一、斜抛运动
一、斜抛运动
“飞车表演”是一种非常刺激的杂技表扬,观赏性
很强,深受人们喜欢,下面我们通过一段视频了解一下
这项表演。
我们常见的抛向空中的物体,大多初速度都不沿
水平方向,它们在空中的运动又有什么特点呢?下面
让我们在来研究一下生活中的类似例子。
生活中
3
,我们常常看到这样的镜头
…
一般抛体运动:
物体被抛出时的
速度 v 0 不沿水
平方向,而是斜
向上方或斜向下
方(这种情况常
称为斜抛)
1. 概念:把物体以一定的初速度 v0 斜向
上或斜向下抛出去,物体只在重力作用下
所做的运动叫做斜抛运动。
2.性质:由于斜抛运动的加速度是重
力加速度,且与速度方向不在同一直
线上,因此,斜抛运动是匀变速曲线
运动.
斜抛物体的运动
x
水平方向: Vox = Vo cos Ө ax = 0
竖直方向: Voy = Vo sin Ө ay = g,方向向下
Ө
y
vox
voy
vo
射高H
射程S
3、斜上抛运动 水平方向:匀速直线运动
竖直方向: 竖直上抛运动 斜上抛运动
(1)斜上抛运动的规律:
位移:x=voxt= v0
tcosθ
位移:
速度:vy=v0y-gt=v0
sin θ-gt
速度:vx=v0x=v0cosθ
水平方向: 匀速直线运动
竖直方向:竖直上抛运动
X轴:
Y轴:
v0y
v0x x
y
0
v
vx
vy
2 2
y
v v v
x
合速度大小:
= +
方向:
合位移大小:
S
y
x
2 2
s = x + y
方向:
x
y
tan =
分
解
y=v0y
t-
1
2
gt2
=v0tsin θ-
1
2
gt2
.
tan y
x
v
v
=
(2)斜抛运动的射程
(1)一炮弹以初速度v0斜向上方飞出炮筒,初速度与水平方向夹角为θ,
请根据图2求解炮弹在空中的飞行时间、射高和射程.
答案
导学探究
图2
答案 先建立直角坐标系,将初速度v0分解为:
v0x
=v0
cos θ,v0y
=v0
sin θ
飞行时间:t=
2v0y
g
=
2v0sin θ
g
射高:Y=
v
2
0y
2g
=
v
2
0 sin2
θ
2g
射程:X=v0cos θ·t=
2v
2
0 sin θcos θ
g
=
v
2
0 sin 2θ
g
可见,给定v0,当θ=45°时,射程达到最大值Xmax
=
v
2
0
g
.
(2)由射程的表达式,讨论影响射程的因素有哪些?
答案
答案 射程X=
,由此可以看出射程的大小与初速度和抛射角
有关.
v
2
0 sin 2θ
g
射程与抛射角有关,当抛射角为450时射程最大,(实际
由于空气阻力作用,抛射角为420左右)
弹道曲线
——作斜抛运动的炮弹(物体)在空气中飞行的实际轨迹,称为
弹道曲线。
注意: 1.弹道曲线的升弧和降弧不再对称。
——升弧长而平伸,降弧短而弯曲。
2.弹道曲线形成的原因主要是空气阻力。
——空气阻力影响的程度与抛体本身的形状和质量、
空气的密度、 抛体的速率等因素有关。
物体的初速度很大时(如射出的枪弹、炮弹等),
空气阻力的影响是很大的,轨迹不再是理论上的
抛物线,这种实际的抛体运动曲线通常称为弹道
曲线。
1.受力特点:斜抛运动是忽略了空气阻力的理想化运动,因此物体仅受
重力,其加速度为重力加速度g.
2.运动特点:物体具有与水平方向存在夹角的初速度,仅受重力,因此
斜抛运动是匀变速曲线运动,其轨迹为抛物线.
3.速度变化特点:由于斜抛运动的加速度为定值,因此,在相等的时间
内速度的变化大小相等,方向均竖直向下,故相等的时间内速度的变化
相同,即Δv=gΔt.
斜上抛知识深化
4.对称性特点:
(1)速度对称:相对于轨道最高点两侧对称的两点速率相
等(即速度大小相等或水平方向速度相等,竖直方向速度等
大反向),若抛出点与落地点在同一水平面上,则抛出点速
率等于落地点速率,且与x轴正方向夹角大小不变。
(2)时间对称:相对于轨道最高点(vx
=v0cosθ,vy
=0 )两
侧对称的曲线上升时间等于下降时间,这是由竖直上抛运
动的对称性决定的.
(3)轨迹对称:其运动轨迹关于过最高点的竖直线对称.
t上 = t下=
V o sin Ө
g
1.判断下列说法的正误.
(1)初速度越大,斜抛运动的射程越大.( )
(2)抛射角越大,斜抛运动的射程越大.( )
(3)仅在重力作用下,斜抛运动的轨迹曲线是抛物线.( )
(4)斜抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛(或
下抛)运动.( )
×
×
√
即学即用
√
2. 关于斜抛运动,下列说法中正确的是
A.物体抛出后,速度增大,加速度减小
B.物体抛出后,速度先减小,再增大
C.物体抛出后,沿着轨迹的切线方向,先做减速运动,再做加速运动,
加速度始终沿着切线方向
√D.斜抛物体的运动是匀变速曲线运动
3.(多选)做斜上抛运动的物体,下列说法正确的是
A.水平分速度不变
B.加速度不变
C.在相同的高度处速度大小相同
D.经过最高点时,瞬时速度为零
解析 斜上抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖
直上抛运动,所以A正确;
做斜上抛运动的物体只受重力作用,加速度恒定,B正确;
根据运动的对称性,物体在相同的高度处的速度大小相等,C正确;
经过最高点时,竖直分速度为零,水平分速度不为零,D错误.
√
√
√
4.(弹道曲线的理解)如图7所示,是一枚射出的炮弹飞行的理论曲线和弹
道曲线,理论曲线和弹道曲线相差较大的原因是
A.理论计算误差造成的
B.炮弹的形状造成的
C.空气阻力的影响造成的
D.这是一种随机现象
√
图7
解析 炮弹一般飞行的速度很大,故空气阻力的影响是很大的,正是空
气阻力的影响,才使得理论曲线和弹道曲线相差较大.
二、平抛运动的轨迹与
飞机投弹问题
C
O
x
y
t
v
0
x =
v
0
t
位移方向
α
x
合位移
y
水平分位移
竖直分位移
轨迹方程 2 2
gt y =
2 2 2 2 2 0 1
( ) ( ) 2
s x y t t = + = + v g 0
tan y t x = = g
2v x =
v
0
t2 2
gt y = 2 20 2g
y x = v
(一) 平抛运动的轨迹
(二) 飞机投弹问题
5.(多选)从水平匀速速飞行的直升飞机上,每隔相同的时间
自由释放一个物体,不计空气阻力,在物体下落过程中,下列说法
正确的是 ( )
A.从飞机上看,每个物体均做自由落体运动
B.从飞机上看,物体始终处于静止状态
C.从地面上看,物体做平抛运动
D.相邻两个物体水平地面上的落点间距相等
ACD
为了直观的体验一下
飞机投弹的情境,让
我们来看一个动画。
6.一架飞机在高空中由西向东沿水平方向做匀加速飞行,飞机
每隔相同时间空投一个物体,共连续空投了6个物体(不计空气
阻力)。下图是从地面某时刻观察到的6个空投物体的位置,其
中正确的是 ( A )
三、平抛运动与斜
面相关问题
7.如图所示,AB为斜面,倾角为30°
,小球从A点
以初速度v0水平抛出,恰好落在B点,求:(1)AB间
的距离。(2)物体在空中飞行的时间。
解析:小球做平抛运动,在水平方向上是匀速直线运动,在竖直方向上
是自由落体运动,有 x=v0t,y=
??
2
2
小球由 A 点抛出,落在 B 点,故有 tan 30°=
?
?
=
??
2?0
t=
2?0tan30 °
?
=
2 3?0
3?
,x=v0t=
2 3?0
2
3?
故 AB 间的距离 L= ?
cos30 °
=
4?0
2
3?
。
答案:(1)4?0
2
3?
(2)2 3?0
3?
8.如图所示,一物体自倾角为θ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φ满足( )
A.tan φ=sin θ B.tan φ=cos θ
C.tan φ=tan θ D.tan φ=2tan θ
解析:竖直速度与水平速度之比为 tan φ=
??
?0
,竖直位移与水平位移之
比为 tan θ=
1
2
??
2
?0
?
,故 tan φ=2tan θ,D 正确。
答案:D
9.(多选)如图所示,从倾角为θ的斜面上的某点先后将同一小球以
不同初速度水平抛出,小球均落到斜面上,当抛出的速度为v1时,小
球到达斜面时的速度方向与斜面的夹角为α1,当抛出的速度为v2时,
小球到达斜面时的速度方向与斜面的夹角为α2,则( )
答案 CD
解析 如图,由平抛运动推论可知
2tanθ=tanφ,φ=θ+α,无论 v 多
大,θ不变,得出 φ 不变,α也不变,所以
无论 v 多大,α1=α2,故 A、B 两项错误,C、D 两项正确.
答案 (1)3 m/s (2)1.2 m
解析 小球从平台运动到斜面顶端的过程中做平抛运动,由
平抛运动规律有:
x=v0t,h=
1
2
gt2,vy=gt
由题图可知:tanα=
vy
v0
=
gt
v0
代入数据解得:v0=3 m/s,x=1.2 m.
12.如图所示 ,AB 为固定斜面,倾 角为
30°,小球从 A 点以初速度 v0 水平抛出,
恰好落到 B 点(空气阻力不计,重力加速度
为 g).求:
(1)A、B 间的距离及小球在空中飞行的时间;
(2)从抛出开始,经过多长时间小球与斜面间的距离最大?最
大距离为多大?
答案 (1)4v0
2
3g
2 3v0
3g (2) 3v0
3g
3v0
2
12g
解析 (1)设飞行时间为 t,则水平方向位移 lABcos30°=v0t,
竖直方向位移 lABsin30°=
1
2
gt2,
解得 t=
2v0
g
tan30°=
2 3v0
3g ,lAB=
4v0
2
3g .
(2)如图所示,小球的速度方向平行于
斜面时,小球离斜面的距离最大,设经过
的时间为 t′,则此时有 tan30°=
vy
v0
=
gt′
v0
故运动时间为 t′=
v0tan30°
g =
3v0
3g
此时小球的水平位移为 x′=v0t′=
3v0
2
3g
又此时小球速度方向的反向延长线交横轴于x′
2 处,故小球
离斜面的最大距离为 H=
1
2
x′sin30°= 3v0
2
12g .
THANK YOU!
谢谢大家!