在高中階段,“平拋運(yùn)動(dòng)”是一類較為重要的運(yùn)動(dòng)類型,在每年的高考題目中都會(huì)有所涉及.此類問題并不難,但是因所涉及的情境較多,導(dǎo)致學(xué)生在一些知識(shí)點(diǎn)的記憶中出現(xiàn)混淆,給知識(shí)點(diǎn)的掌握帶來了一定的困難,進(jìn)而出現(xiàn)錯(cuò)誤.為使學(xué)生更加全面、系統(tǒng)性地掌握“平拋運(yùn)動(dòng)”的相關(guān)知識(shí)與解題方法,本文結(jié)合考試中常見的相關(guān)問題,進(jìn)行分析,以期提高學(xué)生解答“平拋運(yùn)動(dòng)”問題的效率.
1 斜面約束型
物體從斜面頂端離開,后又返回斜面,這種情境被稱為斜面約束型.在這一情境中,物體的豎直位移與作為水平位移滿足 為斜面傾角),在實(shí)際解題中,可以通過分解位移來求解時(shí)間,對(duì)速度問題,則可以借助相關(guān)推論進(jìn)行解答[1].
例1如圖1,運(yùn)動(dòng)員從弧形雪坡上一平臺(tái)沿水平方向飛出后落到傾角為 θ 的雪坡上,若離開平臺(tái)的速度大小為 v0 ,不計(jì)空氣阻力,運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn),下列選項(xiàng)正確的是( )
(A)v0 不同,運(yùn)動(dòng)員落到斜面時(shí)速度方向不同.(B)v0 不同,運(yùn)動(dòng)員落到斜面時(shí)速度方向均
相同.
(C)運(yùn)動(dòng)員落到斜面速度大小為 (D)運(yùn)動(dòng)員在空中歷時(shí)otanθ.
解析 設(shè)運(yùn)動(dòng)員在空中時(shí)間為 Ψt ,則有 x=v0t gt2②,同時(shí)tanθ=③,設(shè)落到斜面上速度和水平方向夾角為 α ,則有 vx=v0⊕,vy=gt?
,聯(lián)立可得 tanα=2tanθ⑦ ,由式可知,落到斜面時(shí)的速度與水平方向夾角同 v0 和 Ψt 無關(guān).聯(lián)立 ①②③ 可得,
,又
,聯(lián)立可得
,故正確答案為(B).
2 水平面約束型
在這類問題中,物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間僅受高度限制,即高度決定時(shí)間;水平位移則由初速度與時(shí)間共同決定.在解答這類問題時(shí),首先借助 2gt2確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間,而后結(jié)合等時(shí)性進(jìn)行解答[2].
例2如圖2,網(wǎng)球距地面 1.25m ,距豎直墻壁4.8m ,現(xiàn)將其以 13m/s 的速度斜向上拋出并擊中高度為 8.45m 的 P 點(diǎn),擊中時(shí),網(wǎng)球豎直分速度剛好為零.碰撞后,垂直墻面速度大小變?yōu)榕銮暗?.75倍, g 取 10m/s2 ,忽略空氣阻力,則碰墻后的速度大小 v 和著地點(diǎn)到墻壁距離 d 分別為
(C)d=3.6m. (D)d=3.9m.
解析本題可以借助逆向思維進(jìn)行解答,將整個(gè)過程進(jìn)行反向思考,便成了一個(gè)平拋運(yùn)動(dòng).到最高點(diǎn) P 時(shí)有由 愛得樂 t1=1.2s. 拋球處豎直速度
將 P (20點(diǎn)速度進(jìn)行分解,有 vP=v0x ,沿垂直于墻壁方向的位移 s=vPyt1=4.8m ,即 vPy=4m/s ,則平行于墻壁速度
碰撞后的速度 3√2m/s.碰撞后到落地h= gt2=8.45m,則t2=1.3s,著地點(diǎn)到墻壁的距離 d=0.75vPyt2=3.9m 故正確答案為(B)(D).
3物體垂直打在斜面型
對(duì)于物體從斜面外拋出,垂直打在斜面上的問題,在解答時(shí),需要對(duì)物體的末速度進(jìn)行分解,用 為速度與水平方向夾角)求下落時(shí)間,然后求出物體速度,結(jié)合幾何關(guān)系求位移等物理量[3].
例3如圖3,小球以 v0=10m/s 從 O 點(diǎn)水平向右拋出, 后恰好垂直落到斜面上的 A 點(diǎn),不計(jì)空氣阻力, g 取 10m/s2 . B 點(diǎn)為小球初始位置在斜面上的投影,下列選項(xiàng)正確的是( )
(A)斜面傾角為 60° ·(B)小球的初始位置距斜面的豎直高度約
為 15m
(C)若小球以水平速度 v′0=5m/s 向右拋出,落點(diǎn)在 AB 中點(diǎn) P 的上方.
(D)若小球以水平速度 v′0=5m/s 向右拋出,落點(diǎn)在AB中點(diǎn) P
解析設(shè)斜面傾角為 θ ,可得如圖4的分解,有 ,即 θ=30° ;小球距 A 點(diǎn)水平距離為 h= gt2 =15m,故豎直高度一定大于15m;以水平速度 v0′=5m/s 向右拋出時(shí),在過 A 點(diǎn)的水平面上,水平位移是初速度 v0=10m/s 拋出時(shí)的一半,由圖可知小球會(huì)落在 P 與 A 之間,故正確答案為(C).
4結(jié)語
綜上所述,“平拋運(yùn)動(dòng)”是高中物理知識(shí)體系中十分重要的一個(gè)分支,同時(shí),在高考中也是屬于必考題型.因此本文結(jié)合實(shí)際問題,系統(tǒng)性地總結(jié)了“平拋運(yùn)動(dòng)”幾類常見的考查類型,如斜面約束型、水平面約束型、物體垂直打在斜面型等的解題方法.在日常學(xué)習(xí)中,還需要指導(dǎo)學(xué)生打牢基礎(chǔ),靈活運(yùn)用,以期在考試中快速解答問題.
參考文獻(xiàn):
[1]彭香妮.例析斜面上的平拋運(yùn)動(dòng)[J].數(shù)理化解題研究,2023(6):83-84.
[2」何國泉.斜面上斜拋運(yùn)動(dòng)情境的分析J」.數(shù)理化解題研究,2022(31):96-98.
[3]徐永明.分類解讀拋體運(yùn)動(dòng)[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)(高中版),2022(10):49-54.