平拋運(yùn)動(dòng)可以看成是水平方向做勻速運(yùn)動(dòng),豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)的這兩種運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。解決問題的方法是:根據(jù)題意,正確地作出示意圖,識(shí)別出運(yùn)動(dòng)性質(zhì)后,將平拋運(yùn)動(dòng)分解成直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)用相關(guān)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(公式),列出方程解出結(jié)果。
一、運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律解題
例1. 如圖1所示,兩個(gè)相對(duì)的斜面,傾角分別為37°和53°。在頂點(diǎn)把兩個(gè)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(jì)空氣阻力,則A、B兩個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為( )。
A. 1:1
B. 4:3
C. 16:9
D. 9:16
圖1
分析:靈活運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律是解這類題的基本方法。應(yīng)該用時(shí)必須明確各量的物理意義,不能盲目套用公式。
解析:設(shè)作平拋運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(xiàng)正確。
二、平拋運(yùn)動(dòng)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(diǎn)以水平速度v向右拋出一小球,其落點(diǎn)與A的水平距離為S1;從A點(diǎn)以水平速度2v向右拋出另一小球,其落點(diǎn)與A的水平距離為S2。不計(jì)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(yùn)動(dòng)的基本公式可推得水平位移與初速度成正比,所以誤認(rèn)為選項(xiàng)A正確。
辨析:忽略了落點(diǎn)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(duì)選項(xiàng)B的判斷用到臨界法,確定了兩種情況平拋運(yùn)動(dòng)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(duì);若兩次都落在斜面上,則C對(duì);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(shí)只要介于1:2和1:4之間都可以,所以正確選項(xiàng)應(yīng)為A、B、C。
例3. 如圖3所示,一高度為的水平面在A點(diǎn)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(yùn)動(dòng)。求小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到地面所需要的時(shí)間(平面與斜面均光滑,取)。
圖3
某同學(xué)對(duì)此題的解法為:小球沿斜面運(yùn)動(dòng),則由此可求得落地的時(shí)間t。
問:你同意上述解法嗎?若同意,求出所需要的時(shí)間;若不同意,則說明理由并求出你認(rèn)為正確的結(jié)果。
分析:本題考查的是平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí),但題型新穎,且對(duì)考生有“誤導(dǎo)”的作用。在考查學(xué)生應(yīng)用基本知識(shí)解決實(shí)際問題的分析判斷能力方面,不失為一個(gè)好題。
解析:不同意。小球應(yīng)在A點(diǎn)離開平面做平拋運(yùn)動(dòng),而不是沿斜面下滑。落地與A點(diǎn)的水平距離
斜面底寬
因?yàn)?/span>,所以小球離開A點(diǎn)不會(huì)落到斜面,因此落地時(shí)間為平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間,故
三、平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)圖表處理
例4. 在研究平拋物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長(zhǎng)L=1.25m。若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖4所示的a、b、c、d,則小球平拋的初速度的計(jì)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(cuò)解情況,不少同學(xué)都是誤將a點(diǎn)作為拋出點(diǎn),很快地利用及求解得錯(cuò)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(jiǎn)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(shí)間間隔相等,設(shè)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(yùn)動(dòng),有
聯(lián)立以上四式解得
代入數(shù)據(jù)得
四、類平拋運(yùn)動(dòng)
例4. 質(zhì)量為m的飛機(jī)以水平速度v0飛離跑道后逐漸上升。若飛機(jī)在此過程中水平速度保持不變,同時(shí)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(cè)得當(dāng)飛機(jī)在水平方向的位移為時(shí),它的上升高度為h,如圖5所示。求飛機(jī)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(yùn)動(dòng)稱之為類平拋運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線,處理方法和平拋運(yùn)動(dòng)類似(運(yùn)動(dòng)分解)。該題屬于方法遷移題,學(xué)生需要理解平拋運(yùn)動(dòng)的處理方法,才能進(jìn)一步靈活地處理該問題。
解析:因飛機(jī)上升到h高度的時(shí)間為t;有
y方向加速度為
設(shè)飛機(jī)的升力為F,由牛頓第二定律有
故
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