第3节 平抛运动
一、新课内容
⒈平抛运动
在抛体运动中有一种特殊情况,即物体被抛出时的初速度方向沿水平方向,我们把这样的抛体运动称为平抛运动。
我们这节课的任务就是探究平抛运动的规律。
⒉平抛运动竖直方向的运动规律
演示实验:用平抛运动演示仪演示平抛运动
请大家注意观察平抛运动的轨迹,发现它是一条曲线。由此我们可以得出这样一个结论;平抛运动在竖直方向上的分速度是越来越快的,但这个分速度到底是如何变化的我们还是不清楚。现在请大家来分析做平抛运动的物体在竖直方向上的受力情况。
在竖直方向上只受到重力的作用。
想一下我们前面学过的运动形式有没有只在重力作用下实现的?
做自由落体运动的物体只受重力的作用。
既然竖直方向上只受重力的作用,与物体做自由落体运动的条件相同,根据我们上节课学的分运动的独立性原理知道,分运动在各自的方向上遵循各自的规律,我们能得出什么样的结论呢?
平抛运动竖直方向上的分运动有可能是自由落体运动。
既然我们有了这样的猜想,为了验证它的正确性,我们来做下面这个实验 [演示实验]
用小锤打击弹簧金属片,金属片把A球沿水平方向抛出,同时月球被松开,自由下落。A、B两球同时开始运动。
先来分析两个小球做的分别是什么运动。
A球在金属片的打击下获得水平初速度后只在重力作用下运动,所以做的是平抛运动。B球被松开后没有任何初速度。且只受到重力的作用,因此做的是自由落体运动。
现在观察两球的运动情况,看两球是否同时落地。
这个地方教给大家一个判断两球是否同时落地的小技巧。那就是不要用眼睛看。而是用耳朵听。两个小球落地后会不止蹦一下,我们只听它们落地的第一声响。如果我们只听到一声响,说明两个小球同时落地,如果听到两个落地声,说明两个小球先后落地。在做实验之前我们先来听一下一个小球落地的声音。
(拿一个和实验用的小球一样的球让其做自由落体运动,让学生仔细听其落地的声音。以便判断实验中的落地声)
同学们听到几个落地声啊?一个。
A、B两个小球从同一高度同时开始运动,又同时落地,这说明了什么问题啊?
这说明了A球在竖直方向上的分运动的性质和B球的运动性质是一样的。B球做的是自由落体运动。
由这一次实验我们就能下这样的结论吗?有没有可能我们设置的这个高度是一个特殊的高度,它正好满足自由落体下落的时间和平抛运动时间相等呢?或者说因为我们打击力度的原因,使A球获得的初速度刚好满足这一条件呢?有。
那我们应该如何来解决呢?
多次改变小球下落的高度与打击的力度,重复这个实验。
现在我们来改变高度和打击力度重新来做这个实验,来听落地的声音。
两个小球仍然同时落地。
这说明了什么问题?
平抛运动在竖直方向上的分运动就是自由落体运动。
结论:平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
⒊平抛运动水平方向的运动规律方向上的分运动就是自由落体运动。
因为平抛运动的物体只受到竖直向下的重力的作用,这个方向与初速度方向相互垂直。因此不影响水平方向的运动,所以平抛运动在水平方向上的分运动就是匀速直线运动。
⒋例题:一架老式飞机在高出地面0.81 km的高度,以2.5Xl02km几的速度水平飞行,为了使飞机上投下的炸弹落在指定的目标,应该在与轰炸目标的水平距离为多远的地方投弹?不计空气阻力。
分析:对于这道题我们可以从以下几个方面来考虑:
(1)从水平飞行的飞机上投下的炸弹,做什么运动?为什么?
(做的是平抛运动。炸弹在没有脱离飞机时与飞机具有相同的水平速度。脱离飞机后这一速度并不消失,这时炸弹只受重力作用且具有水平初速度,所以做平抛运动)
(2)炸弹的这种运动可分解为哪两个什么样的分运动?