高中物理问题详解

一个物体以一定的初速度水平抛出。如果物体只受重力作用,这样的运动叫做平抛运动。平抛运动可以看作是水平方向的匀速直线运动和垂直方向的自由落体运动的组合。平抛运动中的物体是一个恒力,所以平抛运动是匀速变化的曲线运动,平抛物体的运动轨迹是一条抛物线。平抛动作的时间只与投掷点的垂直高度有关;物体落地的水平位移与时间(垂直高度)和初始水平速度有关。平抛运动可以用两种方法解决:一种是位移;另一个是速度路径。位移路径为:

L(水平)=vt L(垂直)= 1/2gt 2而速度路径为:t=v/t v(垂直)=gt。

平抛运动是曲线运动中常见的运动,也是一种特殊的曲线运动,即匀速曲线运动,是高中物理教学的重点和难点之一。

应用平抛运动定律解决问题,首先要正确地将一个平抛物体的运动分解为两个方向的简单运动,即水平方向的匀速直线运动和垂直方向的自由落体运动。根据运动独立性原理,确定水平方向和垂直方向的两个分运动互不影响;而子动作之间、子动作与组合动作之间的同步性是连接子动作与子动作、组合动作的桥梁,所以解决平抛动作的时间就成为解决平抛动作问题的关键。本文总结了平抛运动中几个典型例题的解法,供大家参考。

首先,利用平抛运动的基本定律解决问题

例:某同学以v0=2.5m/s的水平初速度从某楼阳台抛下一物体,测得该物体落在楼前5m的水平地面上。如果不考虑空气阻力,G为10m/s2。问:楼的阳台有多高?

解析:设阳台高度为y,平抛物体在空中运动的时间为t,

然后平抛体沿水平方向匀速直线运动x=v0t ①。

在垂直方向上,它是自由落体(2)

将x = 5m和v 0 = 2.5m/代入①和②,可得y=20m。

因此阳台高度为20m。

戴绿帽:平抛运动是水平匀速直线运动和垂直自由落体运动的组合运动。必须明确,两个方向的部分运动是同时完成的,所以时间是两个部分运动之间的纽带。

第二,已知平抛运动一段时间后的速度或位移方向求解。

例:如图,一个质量为m=0.10kg的小钢球,以v0=10m/s的水平速度抛出,下落h=5.0m时,撞到一块钢板,击中后速度刚好反转,那么钢板与水平面的夹角为θ = _ _ _ _ _ _ _ _,小球刚好撞到钢板前的动量为_ _。

分析:当球下落5米时,垂直分量速度为:

球在水平方向匀速运动,速度为v0 = 10m/s。

所以当球撞击钢板时,速度是:

方向与垂直方向的夹角α的正切为:,所以α=45?角落

因为球垂直打在钢板上,钢板是45?。

它的动量为0。

例:如图AB所示,是一个倾角为30°的斜面。球从A点水平抛出,初速度v0,刚好落到b点,求:(1)球在空中的飞行时间?(2)AB之间的距离?

解析:球落在斜面上的位移与水平方向的夹角θ= 30°,球在水平方向匀速直线运动。

x=v0t ①

在垂直方向上,它是一个自由落体。

位移与水平方向夹角的正切值

AB之间的距离④

同步1、2、3、4解决方案:

指向:球运动到某一点时,速度与水平方向的夹角α和位移与水平方向的夹角θ的固定关系。应用于专题时会得到意想不到的结果。

例:如图所示,在一个倾角为θ的足够长的斜面上,从A点以不同的初速度水平向右投掷同一个球。第一次初速度为v 1;球落在斜面上的瞬时速度方向与斜面的夹角为α1;第二个初速度是V2;球落在斜面上的瞬时速度方向与斜面的夹角为α2,不包括空气阻力。如果v 1 >;V2,则α1 α2(填>;、=、& lt)

这个问题的答案是:α1=α2,这里不分析。

第三,利用匀速直线运动的特殊规律求解。

平抛运动实验教学中的数据处理比较复杂,着重利用了平抛运动是垂直方向的自由落体运动,即匀速直线运动的特殊规律。

例:在研究平抛物体运动的实验中,用一张印有小方块的纸来记录运动轨迹。小正方形的边长=1.25cm .如果球在平抛运动中经过如图中A、B、C、D所示的几个位置,计算球平抛初速度的公式为v0 = _ _ _ _ _ _ _ _(。(g = 9.8m米/秒2)

解析:从图中可以看出,A、B、C、D四点沿水平方向相邻两点间的距离为2。根据平抛定律,物体在任意两个相邻区间所用的时间为t,则:

因为A、B、C、D四个点是沿着垂直方向依次相互分离的,…;平抛体在垂直方向自由运动,任意两个连续相等时间的位移差相等。

也就是说,得到,得到代入数据

指向:水平投掷运动是垂直方向的自由落体运动,因此符合匀加速直线运动的所有定律,如:

(1)任意两个连续相等的时间位移差相等,;

(2)如果初始位置确定连续相等时间内的位移比为1: 3: 5: 7...这个规则可以用在上面的例子中;

③时间中点的瞬时速度是这段时间的平均速度,如本例。

例:某同学在做平抛实验时,只在纸上写下了粗垂直线ф的方向,而没有在纸上写下斜槽末端的位置,只画出了如图所示的平抛轨迹曲线。现在取曲线上的两点A和B,用刻度尺测量到у的距离,aa′= x 1,bb′= x2,AB的垂直距离H,这样就可以得到球的初速度V0为()。

A.

B.

C.

D.

解析:设球运动到A点的时间为,下落高度为;移动到B点的时间为,下落高度为。

当球移动到点A (1)时

当球移动到B点(3)时

AB的垂直距离⑤

联立12345解,所以选b。

平抛运动是一种相对复杂的匀速变化的曲线运动,关于平抛运动的命题层出不穷。而平抛动作在新教材中变化不大,处理问题的方法也比较固定,所以在高考中变化不大。2004年和2005年的国考试卷中的平抛动作是和其他知识点一起考察的综合题目。只要掌握了解决这些典型例题的基本方向,就能解决此类问题,达到目的。