人教版高一上册物理课件《第一章 第4节 自由落体和竖直上抛运动》.ppt

3 3 自由落体和竖直上抛运动自由落体和竖直上抛运动第一章第一章运动的描述运动的描述 匀变速直线运动匀变速直线运动 (2011(2011届届安安徽徽高高三三第第二二次次联联考考)如如图图131所所示示，A、B两两棒棒的的长长均均为为L=1m，A的的下下端端和和B的的上上端端相相距距s=20m.若若A、B同同时时运运动动，A做做自自由由落落体体运运动动，B做做竖直上抛运动，初速度竖直上抛运动，初速度v0=40m/s.求：求：(g取取10m/s2)(1)A、B两棒何时相遇两棒何时相遇 (2)A、B两棒从相遇开始到分离两棒从相遇开始到分离所需的时间所需的时间1.自由落体运动自由落体运动 图图131 点点评评：运运动动学学规规律律具具有有条条件件性性、相相对对性性和和矢矢量量性性利利用用运运动动学学规规律律解解决决运运动动学学问问题题的的一一般般思思路路是是：(1)对对物物体体进进行行运运动动情情况况分分析析，画画出出运运动动过过程程示示意意图图(2)选选择择合合适适的的运运动动学学规规律律，选取正方向，列式求解选取正方向，列式求解 水滴从屋檐自由落下，经过高为1.8m的窗户历时0.2s，若不计空气阻力，g取10m/s2，求屋檐离窗顶的距离.解法1：水滴下落 过程示意图如图所示.设屋 檐O点到窗顶A点间距离为 h，下落时间为t，水滴由 窗户上沿A下落到下沿 B所用时间为t=0.2s，窗户高h=1.8m.根据自由落体位移公式，水滴由O点下落到A点和由O点下落到B点的位移分别为 联立上面两式，应用消元法，消去变量t得 解法2：应用平均速度和匀变速直线运动性质求解.根据匀变速直线运动的性质：在某段时间内的平均速度等于这段时间的中间时刻的瞬时速度，则水滴经过窗口中间时刻的速度应为 设水滴由屋檐下落时间为t时速度为v中，则v中=gt解得 水滴下落至窗顶所用时间为 t=t-0.1s=(0.9-0.1)s=0.8s 则屋檐距窗顶高度为 2.竖直上抛运动 一个氢气球以4m/s2的加速度由静止从地面竖直上升，10s末从气球上面掉下一重物，此重物最高可上升到距地面多高处？此重物从氢气球上掉下后，经多长时间落回地面？(忽略空气阻力，取g=10m/s2)重物的运动过程共分三个阶段：先随气球向上做匀加速直线运动；然后从气球上掉下，此时重物不是自由下落，而是由于惯性继续向上做竖直上抛运动；达到最高点，重物开始做自由落体运动，最后回到地面.如图所示.下面分三个阶段来求解.(1)向上加速阶段：a1=4m/s2，t1=10sv=a1t1=410m/s=40m/s(2)竖直上抛阶段：a2=-10m/s2 v0=v=40m/s上升的高度：所用的时间：所以重物距地面的最大高度为：Hmax=H1+H2=200m+80m=280m (3)自由下落阶段 加速度a3=-10m/s2，下落的高度：H3=280m 下落所用的时间：所以，重物从氢气球上掉下后，落回地面所用的时间为：t=t2+t3=4s+7.48s=11.48s 点点评评：竖竖直直上上抛抛运运动动三三性性：(1)对对称称性性：竖竖直直上上抛抛运运动动的的上上升升阶阶段段和和下下落落阶阶段段具具有有时时间间和和速速度度等等方方面面的的对对称称性性(2)可可逆逆性性：上上升升过过程程的的匀匀减减速速运运动动，可可逆逆向向看看做做初初速速度度为为零零的的匀匀加加速速运运动动来来研研究究(3)整整体体性性：把把上上升升阶阶段段和和下下落落阶阶段段视视为一个匀变速直线运动过程为一个匀变速直线运动过程 原地起跳时，先屈腿下蹲，然后突然蹬地.从开始蹬地到离地是加速过程(视为匀加速)，加速过程中重心上升的距离称为“加速距离”.离地后重心继续上升，在此过程中重心上升的最大距离称为“竖直高度”.现有下列数据：人原地上跳的“加速距离”d1=0.50m，“竖直高度”h1=1.0m；跳蚤原地上跳的“加速距离”d2=0.00080m，“竖直高度”h2=0.10m.假想人具有与跳蚤相等的起跳加速度，而“加速距离”仍为0.50m，则人上跳的“竖直高度”是多少？先要弄清两个运动的状态，在“加速距离”中人和跳蚤的加速度不同，而在“竖直距离”中以相同重力加速度做匀减速运动，因此“加速距离”的末速度决定了“竖直距离”的大小.用a表示跳蚤起跳的加速度，v表示离地时的速度，则对加速过程和离地后上升过程分别有：v2=2ad2 v2=2gh2 若假想人具有和跳蚤相同的加速度a，令v人表示在这种假想下人离地时的速度，H表示与此相应的竖直高度，则对加速过程和离地后上升过程分别有 v人2=2ad1 v人2=2gH 由以上各式可得 3.竖直上抛运动的多解问题 在一竖直的井底，将一物体以大小为21m/s的速度竖直向上抛出，物体冲过井口再落到井口时被某同学接住，在被人接住前1s内物体的位移大小为4m，不计空气阻力，g取10m/s2，试求:(1)物体从抛出到被人接住所经历的时间；(2)竖直井的深度H.当被接住前1s物体位移为向上的x=4m时，则这一秒中间时刻速度为 从抛出到接住的时间为 井的深度为 得x=22m 当被接住前1s内物体位移为向下的x=-4m时，则这一秒中间时刻速度为 从抛出到接住的时间为 井的深度为 得x=18m 点点评评：竖竖直直上上抛抛运运动动的的处处理理方方法法：(1)分分段段法法：上上升升过过程程是是a=-g，v0=0的的匀匀变变速速直直线线运运动动，下下落落阶阶段段是是自自由由落落体体运运动动(2)整整体体法法：将将全全过过程程看看做做是是初初速速为为v0，加加速速度度是是-g的的匀匀变变速速直直线线运运动动，但但必必须须注注意意方方程程的的矢矢量量性性习习惯惯上上取取v0的的方方向向为为正正方方向向，则则vt0时时正正在在上上升升，vt0时时正正在在下下降降；h为为正正时时物物体体在在抛抛出出点点的的上上方方，h为为负负时物体在抛出点的下方时物体在抛出点的下方 (2011(2011届届安安徽徽高高河河中中学学摸摸底底考考试试)某某物物体体以以30m/s的的初初速速度度竖竖直直上上抛抛，不不计计空空气气阻阻力力，g取取10m/s2,5s内物体的内物体的()A路程为路程为25m B位移大小为位移大小为25m，方向向上，方向向上 C速度改变量的大小为速度改变量的大小为10m/s D平均速度大小为平均速度大小为13m/s，方向向上，方向向上 解解析析：初初速速度度30m/s，只只需需要要3s即即可可上上升升到到最最高高点点，位位移移为为h1=302/20m=45m，再再自自由由落落体体2s时时间间，下下降降高高度度为为h2=0.51022m=20m，故故路路程程为为65m，A错错；此此时时离离地地面面高高25m，位位移移方方向向竖竖直直向向上上，B对对；此此时时速速度度为为v=10 2m/s=20m/s，速速度度改改变变量量为为50m/s，C错错；平平均均速速度度为为25m/5s=5m/s，D错错 易易错错题题1：一一高高台台(距距水水面面10m)跳跳水水运运动动员员以以6m/s的的速速度度竖竖直直向向上上跳跳出出，设设起起跳跳时时运运动动员员重重心心在在平平台台以以上上1m高高处处的的O点点，求求运运动动员员(重重心心)离开离开O点点1.6m的运动时间的运动时间(g取取10m/s2)错错解解：v0=6m/s，a=-10m/s2，s=1.6m，根根据公式据公式s=v0t+at2解得解得t有两值，有两值，t1=0.4s，t2=0.8s 错错解解分分析析：自自以以为为对对此此类类运运动动了了如如指指掌掌，觉得已没有必要设正方向觉得已没有必要设正方向 点点评评：物物体体做做直直线线运运动动过过程程中中，位位移移、速速度度、加加速速度度等等均均是是矢矢量量，是是有有方方向向的的要要保保证证不不错错，必必须须养养成成作作图图的的良良好好习习惯惯，设设定定正正方方向向是是必必要要的的，同同向向为为正正，反反向向为为负负标标出出已已知知量量的正负后再代入公式的正负后再代入公式 易易错错题题2：气气球球以以10m/s的的速速度度匀匀速速竖竖直直上上升升，从从气气球球上上掉掉下下一一个个物物体体，经经17s到到达达地地面面求物体刚脱离气球时气球的高度求物体刚脱离气球时气球的高度(g=10m/s2)错错解解分分析析：由由于于同同学学们们对对惯惯性性定定律律理理解解不不深深刻刻，导导致致对对题题中中的的隐隐含含条条件件即即物物体体离离开开气气球球时时具具有有向向上上的的初初速速度度视视而而不不见见误误认认为为v0=0.实实际际物物体体随随气气球球匀匀速速上上升升时时，物物体体具具有有向向上上10m/s的的速速度度当物体离开气球后，物体将做竖直上抛运动当物体离开气球后，物体将做竖直上抛运动 点点评评：在在解解决决运运动动学学的的问问题题过过程程中中，画画运运动动草草图图很很重重要要解解题题前前应应根根据据题题意意画画出出运运动动草草图图草草图图上上一一定定要要有有规规定定的的正正方方向向，否否则则解解决决矢矢量量方方程问题就会出现错误程问题就会出现错误