竖直上抛和竖直下抛运动.pptx
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1、竖直上抛运动竖直上抛运动匀减速直线运动匀减速直线运动规律:遵守匀变速直线运动的规律规律:遵守匀变速直线运动的规律 第1页/共37页 由上述公式可知:由上述公式可知:1 1)最高点的瞬时速度)最高点的瞬时速度t t=0=0,加速度仍为加速度仍为g g,从抛出到从抛出到最大高度的时间和上升高度为最大高度的时间和上升高度为 t=t=0 0/g/g h hm m=0 02 2/2g/2g2)2)从抛出点到落回抛出点的时间和落回抛出点的瞬时从抛出点到落回抛出点的时间和落回抛出点的瞬时速度为速度为 t=2t=20 0/g/g t t=-=-0 0第2页/共37页图像法第3页/共37页例题例题1将物体竖直向
2、上抛出后,能正确表示其速率将物体竖直向上抛出后,能正确表示其速率随时间随时间t变化关变化关系的图线是如图系的图线是如图2中所示的中所示的A、B、C、D中的哪种?中的哪种?思维基础:思维基础:“竖直上抛运动竖直上抛运动”是一种匀减速直线运动,在上升过程中速率是一种匀减速直线运动,在上升过程中速率逐逐渐减小,当减到渐减小,当减到=0时,物体也就达到了最大高度接下来,物体就开始作自时,物体也就达到了最大高度接下来,物体就开始作自由落体运动,速率由落体运动,速率逐渐增大(注:物体上升时,速度逐渐增大(注:物体上升时,速度 的方向是向上的;物的方向是向上的;物体下落时,速度体下落时,速度 是向下的但是本
3、题写明是是向下的但是本题写明是“速率速率”,所以看图线时,只所以看图线时,只需看需看大小的变化,而不必考虑方向的变化)大小的变化,而不必考虑方向的变化)解题思路:根据前面的分析,物体先上升后下落,速率的变化应是解题思路:根据前面的分析,物体先上升后下落,速率的变化应是0 0,只有图线(只有图线(D)反映出了这种现象,而其它三种图线都是不对的反映出了这种现象,而其它三种图线都是不对的(注:在图线(注:在图线D中,图线与纵轴中,图线与纵轴的交点,就表示物体上抛的初速度的交点,就表示物体上抛的初速度0的大小的大小)第4页/共37页 分段法:把竖直上抛运动分为匀减速上升运分段法:把竖直上抛运动分为匀减
4、速上升运动和自由落体运动两个过程研究动和自由落体运动两个过程研究 整体法:从整个过程看,利用匀减速运动规整体法:从整个过程看,利用匀减速运动规律来处理律来处理.对称法:在竖直上抛运动中,速度、时间都对称法:在竖直上抛运动中,速度、时间都具有对称性,分析问题时,请注意利用对称性具有对称性,分析问题时,请注意利用对称性.如上升、下落经过同一位置时的速度大小相等、如上升、下落经过同一位置时的速度大小相等、方向相反方向相反.从该位置到最高点的上升时间与从最从该位置到最高点的上升时间与从最高点落回的时间相等高点落回的时间相等.竖直上抛运动的处理方法竖直上抛运动的处理方法第5页/共37页例题例题2以以0=
5、20m/s的初速度从地面竖直向上抛出一个实的初速度从地面竖直向上抛出一个实心小铁球,问:经过心小铁球,问:经过3秒钟小铁球距地面的高度是多少米秒钟小铁球距地面的高度是多少米?(?(g取取10m/s2,可以忽略空气阻力和浮力的影响)可以忽略空气阻力和浮力的影响)启发性问题:启发性问题:1题目中说题目中说“实心小铁球实心小铁球”的目的是什么?的目的是什么?2你能说出这个小铁球在你能说出这个小铁球在3秒钟的运动状态吗?秒钟的运动状态吗?3你会用几种方法解答这个问题?你会用几种方法解答这个问题?4竖直上抛运动的竖直上抛运动的位移位移和路程的数值是否永远和路程的数值是否永远相等?相等?第6页/共37页分
6、析与说明:分析与说明:1我们先运用前面导出的我们先运用前面导出的“上升时间上升时间”公式公式t=(t-0)/g,算出小铁球经算出小铁球经2秒钟已达到最大高度,随后就以自秒钟已达到最大高度,随后就以自由落体的状态下落了所以在由落体的状态下落了所以在3秒钟内,小铁球的运动秒钟内,小铁球的运动状态是状态是前前2秒作竖直上抛运动,第秒作竖直上抛运动,第3秒作自由落体运秒作自由落体运动动 2本题可以用本题可以用“分段法分段法”和和“位移法位移法”两种方法求两种方法求解,具体的解法详见后面解题过程中的解,具体的解法详见后面解题过程中的“解法一解法一”和和“解法二解法二”第7页/共37页 解题过程:解法一解
7、题过程:解法一“分段法分段法”设:小铁球上升时间为设:小铁球上升时间为t上上,自由落下的时间为,自由落下的时间为t下下;上升的最大高度为上升的最大高度为h上上,自由下落的距离为,自由下落的距离为S下下;经;经3秒钟秒钟小铁球距地面的高度为小铁球距地面的高度为h则:据前面导出的各则:据前面导出的各“竖直上抛运动竖直上抛运动”的公式可以的公式可以写出以下关系式写出以下关系式 t上上=2(s)h上上=20(m)t下下=3s2s=1s S下下=gt下下2=1012=5(m)h=h上上S下下=20m5m=15m第8页/共37页解法二解法二“位移法位移法”将将0、t、g的值直接代入的值直接代入“竖直上抛运
8、动竖直上抛运动”的的位移位移矢量式中可以解出:矢量式中可以解出:S=0t gt2=203 1032=6045=15(m)解后思考:解后思考:在在3秒钟内小铁球通过的路程是多少?秒钟内小铁球通过的路程是多少?(提示:(提示:25米)米)第9页/共37页 应用时,不论质点处于上升阶段还是处于下落阶段,运动应用时,不论质点处于上升阶段还是处于下落阶段,运动学的公式都适用,只需注意各物理量符号(意义)即可例如,学的公式都适用,只需注意各物理量符号(意义)即可例如,物体从某一高度开始竖直上抛,取竖直向上为正,则初速度为物体从某一高度开始竖直上抛,取竖直向上为正,则初速度为正值,而加速度正值,而加速度g则
9、应取负值当物体在抛出点以上时,位移为则应取负值当物体在抛出点以上时,位移为正值;当物体在抛出点以下时,位移则为负值应用上述公式正值;当物体在抛出点以下时,位移则为负值应用上述公式处理竖直上抛运动较分步计算(上升阶段按匀减速直线运动计处理竖直上抛运动较分步计算(上升阶段按匀减速直线运动计算;下降阶段按自由落体运动计算)简单算;下降阶段按自由落体运动计算)简单第10页/共37页例题例题3:气球下挂一重物,以气球下挂一重物,以v0=10ms匀速上升,匀速上升,当到达离地高当到达离地高h=175m处时,悬挂重物的绳子突然断处时,悬挂重物的绳子突然断裂,那么重物经多少时间落到地面?落地的速度多裂,那么重
10、物经多少时间落到地面?落地的速度多大?空气阻力不计,取大?空气阻力不计,取g=10ms2分析分析 这里的研究对象是重物,原来它随气球以这里的研究对象是重物,原来它随气球以速度速度v0匀速上升绳子突然断裂后,重物不会立即匀速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,直至下降,将保持原来的速度做竖直上抛运动,直至最高点后再自由下落最高点后再自由下落第11页/共37页解解 方法方法1分成上升阶段和下落阶段两过程考虑分成上升阶段和下落阶段两过程考虑 绳子断裂后重物可继续上升的时间和上升的高度绳子断裂后重物可继续上升的时间和上升的高度分别为分别为故重物离地面的最大高度为故重物
11、离地面的最大高度为 H=h+h1=175m+5m=180m重物从最高处自由下落,落地时间和落地速度分重物从最高处自由下落,落地时间和落地速度分别为别为 所以从绳子突然断裂到重物落地共需时间所以从绳子突然断裂到重物落地共需时间t=t1+t2=1s+6s=7s知知识识点点应应用用第12页/共37页方法方法2:从统一的匀减速运动考虑从统一的匀减速运动考虑从绳子断裂开始计时,经时间从绳子断裂开始计时,经时间t最后物体落至抛出点最后物体落至抛出点下方,规定初速方向为正方向,则物体在时间下方,规定初速方向为正方向,则物体在时间t内的内的位移位移h=-175m由位移公式由位移公式合理解,得合理解,得t=7s
12、所以重物的落地速度为所以重物的落地速度为vt=v0-gt=10ms-107ms=-60ms其负号表示方向向下,与初速方向相反其负号表示方向向下,与初速方向相反第13页/共37页说明说明 从统一的匀减速运动考虑,比分段计算方便从统一的匀减速运动考虑,比分段计算方便得多,只是在应用时,需注意位移、速度等物理量的得多,只是在应用时,需注意位移、速度等物理量的方向这个物体从绳子断裂到落地过程中的方向这个物体从绳子断裂到落地过程中的v-t图如图如图所示图所示第14页/共37页例题例题6、(、(1999年高考题)一跳水运动员从离水面年高考题)一跳水运动员从离水面10m高的平台上向上跃起,举双臂直体离开台面
13、,此时其高的平台上向上跃起,举双臂直体离开台面,此时其重心位于从手到脚全长的中点,跃起后重心升高重心位于从手到脚全长的中点,跃起后重心升高0.45m达到最高点,落水时身体竖直,手先入水(在此过程达到最高点,落水时身体竖直,手先入水(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计),从离开跳台到中运动员水平方向的运动忽略不计),从离开跳台到手触水面,他可用于完成空中动作的时间是手触水面,他可用于完成空中动作的时间是_s(计算时,可以把运动员看作全部质量集中在重心的计算时,可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点一个质点g取取10m/s2,结果保留二位数字)结果保留二位数字)分析:首先,要将跳水这一实
14、际问题转化为理想化分析:首先,要将跳水这一实际问题转化为理想化的物理模型,将运动员看成一个质点,则运动员的的物理模型,将运动员看成一个质点,则运动员的跳水过程就抽象为质点的竖直上抛运动跳水过程就抽象为质点的竖直上抛运动(t1+t2=0.3+1.45=1.75s)第15页/共37页竖直下抛运动竖直下抛运动可以把它看成是一种初速可以把它看成是一种初速 不为零的匀加速直线运动。不为零的匀加速直线运动。特点:特点:v=vo+gt S=vot+1/2gt2第16页/共37页相遇问题第17页/共37页例例4:球:球A从高从高H处自由下落,与此同时,在球处自由下落,与此同时,在球A下方下方的地面上,的地面上
15、,B球以初速度球以初速度v0竖直上抛,不计阻力,设竖直上抛,不计阻力,设v0=40m/s,g=10m/s2试问:试问:(1)若要在)若要在B球上升时两球相遇,或要在球上升时两球相遇,或要在B球下落时球下落时两球相遇,则两球相遇,则H的取值范围各是多少?的取值范围各是多少?(2)若要两球在空中相遇,则)若要两球在空中相遇,则H的取值范围又是多的取值范围又是多少?少?解答:(解答:(1)算出)算出B球上升到最高点的时间球上升到最高点的时间t1=v0/g=40/10=4(s)则则B球在最高点处两球相遇球在最高点处两球相遇 第18页/共37页B球在落地前瞬间两球相遇时:球在落地前瞬间两球相遇时:所以:
16、要在所以:要在B球上升时两球相遇,则球上升时两球相遇,则0H160m要在要在B球下落时两球相遇,则球下落时两球相遇,则160mH320m(2)由上可知,若要两球在空中相遇,由上可知,若要两球在空中相遇,则则0H320m题目变形:若题目变形:若H是定值,而是定值,而v0不确定,试问:不确定,试问:(1)若要在)若要在B球上升时两球相遇,或要在球上升时两球相遇,或要在B球下球下落时两球相遇,落时两球相遇,v0应满足什么条件?应满足什么条件?(2)若要两球在空中相遇,)若要两球在空中相遇,v0应满足什么条件?应满足什么条件?第19页/共37页例题例题5在同一地点以相同的初速度在同一地点以相同的初速度
17、0=49m/s先后竖直先后竖直向上抛出两个石子,第二个石子比第一个石子晚抛出向上抛出两个石子,第二个石子比第一个石子晚抛出2秒,问:第一个石子抛出后,经几秒钟两个石子在秒,问:第一个石子抛出后,经几秒钟两个石子在空中相遇?(石子所受的空气阻力和空气浮力可忽略空中相遇?(石子所受的空气阻力和空气浮力可忽略不计)不计)“准备活动准备活动”(解题所需的知识与技能)(解题所需的知识与技能)这是一个二体这是一个二体对遇对遇问题,首先需要分析两个石子问题,首先需要分析两个石子的运动状态,然后再找出两个石子间的相互联系,才的运动状态,然后再找出两个石子间的相互联系,才能顺利求解能顺利求解 第一个石子竖直减速
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- 竖直 运动
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