5.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 ( D )
4.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 ( C )
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.关于平抛物体的运动,下列说法中正确的是 ( A )
A.物体只受重力的作用,是a=g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.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( D )
A.铁架台,方木板,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
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( B )
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
3.实验探究
(1)设置与分运动等效的条件进行对比实验
①与平抛运动的物体同时自由下落的物体对比。
实验1 如图1所示,用小锤打击弹性金属片,金属片把A球沿水平方向抛出,同时B球被松开,自由下落,A、B两球同时开始运动。
观察两球是否同时落地。如果同时落地,说明什么问题?
多次改变小球距地面的高度和打击的力度,重复这个实验。如果每次都同时落地,说明什么问题?
实验观察到,改变小球距地高度和打击力度,两球总是同时落地,说明两者在竖直方向的运动相同,即都是自由落体运动。
②与平抛运动的物体初速度相同的匀速直线运动对比。
实验2 在如图2所示的装置中,两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球P、Q ;两轨道上端分别装有电磁铁C、D;调节电磁铁C、D的高度,使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等。
将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两小铁球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出。实验结果是两小铁球同时到达E处,发生碰撞。增加或者减小轨道M的高度,只改变小铁球P到达桌面时速度的竖直方向分量的大小,再进行实验,结果两小铁球总是发生碰撞。
试分析该实验现象说明了什么?
解析 将P铁球在水平方向上的运动,在不同竖直高度的情况下与Q铁球对比,发现P、Q两球总是相遇,P球水平方向上的运动不因P球在竖直方向运动的时间长短而改变,总是和在水平面上匀速运动的Q球有完全相同的运动情况,所以本实验说明了:①平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动;②平抛运动的物体在竖直方向上的分运动,不影响水平方向上的分运动,分运动各自具有独立性。
(2)描绘平抛运动的轨迹,建立水平、竖直的直角坐标系,通过研究水平和竖直两个方向的位移时间关系,获得各分运动的确切情况。
描迹法探究平抛运动规律的实验器材和步骤
实验器材:斜槽轨道、小球、木板、白纸、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等.
实验步骤:
① 安装斜槽轨道,使其末端保持水平;
② 固定木板上的坐标纸,使木板保持竖直状态,小球的运动轨迹与板面平行,坐标纸方格横线呈水平方向;
③ 以斜槽末端为坐标原点沿铅垂线画出y轴;
④ 让小球从斜槽上适当的高度由静止释放,用铅笔记录小球做平抛运动经过的位置;
⑤ 重复步骤4,在坐标纸上记录多个位置;
⑥ 在坐标纸上作出x轴,用平滑的曲线连接各个记录点,得到平抛运动的轨迹;
⑦ 在轨迹上取几个点,使这些点在水平方向间距相等,研究这些点对应的纵坐标y随时间变化的规律。
运用此轨迹,若已知水平方向上的运动特点,可分析竖直方向上的运动特点,若已知竖直方向上的运动特点,可分析水平方向上的运动特点。比如,若在竖直方向上物体做初速度为零的匀加速运动,必然是连续相等的时间内位移之差Δy等于常数,即Δy=gΔt2,从物体抛出计时,连续相等的时间内的位移yⅠ、yⅡ……之比为1∶3∶5∶…∶(2n-1)。
实验过程注意事项:
① 保证斜槽末端的切线水平,方木板竖直且与小球下落的轨迹平面平行,并使小球运动时靠近木板,但不接触;
② 小球每次都从斜槽上同一位置滚下;
③ 小球做平抛运动的起点不是槽口的端点,应是小球在槽口时球的重心在木板上的水平投影点;
④ 小球在斜槽上开始滚下的位置要适当,以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角。
[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=g△t,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。
[能力训练]
2.理论探究
(1)平抛运动是一复杂的运动,如何来探究这个复杂运动的规律呢?根据运动合成与分解的思想,可将一个复杂的运动简化为简单的运动去认识,可将平抛运动分成水平方向和竖直方向的直线运动。
(2)从力的独立作用原理出发分析物体的运动,可知,平抛运动的物体在水平方向上不受力的作用,应做匀速直线运动,在竖直方向初速为零,只受重力,应做自由落体运动。
[要点导学]
1.平抛运动
定义:将物体用一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动.
条件:初速度水平;仅受重力。
特点:由于速度方向与受力方向不在一条直线上,故平抛运动是曲线运动,又受力恒定,所以平抛运动是匀变速曲线运动。
注意:不要认为曲线运动就一定不是匀变速运动,其实物体是否做匀变速运动是由合外力或加速度是否恒定决定的,平抛运动加速度恒为重力加速度g,根据
Δv=gΔt,做平抛运动的物体在相等时间内速度的变化是相等的。
17.(1)420 m (2)65 s,124.9m/s (3)1497.7m
11.一座炮台置于距地面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。
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