运动分类

S|||S||S||SI

gT2

）向和位移向（与水平向之间

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yax2bxc。

（3）平抛运动在竖直向上是自由落体运动，加速度ag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6:S2:S31:3:5…竖直向上在相等的时间相邻的位移之差是一个恒量

（4）在同一时刻，平抛运动的速度（与水平向之间的夹角为

的夹角是）是不相同的，其关系式tan2tan（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v0

、vy

、v、x、y、S、、t，已知这八个物理量中的任意两个,

可以求出其它六个。

运动分类加速度速度位移轨迹

分运动

x向

0v°xvot直线

y向ggt1.2y-gt直线

合运动大小g

1-------------------------

抛物线Jv：(gt)2J(vot)2(fgt2)2

与x向的

夹角

90

tan型

vo

tan巫

2vo

2

叫0.5s

10

（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x5m的壕沟，沟面对面比A

处低h1.25m，摩托车的速度至少要有多大？

O>----------------8

丄「门X

--------A-

P

解析：在竖直向上，摩托车越过壕沟经历的时间

在水平向上，摩托车能越过壕沟的速度至少为

x5

m/s10m/s

t0.5

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，垂直地撞在倾角为

30的斜面上。可知物体完成这段飞行的时间是（)

A.B.

D.2s

30

30°

Vy

Vx

Vt

Vx

Vy

所以Vy

Vx

ta

Vo

tan

9.8—

m/s9.8、、3m/s，根据平抛运动竖直向是自由落体运动可

1

以写出：Vy

Vygt,所以t

g

9.83

9.8

3s，所以答案为Co

解析：先将物体的末速度Vt分解为水平分速度VX

和竖直分速度Vy（如图2乙所示）。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VXV0

；又因为Vt与斜面垂直、Vy与

水平面垂直，所以Vt与Vy间的夹角等于斜面的倾角。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Vygt就可以求出时间t了。则tan

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］在倾角为的斜面上的P点，以水平速度V0向斜面下抛出一个物体，落在斜面上的Q点,

甲

30的斜面上。可知物体完成这段飞行的时间是（)

证明落在Q点物体速度Vv014tan2。

可得，竖直向上的位移为hIsin

;水平向上的位移为s

ICOS。

竖直向上

h1gt2，Vygt

水平向上sVot

则tan

1+2gt

h2

sVot2vo

vy2v0tan

所以Q点的速度v.v：v：

2

Vo.14

同理tan53则t1:t29:16

解析：设物体由抛出点P运动到斜面上的Q点的位移是I，所用时间为t，则由“分解位移法”

又根据运动学的规律可得

［例4］如图3所示，在坡度一定的斜面顶点以大小相同的速度Vo同时水平向左与水平向右抛出两个

小球A和B，两侧斜坡的倾角分别为37和53，小球均落在坡面上，若不计空气阻力，则A和B

两小球的运动时间之比为多少？

AB

V0_V0

/X

Z37°

图3

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

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tan

1t2

-2坐所以有tan37丛

xv°t2v02v0

gt2

2V0

代入已知量，联立可得：T

Voa

可设

yigT2

的B点，向同一向平

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所示，已知x1x2a，y1b，y2c，求v0

。

1■

1X11X21

r-十t

■--—bY1

A|%||

----十一Bt一

-1

y21丨l1

11'1

____丄__［一」

11Cl

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,

到C的时间为T,则人X2v°T，又竖直向是自由落体运动，贝Uyy

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2S，在A点正上高为2H

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屏的顶端擦过，求屏的

高度。

1Y

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

F（s，0）分别代入可得程组

H2

4S^x

2H2厂

xs

H

，这个程组的解的纵坐标

2Hy6H，即为屏的高。

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

yax2bxc，yax2bxc

则把顶点坐标A（0，H）、B（0，2H）、E（2S，0）、

6.灵活分解求解平抛运动的最值问题［例7］如图6所示，在倾角为的斜面上以速度V。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：将平抛运动分解为沿斜面向下和垂直斜面向上的分运动，虽然分运动比较复杂一些，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v0sin、加速度为geos的匀变速直线运动，所以有

22

Vy（voSin）2gyeos①

vyv0singeost②

当vy0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Hy2geos

（v°sin）2

_L

当Vy0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

V0

距离的时间。由②式可得小球运动的时间为t—tan

g

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，

求经过多长时间两小球速度之间的夹角为90?

v

2y

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和

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cot°和tan业

Vigt

又因为90，所以cottan，由以上各式可得-，解得t—V

1

V

2Vigtg

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Vo，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XV0t

12

竖直向vygt和ygty2

小V

0DE—x

由图可知，ABC与ADE相似，则-，联立以上各式可得DE-

Vyy2

该式表明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。

，位移S与水平向的夹角

图10

［例10］如图11所示，与水平面的夹角为的直角三角形木块固定在地面上，有一质点以初速度v0

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。

O

V0

e

F尹h声hh尹尹■■■■F

图11

解析：当质点做平抛运动的末速度向平行于斜面时，质点距斜面的距离最远，此时末速度的向

与初速度向成角。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

一vy

的最远距离。根据平抛运动规律有：Vygt，xv0t和-tan

V。

x

由上述推论3知OA，据图9中几关系得ABAOsin

2

由以上各式解得AB%tanSin

，即质点距斜面的最远距离为

V

°

tan

创

2g2g

推论4:平抛运动的物体经时间t后，其速度Vt与水平向的夹角为

为，则有tan2tan

证明：如图13，设平抛运动的初速度为Vo，经时间t后到达A点的水平位移为x、速度为Vt，

图12

在速度

三角形

中tan

V

y§，在位移三角形中tan

VoVo

x2v0t2v0

2

［例11］一质量为m的小物体从倾角为30的斜面顶点A水平抛出，落在斜面上

B点，若物体到达

如图所示，根据平抛运动规律和几关系:

O

x

s

y

——-A

饥♦|V0

vy_____vt

1

图13

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）

V0A

V0B

0

VtVy

图14

解析：由题意作出图

14，根据推论4可得,ta2ta

2tan30，所以tan

由三角知识可得cos，又因为Vt

v0129

，所以初动能EkAmV0EkB15J

cos221

［例12］如图15所示，从倾角为

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V1，球落到斜面上前一瞬间的速度向与斜面的夹角为1，第二次初速度V2，

球落在斜面上前一瞬间的速度向与斜面间的夹角为2，若V2V1

，试比较

1

和

2

的大小。

图15

解析：根据上述关系式结合图中的几关系可得tan()2tan

所以arctan(2tan)

此式表明仅与有关，而与初速度无关，因此12，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，则此时的动能与初动能的关

2

系为EktEko(14tan)

证明：设质量为m的小球以vo的水平初速度从A点抛出，经时间t到达B点，其速度vt与水平向的夹角

为，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tan2tan，从图16中看出vyv0tan2v0tan

小球到达B点的速度为vtJv；v：v^-14tan2

121222

所以B点的动能为EkBmvtmvo(14tan)Eko(14tan)

22

［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9J。当

物体与斜面距离最远时，重力势能减少了多少焦耳?

vt

9

图17

当物体做平抛运动的末速度向平行于斜面时，物体距斜面的距离最远，此时末速度的向

Ek0(14tan2)9(1tan230)J12J

Ek(129)J3J

解析：

与初速度向成30角，如图17所示

1由tan2tan可得tantan

2

所以当物体距斜面的距离最远时的动能为Ekt

根据物体在做平抛运动时机械能守恒有Ep

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

B.路程增加、时间缩

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、2v、3v、4v、5v。

在小球落地前的某个时刻，小球在空中的位置关系是

A.

五个小球的连线为一条直线，且连线与水平地面平行

B.

五个小球的连线为一条直线，且连线与水平地面垂直

C.

5

A.

C.

D.

如图

五个小球的连线为一条曲线

1所示，在匀速转动的圆筒壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止。则

物体受到4个力的作用

B.

物体所受向心力是物体所受的重力提供的

物体所受向心力是物体所受的弹力提供的

D.

物体所受向心力是物体所受的静摩擦力提供的

6.一物体做平抛运动，在两个不同时刻的速度分别为Vi和V2，时间间隔为t，那么(

和V2的向一定不同

B.若V2是后一时刻的速度,

则ViV2

C.由Vi到V2的速度变化量

V的向一定竖直向下

D.由Vi

V的大小为gt

7.一个物体在光滑水平面

五个小球的连线为一条直线，且连线与水平地面既不平行，也不垂直

上以初速度V做曲线运动，已知物体在运动过程中只受到水平恒力的作

用，其运动轨迹如图2所示，那么，物体在由M点运动到N点的过程中，速度大小的变化情况是

A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大后减小D.先减小后增大

8.以下关于物体运动的几个论述，其中正确的是（）

A.物体做匀速圆运动的期一定与线速度成反比

B.物体做匀速圆运动的期一定与角速度成反比

C.不计空气阻力，水平抛出的物体的运动是匀变速运动

D.汽车关闭发动机后，继续滑行时的加速度向与速度向相同

9.如图3所示，在河岸上用细绳拉船，为了使船匀速靠岸，拉绳的速度必须是（）

A.加速拉B.减速拉C.匀速拉D.先加速后减速

F

■■.

7、1

图3

10.将甲、乙、丙三个小球同时水平抛出后落在同一水平面上，已知甲和乙抛射点的高度相同，

乙和丙抛射速度相同，下列判断中正确的是（）

A.甲和乙一定同时落地B.乙和丙一定同时落地

C.甲和乙水平射程一定相同D.乙和丙水平射程一定相同

11.一辆汽车的质量为M，当它通过拱形桥时，可能因为速度过快而飞离桥面，导致汽车失去控

制。所以为了车车外人的安全，我们应该限制汽车的车速。这辆汽车要想安全通过拱形桥，在桥顶

处车速不应该超过__________。（已知拱形桥的曲率半径为R）

1

12.如图4所示，圆弧形轨道AB是在竖直面的圆，在B点，轨道的切线是水平的，一物体自

4

A点滑下，到达B点时的速度为2.8m/s，已知轨道半径为0.4m，则在小球刚到达B点时的加速度

大小为______m/s2，刚滑过B点时的加速度大小为__________m/s2。

遇到障碍物停下来，小球将做

运动。此刻轻绳受到小球的拉力大小为

为物体运动一段时间后的位置，根据如图

5所示，求出物体做平抛运动的初速度为m/s。

2

(g10m/s

15.如图6所示，有一倾角为30光滑斜面，斜面长l10m，一小球从斜面顶端以10m/s的速

度在斜面上沿水平向抛出，求:

（1）小球沿斜面滑到底端时水平位移；（2）小球到达斜面底端时的速度大小。（g2

10m/s2)

AO

...............*(lr

13.一根长为I的轻绳悬吊着一个质量为m的物体沿着水平向以速度v做匀速直线运动，突然悬点

2

(g9.8m/s)

14.某同学在做“研究平抛物体运动”的实验中，忘记了记录小球做平抛运动的起点位置

16.如图7所示，在竖直面有一个半径为R的光滑圆轨道，一个质量为m的小球在圆轨道上做圆运动且

恰能通过最高点C,求：

（1）小球在最低点A的速度大小；（2）小球在最低点A时对轨道的压力。

一一一1一

17.如图8所示，在竖直平面固定着光滑的一圆弧槽，它

的末端水平，上端离地面高H，—个小

4

球从上端无初速下滑，问圆弧槽的半径R为值时小球的水平射程最大？求此水平射程。

图8

18.如图9所示，一个光滑圆筒直立于

水平桌面上，圆筒的直径为I。一条长也为I的细绳一端固

定在圆筒中心轴线上的0点，另一端拴一质量为m的小球。当小球以速率v绕中心轴线00在水

平面做匀速圆运动时（小球和绳在图中都没有画出），求:

(1)当v'1gl时，绳对小球的拉力；（2）

LR

【试题答案】

9.B10.A

2

—v

II..Rg12.19.6;9.813.圆；mgm14.2.0

15.(1)s20m(2)14.1m/s

16.(1).5Rg(2)6mg

17.

R

H

时，S有取大值；S

H

2

18.(1)

FT1.09mg(2)FT1.15mg