处于匀速直线运动状态,则撤去F1后,质点可能做直线运动(条件是:F1的方向和速度方
4、向在一条直线上),也可能做曲线运动(条件是:F1的方向和速度方向不在一条直线上)。故B、D的说法均是错误的。拓展:不少同学往往错误认为撤去哪个力,合力就沿哪个力的方向。物体在三个不在同一直线上的力的作用下保持静止,处于受力平衡状态,合力为零,任意两个力的合力与第三个力是平衡力,大小相等而方向相反,若撤去其中一个力,物体所受合力与该力反向。例2、 关于曲线运动,下面说法正确的是( )A物体运动状态改变着,它一定做曲线运动B物体做曲线运动,它的运动状态一定在改变C物体做曲线运动时,它的加速度的方向始终和速度的方向一致D物体做曲线运动时,它的加速度方向始终和所受到的合外力方向一致解析 物体运动状态的
5、改变是指物体运动速度的变化,包括速度大小或方向的变化。若物体只改变速度的大小而保持方向不变,则物体作直线运动,故选项A错误。而曲线运动是变速运动,它的运动状态一定改变,故选项B正确。物体作曲线运动的条件是合外力方向与速度方向不共线,而加速度方向就是合外力的方向,故选项C错误而故选项D正确。【当堂达标】1关于曲线运动速度的方向,下列说法中正确的是 ( )A在曲线运动中速度的方向总是沿着曲线并保持不变B质点做曲线运动时,速度方向是时刻改变的,它在某一点的瞬时速度的方向与这点运动的轨迹垂直C曲线运动中速度的方向是时刻改变的,质点在某一点的瞬时速度的方向就是在曲线上的这点的切线方向D曲线运动中速度方向
6、是不断改变的,但速度的大小保持不变2如图所示的曲线为运动员抛出的铅球运动轨迹(铅球视为质点),A、B、C为曲线上的三点,关于铅球在B点的速度方向,说法正确的是 ( ) A为AB的方向 B为BC的方向 C为BD的方向 D为BE的方向3物体做曲线运动的条件为 ( )A物体运动的初速度不为零 B物体所受的合外力为变力 C物体所受的合外力的方向上与速度的方向不在同一条直线上 D物体所受的合外力的方向与加速度的方向不在同条直线上4关于曲线运动,下列说法中正确的是 ( ) A变速运动定是曲线运动 B曲线运动定是变速运动 C速率不变的曲线运动是匀速运动D曲线运动也可以是速度不变的运动5做曲线运动的物体,在其
7、轨迹上某一点的加速度方向 ( ) A为通过该点的曲线的切线方向 B与物体在这一点时所受的合外力方向垂直 C与物体在这一点速度方向一致 D与物体在这一点速度方向的夹角一定不为零【课后测评】1下面说法中正确的是( )A做曲线运动的物体的速度方向必变化B速度变化的运动必是曲线运动C加速度恒定的运动不可能是曲线运动D加速度变化的运动必定是曲线运动2一质点在某段时间内做曲线运动,则在这段时间内( ) A速度一定不断改变,加速度也一定不断改变;B速度一定不断改变,加速度可以不变;C速度可以不变,加速度一定不断改变;D速度可以不变,加速度也可以不变。 3下列说法中正确的是( )A物体在恒力作用下不可能做曲线
8、运动B物体在变力作用下一定做曲线运动C物体在恒力或变力作用下都可能做曲线运动D做曲线运动的物体,其速度方向与加速度方向一定不在同一直线上4某质点在恒力 F作用下从A点沿图1中曲线运动到 B点,到达B点后,质点受到的力大小仍为F,但方向相反,则它从B点开始的运动轨迹可能是图中的:( )A.曲线a B.曲线bC.曲线C D.以上三条曲线都不可能5一个做匀速直线运动的物体,突然受到一个与运动方向不在同一直线上的恒力作用时,物体运动为 ( )A继续做直线运动 B一定做曲线运动 C可能做直线运动,也可能做曲线运动D运动的形式不能确定6.做曲线运动的物体,在运动过程中一定变化的物理量是( )A.速率 B.
9、速度 C.加速度 D.加速度大小7.在光滑水平桌面上沿直线滚动的铁球,在以下情况中要做曲线运动的是( )A.在它的正前方放一强磁铁B. 在它的正前方放一强磁铁C.在它运动方向的侧面放一强磁铁D.由于磁场力是变化的,所以无论怎样放磁铁,它都做曲线运动8.正在匀速行驶的列车,顶棚上脱落一小螺钉,关于小螺钉的运动情况,以下说法正确的是( )A.列车上的乘客看到小螺钉做直线运动 B. 列车上的乘客看到小螺钉做曲线运动C.地面上的人看到小螺钉做直线运动 D. 地面上的人看到小螺钉做曲线运动9.自行车场地赛中,运动员骑自行车绕圆形赛道运动一周,下列说法中正确的是( )A.运动员通过的路程为零 B.运动员发
10、生的位移为零C.运动员的速度方向时刻在改变D.由于起点和终点重合,速度方向没有改变,因此运动并非曲线运动 第五章 曲线运动二、质点在平面内的运动【学习目标】1. 知道物体的运动轨迹不是直线时,需要建立平面直角坐标系进行研究。、2. 经历蜡块运动位置、轨迹的研究过程,体会其中所用的数学方法。3. 经历蜡块速度的研究过程,体会运动合成所用的方法。4. 初步认识运动的合成与分解遵循平行四边形定则。5. 能够初步分析运动的合成与分解问题。6. 能够用图示方法表示合速度与分速度。【要点导学】1、分运动与合运动:在蜡块匀速上升的同时,将玻璃管水平向右匀速移动,我们观察到的蜡块的实际运动(向右上方的运动)称
11、为_.蜡块参与的水平方向和竖直方向的运动称_。2、运动的合成和分解:由分运动求合运动的过程叫做 ;由合运动求分运动的过程叫做 。运动的分解是运动的合成的_。由于位移、速度、加速度都是矢量,所以运动的合成和分解满足_定则。3、分运动和合运动的特点:运动的独立性:一个物体同时参与几个分运动,各分运动独立进行,互不干扰。运动的等时性:合运动和分运动同时发生、同时进行、同时结束,运动的时间相等。等效性:合运动产生的效果是各分运动分别产生的效果的总效果,它能替代所有的分运动,即合运动与分运动的等效性。4、决定合运动的性质和轨迹的因素物体运动的性质由_决定(_时物体静止或做匀速运动;_时物体做匀变速运动;
12、_时物体做变加速运动)。物体运动的轨迹(直线还是曲线)则由_决定(速度与加速度方向在同一条直线上时物体做直线运动;速度和加速度方向成角度时物体做曲线运动)。两个互成角度的直线运动的合运动是直线运动还是曲线运动?决定于它们的合速度和合加速度方向是否共线(如图1所示)。 常见的类型有:(1) a=0:匀速直线运动或静止。(2)a恒定:性质为匀变速运动,分为: v、a同向,匀加速直线运动;v、a反向,匀减速直线运动; v、a成角度,匀变速曲线运动(轨迹在v、a之间,和速度v的方向相切,方向逐渐向a的方向接近,但不可能达到。)(3) a变化:性质为变加速运动,加速度大小、方向都随时间变化。【疑难辨析】
13、我们探讨了蜡块在玻璃管中的运动,请大家考虑实际生活中我们遇到的哪些物体的运动过程与蜡块相似?典型事例:小船过河对小船在水里的运动加以讨论。【问题思考】如果物体在一个方向上的分运动是匀速直线运动,在与它垂直方向的分运动是匀加速直线运动合运动的轨迹是什么样的?【范例精析】例1无风时气球匀速竖直上升的速度是4m/s,现自西向东的风速大小为3m/s,则(1)气球相对地面运动的速度大小为,方向。(2)若风速增大,则气球在某一时间内上升的高度与风速增大前相比将。(填“增大”、“减小”、“保持不变”)解析:(1)题中气球的运动,在地面上的人看来,它同时参与了两个运动,即竖直向上的运动和自西向东的水平运动,其
14、合速度与其关系为:v2v竖2+v东2设合速度方向与水平方向夹角为,则:tanv竖/ v东代入数据可得:合速度大小v5m/s,arctan1.3353,即合速度的方向为向东偏上53。(2)如果一个物体同时参与两个运动,这两个分运动是“相互独立、同时进行”的,各自遵守各自的规律。本题中,由风引起的水平方向的分运动不会影响气球竖直方向的分运动,所以不管水平方向的风速如何变化,气球在同一时间内上升的高度总是一定的。拓展:从本例不难看出,要正确解答有关运动的合成与分解的问题,首先要认清合运动和分运动,实际发生的运动就是合运动,参与而实际并没发生的运动就是分运动;二要正确理解运动的独立性原理;三要掌握运动
15、的合成与分解的法则,灵活运用平行四边形定则。例2.河宽d=100m ,水流速度为v1=4m/s,船在静水中的速度是v2=3m/s,求: (1)欲使船渡河时间最短,船应怎样渡河?最短时间是多少?船经过的位移是多大?(2)欲使船航行距离最短,船应怎样渡河?渡河时间多长?解析: 设想水不流动,则船将以v1速度做匀速直线运动,设想船不开行,则船将以v2速度顺水飘流,可见实际渡河时,渡船同时参与两个分运动,其合运动沿v1与 v2矢量和的方向做匀速直线运动,由于分运动与合运动的等时性,船渡河时间等于v1分运动的时间。(1)不论v1与v2的大小如何,船头v1的方向垂直指向河岸时,时间最短,t=x1/v1=d
16、/v1=(100/4)s=25s (2) 因船速小于水速,故小船不能垂直过河,但有无最短航程呢?虽然不能垂直过河,但有最短的路程,用画圆的方法可找出最短船程时夹角,并可找到这时速度之间关系满足的特征,如图。则sin=v1/v2 x=d/sin , t=s/v合=d/(sin)拓展:(1) 不论v1与v2的大小如何,当船头v1的方向垂直指向河岸时,时间最短,且最短时间为_。 (2) 当v1v2时,合速度垂直过岸,航程最短为d,当v1v2时不能垂直过岸,但仍有最短路程,此时船的实际航向与下游夹角,且sin=v1/v2 。【当堂达标】1关于运动的合成,下列说法中正确的是( ) A.合运动的速度一定比
17、每一个分运动的速度大 B两个匀速直线运动的合运动,一定是匀速直线运动 C.两个分运动是直线运动的合运动,一定是直线运动D两个分运动的时间,一定与它们的合运动的时间相等2如果两个分运动的速度大小相等且为定值,则以下说法中正确的是( ) A. 两个分运动夹角为零,合速度最大 B两个分运动夹角为90,合速度大小与分速度大小相等 C. 合速度大小随分运动的夹角的增大而减小D两个分运动夹角大于120,合速度的大小等于分速度3.关于互成角度的两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动,下列说法正确的是( C )A.一定是直线运动 B.一定是曲线运动C.可能是直线运动,也可能是曲线运动 D.以上说法均不正确4
18、小船在静水中的速度是v,今小船要渡过一河流,渡河时小船朝对岸垂直划行,若航行至中心时,水流速度突然增大,则渡河时间将( ) A增大 B减小 C不变 D无法确定5.一只小船在静水中的速度为4m/s,要横渡宽为30 m、水流速度为3 m/s的河流,下述说法中正确的是 ( )A.此船不可能渡过此河 B.此船可能垂直到达正对岸C.此船过河的最短时间为6 s D.此船的合速度可能为6 m/s【课后测评】1一人游泳渡河以垂直河岸不变的速度(相对水)向对岸游去,河水流动速度恒定下列说法中正确的是 ( ) A河水流动速度对人渡河无任何影响 B游泳渡河的路线与河岸垂直 C由于河水流动的影响,人到达对岸的时间与静
19、水中不同D由于河水流动的影响,人到达对岸的位置,向下游方向偏移2如果两个不在同一直线上的分运动都是匀速直线运动,对其合运动的描述中,正确的是 ( ) A合运动一定是曲线运动 B合运动一定是直线运动 C合运动是曲线运动或直线运动D当两个分运动的速度数值相等时,合运动才为直线运动 3一船以恒定的速率渡河,水流速度恒定(小于船速),要使船垂直到达对岸,则( ) A船应垂直河岸航行 B船的航行方向应偏向上游一侧 C船不可能沿直线到达对岸D河的宽度一定时,船到对岸的时间是任意的4一个物体的运动由水平的匀加速度a1=4m/s2和竖直的匀加速度a2=3m/s2两个分运动组成,关于这个物体的运动加速度说法正确
20、的是( )A加速度的数值在17m/s2之间 B加速度的值为5m/s2C加速度数值为7m/s2 D加速度数值为lm/s25一人站在匀速运动的自动扶梯上,经时间20s到楼上,若自动扶梯不动,人沿扶梯匀速上楼需要时间30s,当自动扶梯匀速运动的同时,人沿扶梯匀速(相对扶梯的速度不变)上楼,则人到达楼上所需的时间为_s 6两个相互垂直的运动,一个是匀速,另一个是初速度为零的匀加速运动,其合运动一定是_(填“直线运动”或“曲线运动”) 7如图所示,某船在河中向东匀速直线航行,船上的人正相对于船以0.4m/s的速度匀速地竖直向上升起一面旗帜,当他用20s升旗完毕时,船行驶了9m,那么旗相对于岸的速度大小是
21、多少? 8河宽300m,水流速度为3m/s,小船在静水中的速度为5m/s,问(1) 以最短时间渡河,时间为多少?可达对岸的什么位置?(2) 以最短航程渡河,船头应向何处?渡河时间又为多少?9竖直放置两端封闭的玻璃管内注满清水和一个用红蜡做成的圆柱体,玻璃管倒置时圆柱体能匀速上浮,现将玻璃管倒置,在圆柱体匀速上浮的同时,使玻璃管水平匀速运动,已知圆柱体运动的速度是0.05m/s,600,如图所示,则玻璃水平运动的速度是多大? 10.某河水流速度为5m/s,小船相对静水的速度大小是4m/s,要渡过此河,船头垂直河岸行驶,已知河宽是120m,试分析计算:(1)小船能否直达正对岸?(2)船需多长时间才
22、能到达对岸?(3)此船登上对岸的地点离出发点的距离是多少?(4)若船行至河正中间时,河水流速增大到8m/s,则船渡河需多长时间?登岸地点如何变化?第五章 曲线运动三、抛体运动的规律【学习目标】1.什么是抛体运动,知道抛体运动是匀变速曲线运动,知道什么是平抛运动。2知道平抛运动受力特点,会用运动的合成与分解的方法分析平抛运动。3理解平抛运动的规律,知道平抛运动的轨迹是一条抛物线。4.知道分析一般抛体运动的方法运动的合成与分解。5.会确定平抛运动的速度。【自主导学】1.抛体运动的定义:以一定的初速度将物体抛出,在_可以忽略的条件下,物体所做的运动叫做抛体运动。2.平抛运动的定义:_抛出的物体只在_
23、作用下的运动叫平抛运动。3.斜抛运动的定义:_抛出的物体只在_作用下的运动叫斜抛运动。4.平抛运动物体的位置:(1)水平方向上:物体不受力(a=0),在水平方向上做匀速直线运动,水平位移x=_(2)竖直方向上:物体只受重力,则加速度恒为g,而初速度为零,所以竖直方向位移y=_(3)物体任意时刻的速度大小v=_,方向为_。(4)运动轨迹:由(1)、(2)中两式消去t,则得y=_,所以平抛物体的运动轨迹为抛物线的一半。5.斜抛物体(抛出速度为v0,与水平方向夹角为)的位置:(1)动力学特点:水平方向上不受力,加速度为零,竖直方向上仅受重力,加速度恒为g。(2)运动特点:水平方向上vx=_,做匀速直
24、线运动;竖直方向上vy=_(斜上抛)或vy=_(斜下抛)【问题思考】实际生活中除了平抛、斜上抛、斜下抛外,抛体运动还包括竖直上抛和竖直下抛,请大家根据我们研究前面几种抛体运动的方法来研究一下竖直上抛和竖直下抛 【范例精析】例1、下列关于运动的合成和分解的几种说法中正确的是( )A.两个分运动的时间一定和它们的合运动的时间相等B.合运动的速度一定比每一个分运动的速度都大C.如果合运动是曲线运动,则其分运动至少有一个是曲线运动D.两个直线运动的合运动可以是曲线运动解析:合运动与分运动之间具有独立性、等时性、等效性.A正确.合运动与分运动的位移、速度、加速度要符合平行四边形法则,B错.两个直线运动合
25、成有可能是直线运动,也有可能是曲线运动,像平抛运动,C错,D正确.答案:AD例2、飞机在2km的高空以360km/h的速度沿水平航线匀速飞行,飞机在地面上观察者的正上方空投一包裹(取g10m/s2,不计空气阻力)(1)试比较飞行员和地面观察者所见的包裹的运动轨迹;(2)包裹落地处离地面观察者多远?离飞机的水平距离多大?(3)求包裹着地时的速度大小和方向。解析:(1)飞机上的飞行员以正在飞行的飞机为参照物,从飞机上投下去的包裹由于惯性,在水平方向上仍以360km/h的速度沿原来的方向飞行,但由于离开了飞机,在竖直方向上同时进行自由落体运动,所以飞机上的飞行员只是看到包裹在飞机的正下方下落,包裹的
26、轨迹是竖直直线;地面上的观察者是以地面为参照物的,他看见包裹做平抛运动,包裹的轨迹为抛物线。(2)抛体在空中的时间取决于竖直方向的运动,即t(2h/g)1/220s。包裹在完成竖直方向2km运动的同时,在水平方向的位移是:xv0t2000m,即包裹落地位置距观察者的水平距离为2000m。空中的包裹在水平方向与飞机是同方向同速度的运动,即水平方向上它们的运动情况完全相同,所以,落地时,包裹与飞机的水平距离为零。(3)包裹着地时,对地面速度可分解为水平和竖直两个分速度:v0100m/s,vygt200m/sv(v02+ vy2)1/210m/s。tanvy/ v0200/1002,所以arctan
27、2。拓展:同一个运动对于不同的参照物,可以有各不相同的形式和性质,不同的观察者所用的参照物不同,对同一物体的运动的描述一般是不同的。【当堂达标】l关于平抛运动,下列说法中错误的是 ( ) A是匀变速运动 B任意两段时间内速度变化方向相同C是变加速运动 D任意两段时间内速度变化大小相等2关于平抛物体的运动,下列说法中正确的是 ( ) A平抛物体运动的速度和加速度都随时间的增加而增大 B平抛物体的运动是变加速运动 C做平抛运动的物体仅受到重力的作用,所以加速度保持不变D做平抛运动的物体水平方向的速度逐渐增大3两个物体做平抛运动的初速度之比为21,若它们的水平射程相等,则它们抛出点离地面高度之比为(
28、 )A12 B1 C14 D414以初速度v水平抛出一物体,当物体的水平位移等于竖直位移时,物体运动的时间为 ( )Av/(2g) Bv/g C2v/g D4v/g 5飞机以150 m/s的水平速度匀速飞行,某时刻让A球落下,相隔1 s又让B球落下,不计空气阻力.在以后的运动中,关于A球与B球的相对位置关系,正确的是(取g=10 m/s2)( )AA球在B球前下方BA球在B球后下方CA球在B球正下方5 m处DA球在B球的正下方,距离随时间增加而增加6A、B、C三个小球从同一竖直线上不同高度处水平抛出(不计空气阻力)下落到同一地点,已知三小球初始位置高度之比hAhBhC331,则三小球抛出时初速
29、度大小之比vAvBvC=_.【课后测评】1物体在平抛运动中,相等的时间内相等的量是( )A.位移 B.加速度 C.平均速度 D.速度增量2.在高楼顶上以20m/s的速度水平抛出一个物体,g取10m/s,则( )A.2s后物体的水平速度为20m/sB.2s后速度方向与水平方向成450C.每1s内物体的速度变化量的大小为10m/sD.每1s内物体的速度大小的变化量为10m/s3.如图4所示,一物体自倾角为的固定斜面顶端沿水平方向抛出后落在斜面上.物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角满足()图4A.tan=sinB.tan=cosC.tan=tanD.tan=2tan4从倾角为的足够长的斜面顶端A点
30、,先后将相同的小球以大小不同的速度v1和v2水平抛出,落在斜面上,关于两球落到斜面上的情况,下列说法正确的是( ) A落到斜面上的瞬时速度大小相等B落到斜面上的瞬时速度方向相同C落到斜面上的位置相同D落到斜面上前,在空中飞行的时间相同5如图1-1所示,在研究平抛运动时,小球A沿轨道滑下,离开轨道末端(末端水平)时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落.改变整个装置的高度H做同样的实验,发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地,该实验现象说明了A球在离开轨道后( )图1-1A.水平方向的分运动是匀速直线运动 B.水平方向的分运动是匀加速直线运动C.竖直方向的分运动是自由落体运动
31、D.竖直方向的分运动是匀速直线运动6从高H处以水平速度v1平抛小球a,同时从地面以初速度v2竖直上抛小球b,两球在空中相遇,如图1-2所示.下列说法中正确的是( )图1-2A.从抛出到相遇所用的时间为H/v1 B.从抛出到相遇所用的时间为H/v2C.两球抛出时的水平距离为v1H/v2 D.两球抛出时的水平距离为H7在一次“飞车过黄河”的表演中,汽车在空中飞经最高点后在对岸着地,已知汽车从最高点至着地点经历的时间约0.8 s,两点间的水平距离约为30 m,忽略空气阻力,则汽车在最高点时速度约为 _m/s,最高点与着地点的高度差为 m(取g=10 m/s2)8以初速度v10m/s水平抛出一个物体,
32、取g10m/s2,1s后物体的速度与水平方向的夹角为_ ,2s后物体在竖直方向的位移为_m 9.为了清理堵塞河道的冰凌,空军实施投弹爆破。飞机在河道上空高H处以速度v0水平匀速直线飞行,投掷下炸弹并击中目标。求炸弹刚脱离飞机到击中目标所飞行的水平距离及击中目标时速度的大小。(不计空气阻力)9一座炮台置于距地面60 m高的山崖边,以与水平线成45角斜向上的方向发射一颗炮弹,炮弹离开炮口时的速度为120 m/s。(忽略空气阻力,取g=10 m/s2) 求:(1) 炮弹所达到的最大高度;(2) 炮弹落到地面时的时间和速度;(3) 炮弹的水平射程。10. A、B两小球同时从距地面高为h=15m处的同一
33、点抛出,初速度大小均为v0=10m/s.A竖直向下抛出,B球水平抛出,空气阻力不计,重力加速度取g=10m/s2.求:(1)A球经过多长时间落地?(2)A球落地时,A、B两球间的距离是多少?第五章 曲线运动四、实验:研究平抛运动【学习目标】1.知道平抛运动的条件及相应控制方法。2.知道用实验获得平抛运动轨迹的方法。3.知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法。4.知道测量初速度时需要测量的物理量。5.会推导平抛初速度的表达式,会计算平抛运动的初速度。【自主导学】一、实验目的:1、描绘物体平抛运动的轨迹并判断是不是抛物线2、学会根据平抛运动轨迹图求出平抛的初速度二、实验原理:1、平抛物体的运动可以看做
34、是两个分运动的合运动:一是水平方向的匀速直线运动,另一个是竖直方向的自由落体运动. 让小球做平抛运动,利用描迹法描出小球的运动轨迹,即小球做平抛运动的曲线,建立坐标系,判断轨迹是不是抛物线。2、测出曲线上某一点的坐标x和y,依据重力加速度g的数值,利用公式y=gt2求出小球的飞行时间t,再利用公式x=vt求出小球的水平分速度,即为小球做平抛运动的初速度v0.(或利用v=求解) 三、实验器材(平抛竖落仪)斜槽、小球、木板、重垂线(铅垂线)、坐标纸、图钉、刻度尺、铅笔(或卡孔)四、参考实验步骤1、安装调整弧槽用图钉把坐标纸钉在竖直木板上,在木板的斜上角固定斜槽,可用平衡法调整斜槽,即将小球轻放在斜
35、槽平直部分的末端处,能使小球在平直轨道上的任意位置静止,就表明斜槽平直部分的末端处已水平.2、调整木板:用悬挂在槽口上的重锤线把木板调到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直面平行,然后把重锤线方向记录到钉在木板的坐标纸上,固定木板,使在重复实验的过程中,木板与斜槽的相对位置保持不变.(注意:小球在运动中不能与坐标纸接触)3、确定坐标原点O:把小球放在槽口处,用铅笔记下球在槽口时球心在板上的水平投影点O,O点即为坐标原点.4、描绘运动轨迹:在木板的平面上用手按住卡片,使卡片上有孔的一面保持水平,调整卡片位置,要使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔,而不擦碰孔的边缘,然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点
36、,这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置,取下坐标纸用平滑的曲线把这些点连接起来便得到小球做平抛运动的轨迹.5、判断轨迹是不是抛物线6、计算初速度:以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴,并在曲线上选取ABCDEF六个不同的点,用刻度尺测出它们的坐标x和y,用公式x=v0t和y=gt2计算出小球的初速度v0,最后求出v0的平均值.实验中的注意事项1.安装斜槽时,应检查斜槽末端的水平槽部分是否水平,检查方法是小球平衡法.2.固定坐标纸时应用重锤检查坐标纸上的竖直线是否竖直,坐标原点位置是否正确.3.要注意保持小球每次都是从同一高度由静止开始滚下.4.计算初速度时,应选距抛出点远些
37、的点为宜.以便于测量,减小误差.【问题思考】飞机在投递货物或实施轰炸的时候,应该在目标的什么位置开始投放货物或炸弹? 【范例精析】例1 关于平抛运动,下列说法正确的是( )A平抛运动是匀变速运动B平抛运动是变加速运动C任意两段时间内加速度相同D任意两段相等时间内速度变化相同解析 本题要把好平抛运动是匀变速曲线运动及速度的矢量性,平抛运动的物体只受重力作用,故a=g,即做匀变速曲线运动,A选项正确,B选项不对,C选项正确。由匀变速运动公式v=gt,得任意相等的时间内v相同,D正确。例2 如图所示,是同时开始运动的平抛运动和自由落体运动物体的闪光照片,由此照片,你能得出什么结论?解析 从闪光照片中
38、可以测出,平抛运动的小球,在相等时间内的水平位移总相等,所以,它的水平分运动为匀速直线运动,平抛运动的小球和自由下落的小球总是在同一水平线上,说明它们在同一段时间的竖直位移总是相等的,即平抛运动的竖直分运动跟自由落体运动遵循相同的规律,所以,平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。【当堂达标】1研究平抛物体的运动,在安装实验装置的过程中,斜槽末端的切线必须是水平的,这样做的目的是( )A保证小球飞出时,速度既不太大,也不太小B保证小球飞出时,初速度水平C保证小球在空中运动的时间每次都相等D保证小球运动的轨道是一条抛物线2用描迹法探究平抛运动的规律时,应选用下列各组器材中的哪一组( )A铁架台,方木
39、板,斜槽和小球,秒表,米尺和三角尺,重锤和细线,白纸和图钉,带孔卡片B铁架台,方木板,斜槽和小球,天平和秒表,米尺和三角尺,重锤和细线,白纸和图钉,带孔卡片C铁架台,方木板,斜槽和小球,千分尺和秒表,米尺和三角尺,重锤和细线,白纸和图钉,带孔卡片D铁架台,方木板,斜槽和小球,米尺和三角尺,重锤和细线,白纸和图钉,带孔卡片3.在做“研究平抛运动”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画小球做平抛运动的轨迹,为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求,将你认为正确的选项前面的字母填在横线上_。A通过调节使斜槽的末端保持水平B每次释放小球的位置可以不同C每次必须由静止释放小球D记录小
40、球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降E小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触F将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线【课后测评】1关于平抛物体的运动,下列说法中正确的是 ( )A物体只受重力的作用,是ag的匀变速运动B初速度越大,物体在空中运动的时间越长C物体落地时的水平位移与初速度无关D物体落地时的水平位移与抛出点的高度无关2从同一高度以不同的速度水平抛出的两个物体落到地面的时间 ( )A速度大的时间长 B速度小的时间长C落地时间定相同 D由质量大小决定3物体做平抛运动时,描述物体在竖直方向的分速度vy(取向下为正)随时间变化的图线是 ( )4试根据平抛运动原
41、理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验方案,提供的实验器材为弹射器(含弹丸,见图)、铁架台(带有夹具)、米尺。 (1) 画出实验示意图;(2) 在安装弹射器时应注意_;(3) 实验中需要测量的量(并在示意图中用字母标出)为_;(4) 由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等,在实验中应采取的方法是_;(5)计算公式为_。5. 在平抛物体运动的实验中:(1)调节槽口水平的操作过程是为了_(2)如果小球每次从槽上滚下的初始位置不同,下列说法中错误的是_A小球平抛的初速度不同B小球每次均沿不同的抛物线运动C小球在空中运动的时间每次都不相同D小球通过的水平位移和所用时间均不同(3)如图1-7是一个小球做平抛运动的频闪照片的一部分,图中背景小方格的边长均为5 cm若取g10 m/s2,则闪光的时间间隔为_s,小球做平抛运动的初速度大小为_m/s图1-76一小球在高0.8m的水平桌面上滚动,离开桌面后着地,着地点与桌边水平距离为1 m,求该球离开桌面时的速度? 7距离地面1000m高处的飞机,以100m/s的速度沿水平直线飞行时,在飞机上每隔2s向外放出重物,空气阻力和风的影响不计,当第5个重物离开飞机时,求:
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