2.公式推导
2v0y2v0sin θ飞行时间:t==
ggv0y2v02sin2θ射高:h==
2g2g2v0sin θcos θv0sin 2θ射程:s=v0cos θ·t==
2
2
gg3.射高、射程、飞行时间随抛射角变化的比较
与θ关系 物理量 表达式 θ<45°且增大 增大 增大 增大 θ>45°且增大 增大 减小 增大 射高h 射程s 飞行时间t
v02sin2θh= 2gv02sin 2θs= gt=2v0sin θg
[典例] 电脑控制果蔬自动喷灌技术被列为全国节水灌溉示范项目,在获得经济效益的同时也获得了社会效益。从该技术水管中射出的水流轨迹呈现一道道美丽的弧线,如果水喷出管口的速度是20 m/s,管口与水平方向的夹角为45°,空气阻力不计,试计算水的射程和射高各为多少?(g取10 m/s)
[思路点拨] 解答本题可按以下流程分析:
2
[解析] 水的竖直分速度vy=v0sin 45°=102 m/s,
vy2(102)2上升的最大高度h== m=10 m。
2g20
水在空中的飞行时间为t=2=22 s。 水的水平分速度vx=v0cos 45°=10 2 m/s。 水平射程s=vxt=102×22 m=40 m。 [答案] 40 m 10 m
vyg
斜抛运动问题的分析技巧
(1)斜抛运动问题可用运动的合成与分解进行分析,即水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动。
(2)运动时间及射高由竖直分速度决定,射程由水平分速度和运动时间决定。 (3)由抛出点到最高点的过程可逆向看做平抛运动来分析。
1.如图1-5-4所示,从距离墙壁为l的水平地面上的A点,以初速度v0、抛射角θ=45°斜向上抛出一球,球恰好在上升到最高点时与墙相碰,被水平反弹回来,落到地面上的
lC点,且OC=,则球被墙反弹后的速度v′的大小与初速度v0的大小之比为( )
2
图1-5-4
A.1∶2 C.1∶2
B.2∶1 D.2∶4
解析:选D 斜抛运动以其顶点为界,可以分成上升和下降两个过程,这两个过程有一定对称性。下降过程实际上就是以水平分速度v0cos θ为初速度的平抛运动。如果小球上升到最高点与墙壁碰撞后速度的大小不变,仍为v0cos θ,则小球碰撞后做平抛运动,轨迹形状与上升时相同,即从B到A,再把B到A的过程与B到C的过程相比较,根据它们水平
OC位移之比
112v′2
=,可得反弹速度v′=v0cos θ=v0,即=。
24v04OA2
2.如图1-5-5所示,做斜上抛运动的物体到达最高点时速度v=24 m/s,落地时速度vt=30 m/s,g取10 m/s。求:
2
图1-5-5
(1)物体抛出时速度的大小和方向。 (2)物体在空中的飞行时间。 (3)射高h和水平射程s。
解析:(1)根据斜抛运动的对称性,物体抛出时的速度与落地时的速度大小相等,故v0
v4
=30 m/s,设与水平方向夹角为 θ,则cos θ==,故θ=37°。
v05
(2)由(1)知,竖直方向的初速度为
vy=v02-v2=302-242 m/s=18 m/s vy18
故飞行时间t=2=2× s=3.6 s。
g10
2
vy218
(3)射高h== m=16.2 m
2g2×10
t3.6
水平射程s=2v=2×24× m=86.4 m。
22
答案:(1)30 m/s 与水平方向成37°夹角斜向上 (2)3.6 s (3)16.2 m 86.4 m
1.从炮口发射的炮弹在空中运动的轨迹为( ) A.严格的抛物线
B.圆弧
C.弹道曲线 D.以上说法都不对
解析:选C 炮弹在空中飞行时由于受空气阻力,所以其轨迹不是严格的抛物线,而是弹道曲线,故C正确。
2.关于斜抛运动的性质,下列说法中正确的是( ) A.是匀速运动 B.是匀变速运动 C.是变加速运动
D.不同物体的斜抛运动具有不同的运动性质 解析:选B 斜抛运动是匀变速曲线运动,故B对。 3.斜抛运动可分解为( )
A.水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 B.水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动 C.水平方向的匀变速直线运动和竖直方向的自由落体运动 D.沿初速度方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动
解析:选B 若将斜抛运动按水平方向和竖直方向正交分解,两分运动分别为匀速直线运动和竖直上抛运动,故A、C错误,B正确;若沿初速度方向分解出一匀速直线运动,则另一分运动为竖直方向的自由落体运动,故D错误。
4.如图1是斜向上抛出的物体的运动轨迹,C点是轨迹最高点,A、B是轨迹上等高的两个点。下列叙述中正确的是(不计空气阻力)( )
图1
A.物体在C点的速度为零
B.物体在A点的速度与在B点的速度相同
C.物体在A点、B点的水平分速度等于物体在C点的速度 D.物体在A、B两点的竖直分速度相同
解析:选C 斜抛运动水平方向是匀速直线运动,竖直方向是竖直上抛,所以A错、C对,在A、B两点的竖直分速度方向不同,故B、D错误。
5.(多选)下列关于做斜抛运动的物体速度改变量的说法中正确的是(g=9.8 m/s)( )
A.抛出后一秒内物体速度的改变量要比落地前一秒内的小
B.在到达最高点前的一段时间内,物体速度的变化要比其他时间慢一些 C.即使在最高点附近,每秒钟物体速度的改变量也等于9.8 m/s D.即使在最高点附近,物体速度的变化率也等于9.8 m/s
解析:选CD 由于斜抛运动在运动过程中只受重力作用,其加速度为g=9.8 m/s,所以在任何相等的时间内速度的改变量都相等,故A、B错误。任何位置每一秒钟的速度改变量均为Δv=g·Δt=9.8 m/s,其速度变化率为Δv/Δt=g=9.8 m/s,故C、D正确。
6. (多选)如图2所示,从地面上同一位置抛出两小球A、B,分别落在地面上的M、N点,两球运动的最大高度相同。空气阻力不计,则( )
2
2
2
2
图2
A.B的加速度比A的大 B.B的飞行时间比A的长
C.B在最高点的速度比A在最高点的大 D.B在落地时的速度比A在落地时的大
解析:选CD 在同一位置抛出的两小球,不计空气阻力,在运动过程中的加速度等于12
重力加速度,故A、B的加速度相等,选项A错误;根据h=gt,两球运动的最大高度相同,
2故两球飞行的时间相等,选项B错误;由于B的射程大,根据水平方向匀速运动的规律x=
vt,故B在最高点的速度比A的大,选项C正确;根据竖直方向自由落体运动,A、B落地

