新教材物理一轮总复习-第一章运动的描述匀变速直线运动第3讲自由落体运动和竖直上抛运动多过程问题学案.docx

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1、第3讲自由落体运动和竖直上抛运动多过程问题课 程 标 准定性了解生活中常见的机械运动，通过实验认识自由落体运动规律，结合物理学史的相关内容，认识实验对物理学发展的推动作用素 养 目 标物理观念：掌握自由落体运动和竖直上抛运动的特点科学思维：(1)知道竖直上抛运动的对称性(2)能灵活处理多过程问题(3)能够利用自由落体运动和竖直上抛运动的模型分析实际生活中的相关运动问题必备知识自主落实一、自由落体运动1运动特点：初速度为_，加速度为_的匀加速直线运动2基本规律：速度与时间的关系式：v_位移与时间的关系式：x_速度与位移的关系式：v2_二、竖直上抛运动1运动特点：初速度方向竖直向上，加速度为g，上

2、升阶段做匀减速运动，下降阶段做_运动2基本规律(1)速度与时间的关系式：_；(2)位移与时间的关系式：x_走进生活在无风的雨天，水滴从屋檐无初速度滴落，不计空气阻力(1)水滴做自由落体运动，下落的高度与时间成正比()(2)水滴做自由落体运动的加速度一定等于9.8 m/s2.()(3)水滴下落过程中，在1 T末、2 T末、3 T末、nT末的瞬时速度之比为123n.()(4)水滴滴在屋檐下的石板上后，又竖直向上溅起，水滴到达最高点时处于静止状态()关键能力精准突破考点一自由落体运动自由落体运动问题的解决方法可充分利用自由落体运动初速度为零的特点、比例关系及推论等规律解题(1)从运动开始连续相等时间

3、内的下落高度之比为1357.(2)从运动开始一段时间内的平均速度gt.(3)连续相等时间T内的下落高度之差hgT2.(4)相同时间内，竖直方向速度变化量相同(vgt)针 对 训 练1.一名航天员在某星球上完成自由落体运动实验，让一个质量为2 kg的小球从一定的高度自由下落，测得在第5 s内的位移是18 m，则()A物体在2 s末的速度是20 m/sB物体在第5 s内的平均速度是3.6 m/sC物体在5 s内的位移是50 mD物体在第2 s内的位移是20 m22021年10月14日，青岛市城阳区人民法院对一起高空抛物案件作出一审判决，判处被告人玉某某拘役三个月，并处罚金人民币二千元高空抛物现象曾

4、被称为“悬在城市上空的痛”，威胁着行人安全某地消防员为了测试高空抛物的危害，将一个物体从某高楼的楼顶自由下落，物体落地速度的大小为50 m/s，g取10 m/s2，求：(1)楼顶的高度；(2)最后2 s下落的高度；(3)10 s内的平均速率考点二竖直上抛运动1重要特性(如图)(1)对称性时间对称：物体上升过程中从AC所用时间tAC和下降过程中从CA所用时间tCA相等，同理tABtBA.速度对称：物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等(2)多解性：当物体经过抛出点上方某个位置时，可能处于上升阶段，也可能处于下降阶段，造成多解，在解决问题时要注意这个特性2竖直上抛运动的处理方法

5、分段法上升阶段：ag的匀减速直线运动下降阶段：自由落体运动全程法初速度v0向上，加速度g向下的匀变速直线运动，vv0gt，hv0tgt2(以竖直向上为正方向)若v0，物体上升，若v0，物体在抛出点上方，若h0，物体在抛出点下方例1 气球下挂一重物，以v010 m/s的速度匀速上升，当到达离地高度h175 m处时，悬挂重物的绳子突然断裂，那么重物经多长时间落到地面？落地时的速度为多大？空气阻力不计，g取10 m/s2.(建议同学用两种方法求解)针 对 训 练3.如图所示，某次蹦床运动员竖直向上跳起后，在向上运动的过程中依次通过O、P、Q三点，这三个点距蹦床的高度分别为5 m、7 m、8 m，并且

6、从O至P所用时间和从P至Q所用时间相等，已知重力加速度g取10 m/s2，蹦床运动员可以上升的最大高度(距离蹦床)为()A8.125 m B9.125 mC10.5 m D11.5 m.4.(拓展：双向可逆类问题)如图所示，一物块(可视为质点)以一定的初速度从一足够长的光滑固定斜面的底端开始上滑，在上滑过程中的最初5 s内和最后5 s内经过的位移之比为115.忽略空气阻力，则此物块从底端开始上滑到返回斜面底端一共经历的时间是()A8 s B10 sC16 s D20 s反思总结(1)此类问题中物体先做匀减速直线运动，减速为零后又反向做匀加速直线运动，如果全过程加速度大小、方向均不变，则与竖直上

7、抛运动特点类似求解时既可对全过程列式，也可分段研究(2)可逆类问题需要特别注意物理量的符号，一般选初速度的方向为正，则加速度为负值考点三多过程问题1基本思路如果一个物体的运动包含几个阶段，各段交接处的速度往往是联系各段的纽带，可按下列步骤解题：(1)画：分清各阶段运动过程，画出草图(2)列：列出各运动阶段的运动方程(3)找：找出交接处的速度与各段的位移时间关系(4)解：联立求解，算出结果2解题关键多运动过程的转折点的速度是联系两个运动过程的纽带，因此，转折点速度的求解往往是解题的关键例2 如图所示为未来超高速运行列车，时速可达600 km至1 200 km，被称为“超级高铁”如果乘坐超级高铁从

8、广州到长沙，600 km的路程需要40 min，超级高铁先匀加速，达到最大速度1 200 km/h后匀速运动，快进站时再匀减速运动，且加速与减速的加速度大小相等，则下列关于超级高铁的说法正确的是()A加速与减速的时间不相等B加速时间为10 minC加速时加速度大小为2 m/s2D如果加速度大小为10 m/s2，题中所述运动最短需要35 min针 对 训 练5.为了测试智能汽车自动防撞系统的性能，质量为1 500 kg的智能汽车以10 m/s的速度在水平面匀速直线前进，通过激光雷达和传感器检测到正前方22 m处有静止障碍物时，系统立即自动控制汽车，使之做加速度大小为1 m/s2的匀减速直线运动，

9、并向驾驶员发出警告驾驶员在此次测试中仍未进行任何操作，汽车继续前行至某处时自动触发“紧急制动”，即在切断动力系统的同时提供12 000 N的总阻力使汽车做匀减速直线运动，最终该汽车恰好没有与障碍物发生碰撞求：(1)汽车在“紧急制动”过程的加速度大小；(2)触发“紧急制动”时汽车的速度大小和其到障碍物的距离；(3)汽车在上述22 m的运动过程中的平均速度大小第3讲自由落体运动和竖直上抛运动多过程问题必备知识自主落实一、10g2gtgt22gx二、1自由落体2(1)vv0gt(2)v0tgt2走进生活答案：(1)(2)(3)(4)关键能力精准突破1解析：第5 s内的位移是18 m，有18 m，其中

10、t15 s，t24 s，解得g4 m/s2，所以2 s末的速度vgt8 m/s，故A项错误；第5 s内的平均速度 m/s18 m/s，故B项错误；物体在5 s内的位移x452 m50 m，故C项正确；物体在第2 s内的位移x422 m412 m6 m，故D项错误答案：C2解析：(1)由2gh解得楼顶的高度h m125 m(2)由vygt解得物体下落的总时间t s5 s则最后2 s下落的高度为hhg(52)280 m(3)10 s内物体共运动5 s，运动的路程是sh125 m10 s内的平均速率为v m/s12.5 m/s.答案：(1)125 m(2)80 m(3)12.5 m/s例1解析：解法

11、一分段法，将全过程分成上升阶段和下落阶段，设绳子断裂后重物继续上升的时间为t1，上升的高度为h1，则t11 s，h15 m，故重物离地面的最大高度为Hh1h180 m重物从最高处自由下落，落地时间和落地速度分别为t2 6 s，vgt260 m/s，所以从绳子断裂到重物落地的总时间tt1t27 s.解法二全程法，将全过程作为一个整体考虑，从绳子断裂开始计时，经时间t后重物落到地面，规定初速度方向为正方向，则重物在时间t内的位移h175 m，由位移公式有hv0tgt2，即175 m10 m/st10 m/s2t2，解得t17 s，t25 s(舍去)重物落地速度vv0gt10 m/s107 m/s6

12、0 m/s，其中负号表示落地时速度方向向下，与初速度方向相反答案：7 s60 m/s3解析：由题意可知，OP2 m，PQ1 m，根据xgT2可知，蹦床运动员从O至P所用时间为T s，过P点时的速度为vP，设最高点距P点的高度为h，有2gh，解得h1.125 m，故蹦床运动员可以上升的最大高度H7 mh8.125 m，A正确答案：A4解析：设物块运动的加速度为a，上滑运动时间为t，把物块上滑的运动看成反向的初速度为0的匀加速直线运动，则最后5 s内位移为x1a52a，最初5 s内位移为x2a(t5)5a525ata，又因为x2x1115，解得t8 s由于斜面光滑，上滑和下滑的时间相同，则物块从底

13、端开始上滑到返回斜面底端一共经历的时间是16 s，故A、B、D错误，C正确答案：C例2解析：加速与减速的加速度大小相等，加速和减速过程中速度变化量的大小相等，根据a，可知加速和减速所用时间相等，A错误；加速的时间为t1，匀速的时间为t2，减速的时间为t1，由题意得2t1t2vt2600103 m，vat1，由以上各式联立解得匀加速和匀减速用时t1600 s10 min，匀速运动的时间t21 200 s，加速和减速过程中的加速度a m/s2，B正确，C错误；同理将上述方程中的加速度变为10 m/s2，加速和减速的时间均为t1 s s，加速和减速距离均为x m，匀速运动用时t2 s s，总时间为2t1t2 s31 min，D错误答案：B5解析：(1)由牛顿第二定律得“紧急制动”过程的加速度a2，将Ff12 000 N，m1 500 kg代入得a28 m/s2.(2)设触发“紧急制动”时汽车速度大小为v，其到障碍物的距离为x2，则x2，已知“紧急制动”前的加速度a11 m/s2，则紧急制动前的位移为x1，已知总位移xx1x222 m，v010 m/s，由以上各式得v8 m/s，x24 m.(3)“紧急制动”前的时间t12 s，“紧急制动”后的时间t21 s，总时间tt1t23 s， m/s.答案：(1)8 m/s2(2)8 m/s4 m(3) m/s