高考物理总复习 专题一 第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动配套课件.ppt

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 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 3 方向 相同 增大 减小 10 竖直向下 9 8 3 自由落体运动规律 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 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 gt 2gh 自主检测 1 嫦娥奔月 蕴含着炎黄儿女千年的飞天梦想 随着我国 嫦娥计划 的逐步开展 奔月梦想即将成为现实 某校物理兴趣小组收集了月球表面的许多资料 如 没有空气 重完成如下实验 在空中从同一高度同时自由释放氢气球和铅球 忽略地球和其他星球的影响 你认为以下说法正确的是 力加速度约为地球表面的 没有磁场 设想登上月球后 a 氢气球和铅球都处于漂浮状态 b 氢气球和铅球都将下落 且同时落地c 氢气球将加速上升 铅球加速下落 d 氢气球和铅球都将下落 但铅球先落到地面 解析 氢气球 铅球均自由下落 重力加速度都相同 高 度相同 所以下落时间也相同 答案 b 2 2013年北京四中摸底 人从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间 我们可以采用如图1 3 1所示的实验测出自己的反应时间 请一位同学用两个手指捏住木尺顶端 你用一只手在木尺下部做握住木尺的准备 但手的任何部位在开始时都不要碰到木尺 当看到那位同学放开手时 你立即握住木尺 根据木尺下降的高度 可以算出你的反应时间 若某次测量中木尺下降了约11cm 由此可知此次你的反应时间约为 图1 3 1 a 0 2s b 0 15s c 0 1s d 0 05s 答案 b 考点2 竖直上抛运动规律 1 竖直上抛运动 竖直向上 重力 1 定义 将物体以一定的初速度 抛出去 物体只在 作用下的运动叫竖直上抛运动 2 基本特征 只受重力作用且初速度 以初 速度的方向为正方向 则a 竖直向上 g 3 运动分析 上升阶段做匀减速直线运动 下降阶段做匀加速直线运动 全过程可看作匀减速直线运动 4 基本公式 v h v2 v0 gt 2gh 2 竖直上抛运动的实质是加速度恒为 g的匀变速运动 处理时可采用两种方法 1 分段法 将全程分为两个阶段 即上升过程的匀减速阶 段和下落过程的自由落体阶段 2 全程法 将全过程视为初速度为v0 加速度a g的 匀变速直线运动 必须注意物理量的矢量性 在竖直上抛运动中 当物体经过抛出点上方某一位置时 可能处于上升阶段 也可能处于下降阶段 因此这类问题可能造成时间多解或者速度多解 自主检测 3 将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出 物体在回 到抛出点的运动过程中所受空气阻力忽略不计 则物体 a 落地速度小于抛出速度b 在最高点的加速度为零c 上升时间大于下落时间d 上升时的加速度等于下落时的加速度解析 根据竖直上抛运动上升和下降过程的对称性可知a c选项错误 由于竖直上抛运动只受重力的作用 无论在上升过程 下降过程还是在最高点 物体的加速度都为g 故b错误 d正确 答案 d 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2s听到石头落地声 由此可知 井深约为 不计声音传播时间 取g 10m s2 a 10m b 20m c 30m d 40m 答案 b 触类旁通 1 在游乐场中 有一种大型游戏机叫 跳楼机 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40m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 2s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4m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g 10m 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t1 1 2s 由v gt1得v 12m 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 座椅匀减速运动的时间为t2 所以h 40 4 m 36m 拓展提升 自由落体运动是初速度为零 加速度为g的匀加速直线运动 因此一切匀加速直线运动的公式均适用于自由落体运动 特别是初速度为零的匀加速直线运动的比例关系式 更是经常在自由落体运动中用到 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1 3 2所示 将小球a从地面以初速度v0竖直上抛的同时 将另一相同质量的小球b从距地 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1 3 2 思路导引 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 gt 即相遇时 小球a的速度为va v0 gt 0 小球b的速度为gt b选项错误 从相遇开始 小球a向下做初速度为零 解析 两球经过相同的时间 在处相遇 则对小球b列方 的匀加速直线运动 小球b以一定的速度向下做匀加速直线运动 且两者加速度相同 均为g 故小球b先落地 a选项错误 从开始运动到相遇 小球a的速度由gt变为0 小球b的速度由0变为gt 两球质量相同 所以小球a动能的减少量等于小球b动能的增加量 c选项正确 相遇后的任意时刻 小球b的速度一直大于小球a的速度 两球质量相同 由p fv可得 d选项错误 答案 c 拓展提升 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 触类旁通 2 双选 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答案 cd 热点3 从物体上脱离的惯性问题 例3 气球以10m s的速度匀速竖直上升 从气球上掉下一个物体 经17s到达地面 求物体刚脱离气球时气球的高度 取g 10m s2 易错提醒 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v0 0 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 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1 3 3所示 规定方向向下为正 则 v0 10m s g 10m s2 即物体刚掉下时气球离地1275m 解法二 如图1 3 3所示 将物体的运动过程分为a b c和c d两段来处理 a b c为竖直上抛运动 c d为竖直下抛运动 图1 3 3 2v0 在a b c段 根据竖直上抛规律可知此阶段运动时间为 tac g10 s 2s 由题意知tcd 17 2 s 15s 2 10 触类旁通 3 气球下挂一重物 以v0 10m s匀速上升 当到达离地高h 175m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g 10m s2 解 这里的研究对象是重物 原来它随气球以速度v