平拋運動可以看成是水平方向做勻速運動,豎直方向做自由落體運動的這兩種運動的合運動。解決問題的方法是:根據(jù)題意,正確地作出示意圖,識別出運動性質(zhì)后,將平拋運動分解成直線運動,運用相關的運動規(guī)律(公式),列出方程解出結果。 一、運用平拋運動規(guī)律解題 例1. 如圖1所示,兩個相對的斜面,傾角分別為37°和53°。在頂點把兩個小球以同樣大小的初速度分別向左、右水平拋出,小球都落在斜面上。若不計空氣阻力,則A、B兩個小球的運動時間之比為( )。 A. 1:1 B. 4:3 C. 16:9 D. 9:16 圖1 分析:靈活運用平拋運動規(guī)律是解這類題的基本方法。應該用時必須明確各量的物理意義,不能盲目套用公式。 解析:設作平拋運動物體運動的時間為t,則位移的水平分量和豎直分量分別為 而由圖可知 故 所以有 即D選項正確。
二、平拋運動問題正誤辨析 例2. 如圖2所示,AB為斜面,BC為水平面。從A點以水平速度v向右拋出一小球,其落點與A的水平距離為S1;從A點以水平速度2v向右拋出另一小球,其落點與A的水平距離為S2。不計空氣阻力,則S1:S2可能為( )。 A. 1:2 B. 1:3 C. 1:4 D. 1:5 圖2 誤區(qū):根據(jù)平拋運動的基本公式可推得水平位移與初速度成正比,所以誤認為選項A正確。 辨析:忽略了落點在斜面上的情況。 分析:考慮問題一定要全面,不要漏解。此題對選項B的判斷用到臨界法,確定了兩種情況平拋運動的解,介于兩者之間的也是符合題意的解。 解析:要考慮到落至斜面和落至平面上的不同情況。若兩次都落在平面上,則A對;若兩次都落在斜面上,則C對;若第一次落在斜面上,第二次落在平面上,B就可能正確,其實只要介于1:2和1:4之間都可以,所以正確選項應為A、B、C。 例3. 如圖3所示,一高度為的水平面在A點處與一傾角為θ=30°的面連接。一小球以的速度在平面向右運動。求小球從A點運動到地面所需要的時間(平面與斜面均光滑,取)。 圖3 某同學對此題的解法為:小球沿斜面運動,則由此可求得落地的時間t。 問:你同意上述解法嗎?若同意,求出所需要的時間;若不同意,則說明理由并求出你認為正確的結果。 分析:本題考查的是平拋運動的知識,但題型新穎,且對考生有“誤導”的作用。在考查學生應用基本知識解決實際問題的分析判斷能力方面,不失為一個好題。 解析:不同意。小球應在A點離開平面做平拋運動,而不是沿斜面下滑。落地與A點的水平距離 斜面底寬 因為,所以小球離開A點不會落到斜面,因此落地時間為平拋運動時間,故
三、平拋運動實驗圖表處理 例4. 在研究平拋物體運動的實驗中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長L=1.25m。若小球在平拋運動途中的幾個位置如圖4所示的a、b、c、d,則小球平拋的初速度的計算公式為__________(用L、g表示),其值是_________(取)。 圖4 分析:這是一道難度較大的題,據(jù)以往的錯解情況,不少同學都是誤將a點作為拋出點,很快地利用及求解得錯誤答案。另外此題在豎直方向上也可用處理紙帶的方法:利用來求解更為簡單。 解析:由圖可以看出:a、b、c、d各位移水平間隔相等,即小球下落到各位置間時間間隔相等,設為t;則初速度為。 考慮物體由a到b及由b到c過程的豎直分運動,有 聯(lián)立以上四式解得 代入數(shù)據(jù)得
四、類平拋運動 例4. 質(zhì)量為m的飛機以水平速度v0飛離跑道后逐漸上升。若飛機在此過程中水平速度保持不變,同時受到重力和豎直向上的恒定升力(該升力由其他力的合力提供,不含重力)。今測得當飛機在水平方向的位移為時,它的上升高度為h,如圖5所示。求飛機受到的升力的大小。 圖5 分析:合外力F恒定,且與物體初速度方向垂直,此運動稱之為類平拋運動,其運動軌跡為拋物線,處理方法和平拋運動類似(運動分解)。該題屬于方法遷移題,學生需要理解平拋運動的處理方法,才能進一步靈活地處理該問題。 解析:因飛機上升到h高度的時間為t;有 y方向加速度為 設飛機的升力為F,由牛頓第二定律有 故 |
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