收集一第3讲自由落体运动和竖直上抛运动.ppt

《收集一第3讲自由落体运动和竖直上抛运动.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《收集一第3讲自由落体运动和竖直上抛运动.ppt（32页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第 3 讲自由落体运动和竖直上抛运动,考点 1,自由落体运动规律,1自由落体运动 (1)定义：物体仅在_作用下从_开始下,落的运动,静止,零,匀加速,(2)实质：初速度为_的_直线运动,重力,2自由落体运动的加速度(重力加速度),相同,(1)特点：在同一地点，一切物体做自由落体运动中的加速 度都_，这个加速度叫重力加速度，用 g 表示 (2)大小：在地球表面上不同的地方，重力加速度的大小是 不同的，它随纬度的升高而_，随海拔的升高而 _无特殊说明，g 一般取_m/s2；粗略计算时，,g 可取_m/s2.,增大,减小,9.8,10,(3)方向：_.,竖直向下,3自由落体运动规律,gt,2gh,(

2、1)vt_，h_， _. (2)所有匀变速直线运动的推论，包括初速度为零的比例式 结论，都适用于自由落体运动 4研究自由落体运动的方法 (1)理想化方法：从最简单、最基本的情况入手，抓住影响 运动的主要因素，去掉次要的非本质因素的干扰理想化是研 究物理问题常用的方法之一,(2)根据理想化方法建立自由落体运动模型：当物体所受重 力远大于空气阻力时，空气阻力就可以忽略不计，物体近似看 成仅受重力作用，这时的自由下落的运动就当成是自由落体运 动,【跟踪训练】 1(池州2013 届月考)一块石头从楼房阳台边缘向下做自 由落体运动把它在空中运动的总时间分为相等的三段，如果 它在第一段时间内的位移是 1.

3、2 m，那么它在第三段时间内的位,移是(,),C,A1.2 m,B3.6 m,C6.0 m,D10.8 m,解析：自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动，根 据特殊推论，它第t、第 2t、第 3t、第 nt 时间内的位移之 比为 135n2(n1)2.所以第一段时间内和第三段时 间内的位移之比为 15，可得第三段时间内的位移为1.25 m 6.0 m.,D,考点 2,竖直上抛运动规律,1竖直上抛运动：把物体以一定初速度 v0 沿着竖直方向 向上抛出，仅在_作用下物体所做的运动,2竖直上抛运动规律 (1)vt_. (2)s_. (3)v2t v20_.,v0gt,(4)两个特征量：最大高度 h

4、_；从抛出到落回,抛出点的运动时间 t_.,重力,2gh,3两种处理办法,匀减速,自由落体,(1)分段法：上升阶段看做末速度为零，加速度大小为 g 的 _直线运动，下降阶段为_运动 (2)整体法：从整体来看，运动的全过程加速度大小恒定且 方向与初速度 v0 方向始终相反，因此可以把竖直上抛运动看做 是一个统一的匀减速直线运动这时取抛出点为坐标原点，初,速度 v0 方向为正方向，则 a_.,g,2v0,4竖直上抛运动上升和下降(落回原处)的两个过程互为逆,运动，具有_性有下列结论：,对称,(1)物体从某点出发上升到最高点的时间与从最高点落回 到出发点的时间相等即 t上t下_.所以，从某点抛出后,

5、又回到同一点所用的时间为 t,g,.,(2)上升时的初速度 v0 与落回到出发点的速度 v 等值反向， 即 vv0 .,【跟踪训练】 3(2012 年上海卷)小球每隔 0.2 s 从同一高度抛出，做初 速为 6 m/s的竖直上抛运动，设它们在空中不相碰g 取10 m/s2，,第 1 个小球在抛出点以上能遇到的小球个数为(,),C,A三个,B四个,C五个,D六个,解析：第一个小球从抛出到落地所用时间 t,2v g,1.2 s，在,这段时间内，空中已抛出了六个小球，第七个小球刚好要抛出， 这样第 1 个小球与空中的其他 5 个小球都会相遇，因此选 C.,4系有一重物的气球，以 4 m/s 的速度匀

6、速上升，当离地 9 m 时，绳断了，求重物的落地时间(取 g10 m/s2),解：解法一,把重物的运动过程分成上升和自由下落两个,阶段处理,解法二,全过程按匀变速运动处理,设竖直向上为正方向，则 ag，绳断后，重物做竖直上 抛运动的出发点以下位移为负,热点 1,自由落体运动规律的应用,【例 1】(2011 年重庆卷)某人估测一竖直枯井深度，从井口 静止释放一石头并开始计时，经 2 s 听到石头落地声，由此可知,井深约为(不计声音传播时间，取 g10 m/s2)(,),B,A10 m,B20 m,C30 m,D40 m,【触类旁通】,1(2010 年惠州三模)在游乐场中，有一种大型游戏机叫 “跳

7、楼机”参加游戏的游客被安全带固定在座椅上，由电动 机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面 40 m 高处，然后由静 止释放.为研究方便，可以认为座椅沿轨道做自由落体运动.1.2 s 后，开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动，且下落到离地面 4 m 高处时速度刚好减小到零然后再让座椅以相当缓慢的速 度稳稳下落，将游客送回地面(取 g10 m/s2)求：,(1)座椅在自由下落结束时刻的速度是多大？ (2)座椅在匀减速阶段的时间是多少？,解：(1)设座椅在自由下落结束时刻的速度为 v，下落时间 t11.2 s,由 vgt1 得 v12 m/s.,(2)设座椅自由下落和匀减速运动的总高度为 h,总时间为t

8、，,座椅匀减速运动的时间为 t2.,所以 h(404) m36 m,热点 2,“对称法”在竖直上抛运动中的应用,方法简介：对称法就是利用给定物理问题在结构上的对称 性或物理过程在空间 、时间上的对称性来分析、处理物理问题 的一种科学的思维方法 在竖直上抛运动的上升阶段和下降阶段，速度、时间都具 有对称性，分析问题时，注意利用对称性如上升、下落经过 同一位置时的速度大小相等、方向相反；从该位置到最高点的 上升时间与从最高点落回该位置的时间相等,面 h 处由静止释放，两球恰在 处相遇(不计空气阻力).则(,【例 2】(2011 年山东卷)如图 131 所示，将小球 a 从地 面以初速度 v0 竖直

9、上抛的同时,将另一相同质量的小球 b 从距地,),h 2 A两球同时落地 B相遇时两球速度大小相等 C从开始运动到相遇，球 a 动能的减少量等 于球 b 动能的增加量 D相遇后的任意时刻，重力对球 a 做功功,率和对球 b 做功功率相等,图 131,审题突破：利用竖直上抛运动的上升阶段和下降阶段具有 运动的对称性，抓住两球的质量、加速度和相遇时运动时间都 相同等条件，应用竖直上抛运动规律、自由落体运动规律、动 能定理和功率等知识解题,同类延伸：高中物理阶段我们碰到的对称问题很多，如斜 抛运动过程的对称、电路的对称、图象的对称、粒子在电场或 磁场中运动的对称以及弹簧振子振动过程的对称等等,答案：

10、C,【触类旁通】 2(双选，2010 年茂名二模)关于竖直上抛运动，以下说法,正确的是(,),A上升过程的加速度大于下降过程的加速度 B当物体到达最高点时处于平衡状态 C从抛出点上升到最高点的时间和从最高点回到抛出点 的时间相等 D抛出时的初速度大小等于物体回到抛出点时的速度大 小,解析：竖直上抛运动只受到重力作用，全过程加速度大小 恒定，故 A 错误；最高点虽然速度为零，但加速度不为零，不 是平衡状态，故 B 错误；根据运动的对称性，从抛出点上升到 最高点的时间和从最高点回到抛出点的时间相等，上升时的初 速度与落回抛出点的速度等值反向，故 C、D 正确,答案：CD,易错点 1,机械套用自由落

11、体运动公式,【例 1】一个物体从塔顶落下，在到达地面前最后一秒内,通过的位移为整个位移的,9 25,，求塔高(取 g10 m/s2),错解分析：设塔高为 H.因为物体从塔顶落下，做自由落体,解得 H13.9 m.,正确解析：根据题意画出运动草图，如图 132 所示 物体从塔顶落到地面所经历时间为t，通过的位移为H，物体在 t1 秒内的位移为 h.因为 v00，则有,由解得 H125 m.,图 132,指点迷津：解决匀变速直线运动问题时，对整体与局部、 局部与局部过程相互关系的分析，是解题的重要环节物体从 塔顶落下时，对整个过程而言是初速度为零的匀加速直线运动， 而对部分最后一秒内物体的运动则不

12、能视为初速度为零的匀加 速直线运动因为最后一秒内的初始时刻物体具有一定的初速 度，由于对整体和部分的关系不清，导致物理规律用错，形成 错解如本题初位置记为 A 位置，t1 秒时记为 B 位置，落地 点记为 C 位置(如图 132 所示)不难看出既可以把BC 段看 成是整体过程 AC 与局部过程 AB 的差值，也可以把BC 段看做 是物体以初速度vB 和加速度 g 向下做为时 1 s 的匀加速运动， 而 vB 可看成是局部过程 AB 的末速度这样分析就会发现其中,一些隐含条件，使得求解准确,【纠错强化】,1某宇航员在一星球上高 32 m 处自由释放一重物，测得 最后 1 s 的路程为 14 m，

13、求重物的下落时间和该星球表面的重 力加速度,解：设重物的下落时间为t，该星球表面的重力加速度为a，,H32 m，最后 1 s 的路程为 h14 m，根据题意得,故重物下落时间为 4 s，该星球表面的重力加速度为4 m/s2.,易错点 2,从物体上脱离的惯性问题,【例 2】气球以 10 m/s 的速度匀速竖直上升，从气球上掉 下一个物体，经 17 s 到达地面求物体刚脱离气球时气球的高 度(取 g10 m/s2),错解分析：物体从气球上掉下来到达地面这段距离即为物 体脱离气球时气球的高度 所以物体刚脱离气球时，气球的高度为 1445 m.,正确解析：本题既可以将整个过程作为整体处理也可以分,段处

14、理,解法一：将物体的运动过程视为匀变速直线运动根据题 意画出运动草图(如图 133)规定方向向下为正，则,v010 m/s，g10 m/s2,即物体刚掉下时气球离地 1275 m.,解法二：如图 1 3 3 所示，将物体的运动过程分为 ABC 和CD 两段来处理.ABC为竖直上抛运动,CD 为竖直下抛运动 在 ABC 段，根据竖直上抛规律可知 此阶段运动时间为,图 133,指点迷津：由于对惯性定律理解不深刻，导致对题中的隐 含条件即物体离开气球时具有向上的初速度视而不见，误认为 v00.实际物体随气球匀速上升时，物体具有向上的速度；当物 体离开气球时，由于惯性物体继续向上运动一段距离，在重力

15、作用下做匀变速直线运动在解决运动学问题的过程中，画运 动草图很重要解题前应根据题意画出运动草图，草图上一定 要有规定的正方向，否则用矢量方程解决问题时就会出现错误,【纠错强化】,2气球下挂一重物,以 v010 m/s 匀速上升,当到达离地高 h175 m 处时,悬挂重物的绳子突然断裂，那么重物经多少时间 落到地面？落地时的速度多大？(空气阻力不计，取 g10 m/s2),上升绳子突然断裂后，重物不会立即下降，将保持原来的速 度做竖直上抛运动，到最高点后再自由下落从绳子断裂开始 计时，经时间 t 后物体落到地面，规定初速度方向为正方向， 则物体在时间 t 内的位移 h175 m，则有,解：这里的研究对象是重物，原来它随气球以速度 v0 匀速,得 t22t350,解得 t7 s 或 t5 s(舍去) 所以重物的落地速度为,vtv0gt(10107) m/s60 m/s,其负号表示方向向下，与初速度方向相反,