一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示.水平台面的长和宽分别为L1和L2,中间球网高度为.发射机安装于台面左侧边缘的中点,能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球,发射点距台面高度为3h.不计空气的作用,重力加速度大小为.若乒乓球的发射速率为v在某范围内,通过选择合适的方向,就能使乒乓球落到球网右侧台面上,则v的最大取值范围是()
A.
B.
C.
D.
D
【解析】
发射机无论向哪个方向水平发射,乒乓球都是平抛运动,竖直高度决定了运动的时间,水平方向匀速直线运动,水平位移最小即沿中线方向水平发射恰好过球网,此时从发球点到球网,下降高度为,水平位移大小为,可得运动时间对应的最小初速度.水平位移最大即斜向对方台面的两个角发射,根据几何关系此时的位移大小为,所以平抛的初速度,对照选项D对.
【考点定位】曲线运动
【方法技巧】平抛运动一定要和实际情况相结合,题目中,最小的水平位移一定要保证越过球网.
平抛运动的定义:
将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动,叫做平抛运动。
平抛运动的特性:
以抛出点为坐标原点,水平初速度V0,竖直向下的方向为y轴正方向,建立如图所示的坐标系,在该坐标系下,对任一时刻t:
①位移
分位移(水平方向),(竖直方向);
合位移,(φ为合位移与x轴夹角)。
②速度
分速度(水平方向),Vy=gt(竖直方向);
合速度,(θ为合速度V与x轴夹角)。
③平抛运动时间:(取决于竖直下落的高度)。
④水平射程:(取决于竖直下落的高度和初速度)。
类平抛运动:
(1)定义当物体所受的合外力恒定且与初速度垂直时,物体做类平抛运动。
(2)类平抛运动的分解方法
①常规分解法:将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向(即沿合力的方向)的匀加速直线运动,两分运动彼此独立,互不影响,且与合运动具有等时性。
②特殊分解法:对于有些问题,可以过抛出点建立适当的直角坐标系,将加速度分解为,,初速度分解为,然后分别在x、y方向上列方程求解。
(3)类平抛运动问题的求解思路
根据物体受力特点和运动特点判断该问题属于类平抛运动问题——求出物体运动的加速度——根据具体问题选择用常规分解法还是特殊分解法求解。
(4)类抛体运动
当物体在巨力作用下运动时,若物体的初速度不为零且与外力不在一条直线上,物体所做的运动就是类抛体运动。
在类抛体运动中可采用正交分解法处理问题,基本思路为:
①建立直角坐标系,将外力、初速度沿这两个方向分解。
②求出这两个方向上的加速度、初速度。
③确定这两个方向上的分运动性质,选择合适的方程求解。
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