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高中物理研究斜抛运动-例题思考沪科版必修三

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研究斜抛运动-例题思考1.斜抛运动有斜上抛运动和斜下抛运动两种,当斜上抛时,被抛物体所能达到的高度叫射高,抛出点与落点之间的水平距离叫射程.如图所示:物体斜上抛的仰角为 θ,抛出的初速度为 v0.我们先将 v0正交分解为水平分速度 v0x和竖直分速度 v0y.根据数学关系可以得出:v0x=v0cosθv0y=v0sinθ若把物体看作是可忽略空气影响的“理想抛体”,则根据运动分解的理论可知:斜上抛物体水平方向不受力,应做匀速直线运动,其速度为 v0x=v0cosθ,其位移方程应为:x=v0cosθ·t①斜上抛物体竖直方向受向下的重力,与竖直向上的初速度 v0y=v0sinθ 的方向相反,应做竖直上抛运动,其位移方程应为:y=v0sinθ·t-gt2②由①式可以导出:t=③将③式代入②式,导出:y=tanθ·x-④我们称导出的④式为“斜上抛物体运动的轨道方程”.如果斜上抛物体是在水平面上进行的,那么它的抛出点和落地点应在同一水平面上(这实际上是日常最常见的斜上抛情况),也就是说物体在竖直方向的起点到终点的位移 y=0.因此我们将 y=0 代入前面导出的④式(即“轨道方程”),就可推导出最大水平位移 xm(即“射程”).xm=,即“射程公式”.现在我们根据“射程公式”讨论前面所提出的问题——当 v0不变时,以多大的仰角 θ 斜上抛出的物体射程最远?据射程公式: xm=,可以看出 g 是常量,若 v0不变,则决定 xm大小的因素就只有 sin2θ 的数值了.根据数学知识我们知道正弦的最大值为:sin90°=1因此当 sin2θ=sin90°时,xm值最大则:2θ=90°,所以 θ=45°.① 即当抛物的初速度 v0不变时,以 45°的仰角斜上抛出的物体射程最远.由此,能推导出斜上抛物体运动的“射高公式”H=.用心 爱心 专心② 推导出斜上抛物体运动的“飞行时间公式”T=.【例 1】 如图所示,从 O 点发射一速度为 v0的子弹,竖直靶 AC 与发射点的水平距离为 d.如果子弹射至靶面时正好与靶面垂直.(1)求投射角 θ 多大?(2)证明 AB 的高度为瞄准点 AC 高度的一半.思路:这是斜抛运动通常的解题思路和方案.可以充分利用我们前面推导出的公式来直接求解.解析:(1)子弹射中靶子时与靶子垂直,表明子弹在 B 点速度方向是水平的.因而 B 点是轨迹的最高点,d 是射程的一半.即2d=解之得投射角 θ=.(2)子弹射到 B 点所经历的时间 t=BC 是在时间 t 内由于重力作用于子弹自由下落的距离,BC=gt2=g()2=AB 是子弹做斜抛运动上升的最大高度(即射高),A...

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