2019-2020年高中物理 《飛機投彈和運動的合成與分解》教案 滬科版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 《飛機投彈和運動的合成與分解》教案 滬科版必修2 【本講教育信息】 一. 教學內(nèi)容： 運動的合成與分解，平拋運動的規(guī)律及應用 二、考點點撥 本部分知識是曲線運動的基礎內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容中運動的合成與分解、曲線運動中質(zhì)點的速度方向是高考Ⅰ級知識點、平拋運動的規(guī)律和應用是Ⅱ級知識點，本節(jié)內(nèi)容在高考中是必考的內(nèi)容，尤其是綜合在其它知識點中考查，是高考的重點和難點。 三、跨越障礙 （一）曲線運動 1. 曲線運動中的速度方向：沿軌跡某點的切線方向，故曲線運動是變速運動，必有加速度。 2. 做曲線運動的條件 物體所受的合外力（加速度）方向跟物體的速度方向不在一條直線上，物體做曲線運動；物體所受的合外力（加速度）方向跟物體的速度方向在一條直線上，物體做直線運動。 例1：一質(zhì)點在某段時間內(nèi)做曲線運動，則在這段時間內(nèi) （ ） A. 速度一定在不斷地改變，加速度也一定不斷地改變 B. 速度一定在不斷地改變，加速度可以不變 C. 速度可以不變，加速度一定不斷地改變 D. 速度可以不變，加速度也可以不變 解析： 曲線運動的速度方向總沿軌跡的切線方向，其速度方向一定變化，速度大小可能變化也可能不變，所以曲線運動的速度一定變化，曲線運動一定具有加速度，曲線運動只要求加速度方向跟其速度方向不在同一直線上，因此加速度可能恒定不變，也可能變化。 答案：B 怎樣判斷物體的運動軌跡是直線還是曲線? 合運動的性質(zhì)和軌跡由分運動的合初速度與合加速度的方向關系決定：若合速度與合加速度二者共線，合運動為直線運動，二者不共線則為曲線運動，加速度恒定，合運動為勻變速運動。 （二）運動的合成與分解 1. 合成與分解的目的：將復雜的運動轉(zhuǎn)化為簡單的運動，將曲線運動轉(zhuǎn)化為直線運動，便于研究。 2. 已知分運動求合運動叫運動的合成，已知合運動求分運動叫運動的分解。 3. 由于分解或合成的物理量（、、等）是矢量，所以遵循平行四邊形定則。 4. 合運動與分運動的關系： （1）等時性：合運動和分運動經(jīng)歷的時間相等，即合運動同分運動同時開始，同時結(jié)束。 （2）獨立性：物體在任何一個方向的運動，都按其本身的規(guī)律進行，不會因為其他方向的運動是否存在而受影響。 （3）等效性：各分運動的規(guī)律疊加起來與合運動的規(guī)律有完全相同的效果。 （4）矢量性：合運動與分運動的位移，速度和加速度之間的關系均滿足平行四邊形定則。 例2：直升機現(xiàn)已廣泛應用于突發(fā)性災難的救援工作。圖中顯示了海上救助飛行隊將一名在海上身受重傷、生命垂危的漁民接到岸上的情景。為了達到最快速的救援效果，如圖所示，飛機常常一邊收攏纜繩提升被救者，將傷員接進機艙，一邊沿著水平方向飛向岸邊。 （1）從運動合成的觀點來看，在此情景中被救者同時參與了哪兩個運動? （2）傷員的哪個運動是合運動，哪個運動是分運動? （3）如果已知飛機飛行的速度為，收攏纜繩的速度為，那么傷員的實際運動速度是多少? 解析：如果飛機在水平方向上勻速飛行，但不收攏纜繩，傷員在水平方向上做勻速直線運動；如果飛機靜止在空中同時勻速收攏纜繩，傷員將豎直向上勻速直線運動，飛機一邊在收攏纜繩，一邊在水平方向上飛行，因此被救者的運動可以分解為兩個分運動，一個是豎直向上的運動，另一個是水平方向上的運動。傷員斜向上的運動是他的實際運動，即合運動。因為被救者的兩個分運動是互相垂直的，所以傷員的實際速度是 （三）平拋運動 1. 定義：將物體用一定的初速度沿水平方向拋出，不考慮空氣阻力，物體只在重力作用下所做的運動，叫做平拋運動。 2. 性質(zhì)：平拋運動是加速度為重力加速度（g）的勻變速曲線運動，軌跡是拋物線。 3. 平拋運動的研究方法 平拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。 4. 平拋運動的規(guī)律 （1）水平方向： （2）豎直方向： （3）任意時刻的速度： （4）任意時刻的總位移： （5）運動時間，可見運動時間僅取決于豎直下落的高度，與初速度無關 （6）一段時間后間的夾角為θ， 一段時間后與水平方向間的夾角為， =2 速度偏角的正切是位移偏角正切的二倍。 例3：如圖所示，以9.8 m／s的水平初速度拋出的物體，飛行一段時間后，垂直撞在傾角為θ=30的斜面上，可知物體完成這段飛行的時間是 A. B. C. D. 解析：由題設可知，小球落地速度的方向與豎直方向的夾角為30，設落地速度的豎直分量為，水平分量當然是則：，而= 得t=，選C。 例4：以相同的水平初速度從不同高度拋出A、B兩小球，其拋出高度之比為，則它們做平拋運動的時間之比為多少？水平位移之比是多少？ 解析：先由豎直方向的分運動求得時間比，再由水平方向的分運動求得水平位移之比 由 得： 故： 又據(jù)： 得： 四、小結(jié) 本節(jié)的內(nèi)容也很簡單，只要我們可以把一個復雜的運動分解為兩個簡單的分運動，計算時各個分運動獨立計算互不影響，最后再利用平行四邊形法則進行合成即可。同時要重點掌握平拋運動的相關規(guī)律。要記牢、記熟。 【模擬試題】（答題時間：45分鐘） 1. 如圖所示，在同一豎直面內(nèi)，小球a、b從高度不同的兩點，分別以初速度和沿水平方向拋出，經(jīng)過時間和后落到與兩拋出點水平距離相等的P點。若不計空氣阻力，下列關系式正確的是 A. ＜，＞ B. ＞，＞ C. ＜，＜ D. ＞，＜ 2. 在平坦的壘球運動場上，擊球手揮動球棒將壘球水平擊出，壘球飛行一段時間后落地，若不計空氣阻力，則 A. 壘球落地時瞬時速度的大小僅由初速度決定 B. 壘球落地時瞬時速度的方向僅由擊球點離地面的高度決定 C. 壘球在空中運動的水平位移僅由初速度決定 D. 壘球在空中運動的時間僅由擊球點離地面的高度決定 *3. 在同一平臺上的O點拋出的3個物體，做平拋運動的軌跡均在紙面內(nèi)如圖所示，則3個物體做平拋運動的初速度、、的關系及落地時間、、的關系分別是 A. ＞＞ ＞＞ B. == == C. ＜＜ ＞＞ D. ＞＞ ＜＜ **4.如圖所示，從一根空心豎直鋼管A上端的邊緣，沿直徑方向向管內(nèi)水平拋入一鋼球，球與管壁多次相碰后落地（球與管壁相碰時間均不計），若換一根等高但較粗的鋼管B，用同樣方法拋入此鋼球，則運動時間 A. 在A管中的球運動時間長 B. 在B管中的球運動時間長 C. 在兩管中的運動時間一樣長 D. 無法確定 **5.甲、乙兩球位于同一豎直線上的不同位置，甲比乙高，如圖所示。將甲、乙兩球分別以、的速度沿同一水平方向拋出，不計空氣阻力，下列條件中有可能使乙球擊中甲球的是 A. 同時拋出，且＜ B. 甲比乙后拋出，且＞ C. 甲比乙早拋出，且＞ D. 甲比乙早拋出，且＜ **6.一艘敵艦正以=12 m／s的速度逃跑，執(zhí)行追擊任務的飛機，在距水面高度=320 m的水平線上以速度=105 m／s同向飛行。為擊中敵艦，應“提前”投彈。如空氣阻力可以不計，重力加速度g取l0，飛機投彈時，沿水平方向它與敵艦之間的距離應為多大?如投彈后飛機仍以原速度飛行，在炸彈擊中敵艦時，飛機與敵艦的位置有何關系? **7. 飛機以恒定的速度沿水平方向飛行，距地面的高度為H，在飛行過程中釋放一個炸彈，經(jīng)過時間，飛行員聽到炸彈著地后的爆炸聲，假設炸彈著地即刻爆炸，爆炸聲向各個方向傳播的速度都是，炸彈受到的空氣阻力忽略不計，求飛機的飛行速度。 **8. 如圖所示，墻壁上落有兩只飛鏢，它們是從同一位置水平射出的。飛鏢A與豎直墻壁成53。飛鏢B與豎直墻壁成37，兩者相距為d。假設飛鏢的運動是平拋運動，求射出點離墻壁的水平距離。（sin37=0.6，cos37=0.8） 【試題答案】 1、答案 A 解析：由于物體做平拋運動，在豎直方向 ， ，因＞，故＞，因，由于水平方向=，＞，所以＜ 2、答案 D 解析：壘球被擊出后做平拋運動。在豎直方向上有 ，故D項正確。壘球落地時豎直方向速度，落地速度由此式可判斷A項錯。壘球落地速度方向與地面間的夾角為θ，則，B錯，水平位移，C錯 3. 答案 C 解析：過C點作平行于初速度的水平輔助線知，在下落高度相同時，SC>SB>SA，故＜＜由實際軌跡可知＞＞，故＞＞ 4. 答案 C 解析 因為在豎直方向上鋼球仍是做自由落體運動，下落高度仍然相同，而，所以時間相同 5. 答案 D 解析：相遇則兩球同時到達同一位置，由圖可知相遇處甲下落高度大而乙下落高度小，則甲用時間大于乙所用時間，故甲要先開始運動即甲比乙早拋出；相遇處兩球水平位移一樣，則甲用時間大于乙所用時間，故甲的速度應該小于乙的速度即＜ 6. 答案 7 4 4 m 飛機在敵艦正上方 解析：投下的炸彈豎直方向上做自由落體運動，水平方向上以飛機的速度做勻速運動，炸彈在空中飛行的時間為，在8 s時間內(nèi)，炸彈沿水平方向飛行的距離，敵艦在同一方向上運動的距離為，由圖可以看出，飛機投彈時水平方向上“提前”距離應為在時間內(nèi)，炸彈與飛機沿水平方向的運動情況相同。都以速度做勻速運動，水平方向上運動的距離相同，所以，炸彈擊中敵艦時，飛機恰好從敵艦的正上方飛過。 7. 答案 解析：設炸彈拋出后落地時間為，爆炸聲從地面?zhèn)鞯斤w行員的耳朵用時為，則有： 爆炸后聲音沿直線傳播 由幾何關系： 又∵+= 聯(lián)立可得= 8.答案 解析：設A此時下落的高度為，則B下落的高度為，它們的水平位移即拋出點離墻壁的水平距離為。 同時由圖可知，A到墻壁時速度的偏角為37，B到墻壁時速度的偏角為53，根據(jù)速度偏角的正切是位移偏角正切的二倍即=2 有：對于A =2=2 對于B =2=2 所以=