历年高考对平抛运动的考查,本文主要内容关键词为:历年论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
平抛运动既是中学物理中的重点知识,又是历年来高考的热点知识。加强对平抛运动的高考命题的认识,显得十分重要。
平抛运动是中学物理中学习曲线运动处理方法的一种运动的特例。要检测学生是否掌握了有关曲线运动的知识,其中最特殊的考查就是考平抛运动。处理平抛运动的基本思路是利用运动的合成与分解知识,其中常见的两种处理方向分别是:分解和合成位移以及分解和合成速度。其规律是,若题目中给出有关“位移”方面的信息则分解和合成位移,若题目中给出有关“速度”方面的信息则分解和合成速度。
一、在地球上的平抛
1.常规考法
例1 (14分)(2005年全国高考江苏卷第13题)A、B两小球同时从距地面高为h=15m处的同一点抛出,初速度大小均为=10m/s。A球竖直向下抛出,B球水平抛出,空气阻力不计,策略加速度取。求:
(1)A球经多长时间落地?
(2)A球落地时,A、B两球间的距离是多少?
解 (1)A球做竖直下抛运动
x=10m、y=5m
此时A球与B球的距离L为:
2.考查对平抛运动的细节认识
例2 (10分)(2003年上海卷)如图1所示,一高度为h=0.2m的水平面在A点处与一人倾角θ=30°的斜面连接,一小球以=5m/s的速度在平面上向右运动。
图1
求小球从A点运动到地面所需的时间(平面与斜面均光滑,取)。某同学对此题的解法为:小球沿斜面运动,则,由此可求得落地的时间t。
问:你同意上述解法吗?若同意,求出所需时间;若不同意,则说明理由并求出你认为正确的结果。
解 不同意上述解法。由于小球开始在水平面上运动,离开A点时小球将做平抛运动,而不会沿斜面下滑,在运动到地面之前小球是否经历斜面,要看以下条件:小球平抛到地面的水平距离为
处理的关键点:在物体从水平面运动到斜面时,无论运动物体的速度多大,应该都有一个平抛运动的过程,只是速度较小时,平抛物体的水平位移亦较小,一般在我们平时的生活中不容易观察到而已。这一过程不明显,学生容易忽视。命题中明确设置这一情景并且给出一种解法,引导考生对这一问题的质疑,考查考生探寻物理过程、分析物理规律的逻辑严密性,很好地取得了高校选拔新生对中学物理教学的导向作用。
3.考查对“垂直撞斜面”的理解
例3 (14分)(2004年高考广东卷)一质量为m的小球,以初速度沿水平方向射出,恰好垂直地射到一倾角为30°的固定斜面上,并立即反方向弹回。已知反弹速度的大小是入射速度大小的3/4,求在碰撞中斜面对小球的冲量大小。
图2
解 小球在碰撞斜面前做平抛运动。设刚要碰撞斜面时小球速度为由题意,v的方向与竖直的夹角为30°,且水平分量仍为 ,如图2所示。由此得
处理的关键点:“垂直撞斜面”是指物体的速度方向与斜面垂直。由于知道的是速度方面的信息,从而对该时刻的速度进行分解。本题目关键语句初次出现是1991年全国高考物理试卷中选择题第5题。之后在2001年北京、内蒙古春季高考中再次出现。
4.与频闪照片的结合
例4 (1995年全国)在研究平抛物体运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长l=1.25cm、若小球在乎抛运动途中的几个位置如图3中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为=____(用l、g表示),其值是 ____(取)。
解答:2(5分),0.70m/s(1分,写成 0.7m/s不扣分)
处理关键点:(1)细节:a是平抛的起点吗?(2)平抛运动在竖直方向的运动是匀速直线运动,可以运用“纸带法”求解加速度的原理处理:。
图3
二、在其它星球上的平抛
处理的关键点:利用在星球表面物体受到的重力约等于万有引力,求得等效重力加速度。
例5 (1998年全国,题21)宇航员站在一星球表面上某高处,沿水平方向抛出一个小球。经过时间t,小球落到星球表面,测得抛出点与落地点之间的距离为L。若抛出时的初速度增大到2倍,则抛出点与落地点之间的距离为。已知两落地点在同一水平面上,该星球的牛径为R,万有引力常数为G。求该星球的质量M。
解析 此题的物理过程是平抛物体的运动。求星球质量用到万有引力定律和运动定律,用到的物理规律较多,是一道综合性题。要正确理解抛出点与落地点之间的距离,是物体的位移。设抛出点高度为九,初速度为,则有,
三、在电场中的类平抛
处理的关键点:利用牛顿第二定律求出等效加速度替代g(在不计粒子重力的情况下)。
例6 (18分)(2004年全国理综Ⅱ第24题)如图4所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y<0的空间中,存在匀强磁场,磁场方向垂直xy平面(纸面)向外。一电量为 q、质量为m的带正电的运动粒子,经过y轴上y=h处的点时速率为,方向沿x轴正方向;然后,经过x轴上的x=2h处的点进入磁场,并经过y轴上y=-2h处的点。不计重力。求
(1)电场强度的大小。
(2)粒子到达时速度的大小和方向。
(3)磁感应强度的大小。
解 (1)粒子在电场、磁场中运动的轨迹如图5所示。设粒子从到的时间为t,电场强度的大小为E,粒子在电场中的加速度为a,由牛顿第二定律及运动学公式有qE=ma①
四、流体的平抛
例7 (16分)(2004年全国理综Ⅱ第23题)一水平放置的水管,距地面高h=1.8m,管内横截面积。有水从管口处以不变的速度v=2.0m/s源源不断地沿水平方向射出,设出口处横截面上各处水的速度都相同,并假设水流在空中不散开。取重力加速度,不计空气阻力。求水流稳定后在空中有多少立方米的水。
解 以t表示由喷口处到落地所用的时间,有
单位时间内喷出的水量为
Q=Sv②
空中水的总量应为
V=Qt③
由以上各式得
处理关键点:本题是关于水管喷水后,求空中水流稳定后体积的题目,考的是平抛运动知识点。解答此题应将曲线转化为直线处理,从时间和速度上入手,考查的是学生能不能把该运动分解成某一个方向的直线运动。如果学生陷入单纯的计算稳定的空中水流弧线长度,则会感到该题无从下手。因为空中水柱的体积实际上就是管口在一段时间内流出的水,所以我们可以将曲线转化为直线处理。
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