抛物线运动是ALEVEL物理考点也是不少同学认为的难点,因为它涉及的计算问题会稍显复杂。本文就结合具体题目来和大家聊聊这类ALEVEL物理考点的答题思路,更好地准备一个月后的ALEVEL物理大考。
Alevel物理学习涉及到的知识点与国内的物理学习相比范围也更广,而且紧跟物理学的前沿发展成果,其中包括了力学、材料学、波、电学、光学、电磁场、粒子物理、核物理、天体物理等内容。
ALEVEL物理分为AS和A2(International A2)两个阶段
AS的时候物理需要考Paper1、2、3,A2的时候需要考Paper 4、5。Paper 1是选择题,Paper2、4是大题,Paper 3、5是实验题。相对来说,paper2的ALEVEL物理考点比较困难,因为题目的灵活性比较强,而且需要背的定义概念比较多。
抛物线运动
题目
A ball is launched from the origin with speed 1m/s. Its velocity makes an angle θ above the horizontal. It travels over flat ground and is modelled as a particle moving freely under gravity. (In this question, take g=10m/s2)
A.Find the horizontal and vertical displacement of the particle at time t seconds.
B. Show that the horizontal distant travelled by the particle before it hits the ground is sin2θ/10.
C. Find the value θ for which the horizontal distance travelled is a maximum.
ALEVEL物理考点解析
题目中给出初速度的大小和方向,因此,我们可以将其分解成竖直和水平两个方向的速度即竖直方向vv=1·sin θ,水平方向vh=1·cos θ,竖直方向的运动是一个加速度大小不变(g),方向始终向下的先减速后加速运动,水平方向是一个匀速直线运动,因此两者在运动到抛物线上任何位置,竖直和水平方向上所用的时间是相同的,根据这点是解题的关键。
对于竖直方向,上升和下降两个过程可以看作往复运动,球抛出到达顶端,速度由sinθ匀减速至0,随后向下做匀加速运动,这两个过程,时间相同。运用公式可以直接解出答案。
这部分运用到了数学中的计算方法,可能够证实我们在斜抛物体时,为什么呈45度的时候,抛掷的最远。
Answer
a:
vh=1·cos θ,vv=1·sin θ,since 2gsh=v2-u2 ,u=sin θ-10t,sh=cos θ·t ,sv=sin θ-t2/20
b:
When the ball reaches the peak, in the vertical direction
v=0,u=sinθ, since v-u=-gt, t= sinθ/10
To the horizontal direction, when the ball hits the ground
vh=cosθ,s= vh·2t=cosθ·2· sinθ/10=2sinθ·cosθ/10=sin2θ/10
c:
Since sin2θ∈[-1, 1], When sin2θ=1, the horizontal distance will be maximum,θ=450
对于Projectile Motion,掌握的核心部分知识点是,竖直方向是由自由落体(Free fall)的部分或者变形运动,而水平方向是匀速直线运动(Uniform velocity),两部分的结合,而两者之间衔接的纽带是时间(Time)。
作为拓展这部分题型还可能以抛掷球是否会撞击墙面,子弹射出能否准确击打船体的题型出现,整体分析的思路都是相通的,希望这部分练习同学们能够认真分析。
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