核心素养提升——科学态度与责任(STSE)系列(一)
生活中的抛体运动
平抛运动与日常生活紧密联系,如乒乓球、足球、排球等运动模型,飞镖、射击、飞机投弹模型等.这些模型经常受到边界条件的制约,如网球是否触网或越界、飞镖是否能击中靶心、飞机投弹是否能命中目标等.解题的关键是能准确地运用平抛运动规律分析对应的运动特征.在分析此类问题时一定要注意从实际出发寻找临界点,画出物体运动的草图,找出临界条件,尽可能画出示意图,应用平抛运动规律求解.
考向1 体育运动中的平抛问题
如图所示是排球场的场地示意图,设排球场的总长为L,前场区的长度为,网高为h,在排球比赛中,对运动员的弹跳水平要求很高.如果运动员的弹跳水平不高,运动员的击球点的高度小于某个临界值H,那么无论水平击球的速度多大,排球不是触网就是越界.设某一次运动员站在前场区和后场区的交界处,正对网前竖直跳起垂直网将排球水平击出,关于该种情况下临界值H的大小,下列关系式正确的是( )
A.H=h B.H=h
C.H=h D.H=h
【解析】 将排球水平击出后排球做平抛运动,排球刚好触网到达底线时,则有=v0,+=v0,联立解得H=h,故选项C正确.
【答案】 C
1.(多选)在某次乒乓球比赛中,乒乓球先后两次落台后恰好在等高处水平越过球网,过网时的速度方向均垂直于球网,把两次落台的乒乓球看成完全相同的两个球,球1和球2,如图所示,不计乒乓球的旋转和空气阻力,乒乓球自起跳到最高点的过程中,下列说法正确的是( AD )
A.起跳时,球1的重力功率等于球2的重力功率
B.球1的速度变化率小于球2的速度变化率
C.球1的飞行时间大于球2的飞行时间
D.过网时球1的速度大于球2的速度
解析:乒乓球起跳后到最高点的过程,其逆过程可看成平抛运动.重力的瞬时功率等于重力乘以竖直方向的速度,两球起跳后能到达的最大高度相同,由v=2gh得,起跳时竖直方向分速度大小相等,所以两球起跳时重力功率大小相等,选项A正确;速度变化率即加速度,两球在空中的加速度都等于重力加速度,所以两球的速度变化率相同,选项B错误;由h=gt2可得两球飞行时间相同,选项C错误;由x=vt可知,球1的水平位移较大,运动时间相同,则球1的水平速度较大,选项D正确.
在解决体育运动中的平抛运动问题时,既要考虑研究平抛运动的思路和方法,又要考虑所涉及的体育运动设施的特点,如乒乓球、排球、网球等都有中间网及边界问题,要求球既能过网,又不出边界;足球的球门有固定的高度和宽度.
考向2 生活中的斜抛运动
(2018·江苏卷)某弹射管每次弹出的小球速度相等.在沿光滑竖直轨道自由下落过程中,该弹射管保持水平,先后弹出两只小球.忽略空气阻力,两只小球落到水平地面的( )
A.时刻相同,地点相同
B.时刻相同,地点不同
C.时刻不同,地点相同
D.时刻不同,地点不同
【审题指导】 弹射管在自由下落过程中沿水平方向先后弹出两只小球,小球被弹出时已具有竖直分速度,故小球不是做平抛运动.