平抛运动常见题型考点分类总结

平抛运动常见题型考点分类总结-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII平抛运动小结（一）平抛运动的基础知识1. 定义：水平抛出的物体只在重力作用下的运动。

2. 特点：（1）平抛运动是一个同时经历水平向的匀速直线运动和竖直向的自由落体运动的合运动。

（2）平抛运动的轨迹是一条抛物线，其一般表达式为c bx ax y ++=2。

（3）平抛运动在竖直向上是自由落体运动，加速度g a =恒定，所以竖直向上在相等的时间相邻的位移的高度之比为5:3:1::321=s s s …竖直向上在相等的时间相邻的位移之差是一个恒量2gT s s s s I II II III =-=-。

（4）在同一时刻，平抛运动的速度（与水平向之间的夹角为ϕ）向和位移向（与水平向之间的夹角是θ）是不相同的，其关系式θϕtan 2tan =（即任意一点的速度延长线必交于此时物体位移的水平分量的中点）。

3. 平抛运动的规律描绘平抛运动的物理量有0v 、y v 、v 、x 、y 、s 、ϕ、t ，已知这八个物理量中（二）平抛运动的常见问题及求解思路关于平抛运动的问题，有直接运用平抛运动的特点、规律的问题，有平抛运动与圆运动组合的问题、有平抛运动与天体运动组合的问题、有平抛运动与电场（包括一些复合场）组合的问题等。

本文主要讨论直接运用平抛运动的特点和规律来求解的问题，即有关平抛运动的常见问题。

1. 从同时经历两个运动的角度求平抛运动的水平速度求解一个平抛运动的水平速度的时候，我们首先想到的法，就应该是从竖直向上的自由落体运动中求出时间，然后，根据水平向做匀速直线运动，求出速度。

[例1] 如图1所示，某人骑摩托车在水平道路上行驶，要在A 处越过m x 5=的壕沟，沟面对面比A 处低m h 25.1=解析：在竖直向上，摩托车越过壕沟经历的时间s s g h t 5.01025.122=⨯==在水平向上，摩托车能越过壕沟的速度至少为s m s m t x v /10/5.050===2. 从分解速度的角度进行解题对于一个做平抛运动的物体来说，如果知道了某一时刻的速度向，则我们常常是“从分解速度”的角度来研究问题。

[例2] 如图2甲所示，以9.8m/s 的初速度水平抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角θ为︒30的斜面上。

可知物体完成这段飞行的时间是（ ）A.s 33 B.332s C. s 3 D. s 2解析：t x y 示）。

根据平抛运动的分解可知物体水平向的初速度是始终不变的，所以0v v x =；又因为t v 与斜面垂直、y v 与水平面垂直，所以t v 与y v 间的夹角等于斜面的倾角θ。

再根据平抛运动的分解可知物体在竖直向做自由落体运动，那么我们根据y v gt =就可以求出时间t 了。

则yxv v =θtan 所以s m s m v v v x y /38.9/318.930tan tan 0==︒==θ，根据平抛运动竖直向是自由落体运动可以写出：gt v y =，所以s gv t y 38.938.9===，所以答案为C 。

3. 从分解位移的角度进行解题对于一个做平抛运动的物体来说，如果知道了某一时刻的位移向（如物体从已知倾角的斜面上水平抛出，这个倾角也等于位移与水平向之间的夹角），则我们可以把位移分解成水平向和竖直向，然后运用平抛运动的运动规律来进行研究问题（这种法，暂且叫做“分解位移法”）[例3] 在倾角为α的斜面上的P 点，以水平速度0v 向斜面下抛出一个物体，落在斜面上的Q 点，证明落在Q 点物体速度α20tan 41+=v v 。

解析：设物体由抛出点P 运动到斜面上的Q 点的位移是l ，所用时间为t ，则由“分解位移法”可得，竖直向上的位移为αsin l h =；水平向上的位移为αcos l s =。

又根据运动学的规律可得 竖直向上221gt h =，gt v y = 水平向上t v s 0=则002221tan v v t v gt s h y ===α，αtan 20v v y =所以Q 点的速度α20220tan 41+=+=v v v v y[例4] 如图3右抛出两个小球A 和B 计空气阻力，则A 和B图3解析：︒37和︒53都是物体落在斜面上后，位移与水平向的夹角，则运用分解位移的法可以得到002221tan v gtt v gtx y ===α 所以有01237tan v gt =︒同理02253tan v gt =︒ 则16:9:21=t t 4. 从竖直向是自由落体运动的角度出发求解在研究平抛运动的实验中，由于实验的不规，有多同学作出的平抛运动的轨迹，常常不能直接找到运动的起点（这种轨迹，我们暂且叫做“残缺轨迹”），这给求平抛运动的初速度带来了很大的困难。

为此，我们可以运用竖直向是自由落体的规律来进行分析。

[例5] 某一平抛的部分轨迹如图4解析：A 与B 、B 与C 的水平距离相等，且平抛运动的水平向是匀速直线运动，可设A 到B 、B 到C 的时间为T ，则T v x x 021==，又竖直向是自由落体运动， 则212gT y y y =-=∆代入已知量，联立可得：g b c T -=bc ga v -=0 5. 从平抛运动的轨迹入手求解问题[例6] 从高为H 的A 点平抛一物体，其水平射程为s 2，在A 点正上高为2H 的B 点，向同一向平抛另一物体，其水平射程为s 。

两物体轨迹在同一竖直平面且都恰好从同一图5解析：本题如果用常规的“分解运动法”比较麻烦，如果我们换一个角度，即从运动轨迹入手进行思考和分析，问题的求解会很容易，如图5所示，物体从A 、B 两点抛出后的运动的轨迹都是顶点在y 轴上的抛物线，即可设A 、B 两程分别为c bx ax y ++=2，c x b x a y '+'+'=2则把顶点坐标A （0，H ）、B （0，2H ）、E （2s ，0）、F （s ，0）分别代入可得程组⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-=+-=Hx s H y H x s H y 2242222，这个程组的解的纵坐标H y 76=，即为屏的高。

6. 灵活分解求解平抛运动的最值问题[例7] 如图6所示，在倾角为θ的斜面上以速度0v 水平抛出一小球，该斜面足够长，则从抛出开始计时，经过多长时间小球离开斜面的距离的达到最大，最大距离为多少？解析：复杂一些，但易将物体离斜面距离达到最大的物理本质凸显出来。

取沿斜面向下为x 轴的正向，垂直斜面向上为y 轴的正向，如图6所示，在y 轴上，小球做初速度为θsin 0v 、加速度为θcos g -的匀变速直线运动，所以有θθcos 2)sin (202gy v v y -=- ①t g v v y θθcos sin 0-=- ②当0=y v 时，小球在y 轴上运动到最高点，即小球离开斜面的距离达到最大。

由①式可得小球离开斜面的最大距离θθcos 2)sin (20g v y H ==当0=y v 时，小球在y 轴上运动到最高点，它所用的时间就是小球从抛出运动到离开斜面最大距离的时间。

由②式可得小球运动的时间为θtan 0gv t = 7. 利用平抛运动的推论求解推论1：任意时刻的两个分速度与合速度构成一个矢量直角三角形。

[例8] 从空中同一点沿水平向同时抛出两个小球，它们的初速度大小分别为1v 和2v ，初解析：设两小球抛出后经过时间t ，它们速度之间的夹角为︒90，与竖直向的夹角分别为α和β，对两小球分别构建速度矢量直角三角形如图7所示，由图可得1cot v gt=α和gtv 2tan =β 又因为︒=+90βα，所以βαtan cot =，由以上各式可得gtv v gt 21=，解得211v v gt =推论2：任意时刻的两个分位移与合位移构成一个矢量直角三角形 推论3：平抛运动的末速度的反向延长线交平抛运动水平位移的中点。

证明：设平抛运动的初速度为0v ，经时间t 后的水平位移为x ，如图10所示，D 为末速度反向延长线与水平分位移的交点。

根据平抛运动规律有水平向位移t v x 0= 竖直向gt v y =和221gt y =由图可知，∆DE v 0x[例10] 如图11点以初速度0v 从三角形木块的顶点上水平抛出，求在运动过程中该质点距斜面的最远距离。

解析：时末速度的向与初速度向成θ角。

如图12所示，图中A 为末速度的反向延长线与水平位移的交点，AB 即为所求的最远距离。

根据平抛运动规律有：gt v y =，t v x 0=和θtan 0=v v y由上述推论推论4t 平向的夹角为β，则有βαtan 2tan =证明：如图13，设平抛运动的初速度为0v ，经时间t 后到达A 点的水平位移为x、速度为t v ，如图所示，根据平抛运动规律和几关系：在速度三角形中00tan v gt v v y==α，在位移三角形中00222tan v gtt v gt x y ===β 由上面两式可得αtan[例11] 一质量为m 若物体到达B 点时的动能为35J ，试求小物体抛出时的初动能为多大（ 不计运动过程中的空气阻力）解析：由题意作出图14332tan =α 由三角知识可得213cos =α，又因为αcos 0v v t =，所以初动能J E mv E kB kA 152192120=== [例12] 如图15所示，从倾角为θ斜面足够长的顶点A ，先后将同一小球以不同的初速度水平向右抛出，第一次初速度为1v ，球落到斜面上前一瞬间的速度向与斜面的夹角为1α，第二次初速度2v12v v >，试比较1α和2α的大小。

解析：根据上述关系式结合图中的几关系可得θθαtan 2)tan(=+所以θθα-=)tan 2arctan(此式表明α仅与θ有关，而与初速度无关，因此21αα=，即以不同初速度平抛的物体落在斜面上各点的速度向是互相平行的。

推论5：平抛运动的物体经时间t 后，位移s 与水平向的夹角为β，则此时的动能与初动能的关系为)tan 41(20β+=k kt E E证明：设质量为m 的小球以0v 的水平初速度从A 点抛出，经时间t 到达B 点，其速度t v 与水平向的夹角为α，根据平抛运动规律可作出位移和速度的合成图，如图16所示。

图16由上面推论4可知βαtan 2tan =，从图16中看出βαtan 2tan 00v v v y ==小球到达B 点的速度为β20220tan 41+=+=v v v v y t所以B 点的动能为)tan 41(21212202β+==mv mv E t kB )tan 41(20β+=k E [例13] 如图17所示，从倾角为︒30的斜面顶端平抛一个物体，阻力不计，物体的初动能为9Jv 0v tA B v 0θ解析：时末速度的向与初速度向成︒30角，如图17所示由βαtan 2tan =可得αβtan 21tan =所以当物体距斜面的距离最远时的动能为J J E E k kt 12)30tan 1(9)tan 41(220=︒+⨯=+=β根据物体在做平抛运动时机械能守恒有J J E E k p 3)912(=-=∆=∆即重力势能减少了3J【模拟试题】1. 关于曲线运动，下列叙述正确的是（ ）A. 物体之所以做曲线运动，是由于物体受到垂直于速度向的力（或者分力）的作用B. 物体只有受到一个向不断改变的力，才可能做曲线运动C. 物体受到不平行于初速度向的外力作用时，物体做曲线运动D. 平抛运动是一种匀变速曲线运动2. 关于运动的合成，下列说法中正确的是（ ）A. 合速度的大小一定比每个分速度的大小都大B. 合运动的时间等于两个分运动经历的时间C. 两个匀速直线运动的合运动一定也是匀速直线运动D. 只要两个分运动是直线运动，合运动一定也是直线运动3. 游泳运动员以恒定的速率垂直河岸横渡，当水速突然增大时，对运动员横渡经历的路程、时间发生的影响是（ ）A. 路程增加、时间增加B. 路程增加、时间缩短C. 路程增加、时间不变D. 路程、时间均与水速无关4. 从同一高度、同时水平抛出五个质量不同的小球，它们初速度分别为v 、v 2、v 3、v 4、v 5。