课外拓展



平抛遇斜面

  平抛物体的运动是同学们接触到的第一个曲线运动,平抛运动的时间完全由抛出点到落地点的竖直高度确定(在不高的范围内g恒定),与抛出的水平速度无关.但若从斜面的高处或对着斜面抛物,物体的初速度就影响落地点的位置、落地的时间和落地的速度.下面通过典型问题剖析,帮助同学们突破思维障碍,寻到最佳途径.

一、多向思维,求从斜面的高处抛物的时间与速度

例1、如图1所示,斜面倾角为θ,小球从斜面上的A点以初速度水平抛出,设斜面足够长.从抛出开始算起,求:小球何时离开斜面的距离最大?此时小球的速度是多少?

解法一:

  设经过t时间小球离斜面的距离最大,此时小球的速度方向与斜面平行(如图2),则此球的竖直分速度,则,此时小球的速度为

  点评:本解析是抓住了题目的隐含条件——小球瞬时速度与斜面平行时球距斜面最远,然后再按习惯方式把平抛运动沿水平方向和竖直方向分解,这样得到的分运动比较简单.

解法二:

  本题参考面为斜面,因此可把平抛运动沿斜面和垂直斜面方向的分解为:沿斜面向下初速度为、加速度为的匀加速直线运动及垂直斜面方向初速度为、加速度为的匀减速直线运动.当小球在垂直斜面方向的速度减为零时,小球距斜面的距离最大,此过程的时间为,此时小球速度沿斜面向下,

  .

  点评:本题也可以沿水平方向和竖直方向分解,求出两个分位移,再把两个分位移沿斜面和垂直斜面方向分解,求出垂直斜面方向上的两个分量之和,得出位移与时间的函数式,用求极值的方法,得出对应的时间。

解法三:

  经过t时间时,水平分位移为,竖直分位移为,把两个分位移沿斜面和垂直斜面方向分解,设垂直斜面方向上的两个分量之和为

  

  当时,H最大值为,再求出竖直分速度,然后利用速度的合成得出此时小球的速度

  点评:此法运算量较大,但很容易得出一个“副产品”——最大距离H.若用上述两法求最大距离H,非常繁琐,不再赘述了.

二、注重独立性,求对着斜面抛物的速度与高度

例2、如图3所示,在水平地面上固定一倾角θ=37°、表面光滑的斜面体,物体A以=6m/s的初速度沿斜面上滑,同时在物体A的正上方,有一物体B以某一初速度水平抛出。如果当A上滑到最高点时恰好被B物体击中.(A、B均可看作质点,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)求:

  (1)物体B抛出时的初速度

  (2)物体A、B间初始位置的高度差h.

解析:

  (1)当A上滑到最高点时恰好被B物体击中,由运动的独立性原理,平抛物体B在水平方向的速度应等于A在水平方向上的平均速度

  

  (2)物体A上滑过程中,由牛顿第二定律得

  代入数据得

  设经过t时间相撞,由运动学公式代入数据得t=1s,物体A、B间的高度差

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