高考物理一轮复习 1.3自由落体运动和竖直上抛运动同步课件.ppt

第3讲自由落体运动和竖直上抛运动 自由落体运动是初速度为0 加速度为g的匀加速直线运动 初速度为0的匀加速直线运动规律都适用于自由落体运动 vt gts 1 2gt2vt2 2gh 1 自由落体运动 2 竖直下抛运动 竖直下抛运动是初速度不为0 加速度为g 竖直向下的匀加速直线运动 匀加速直线运动规律都适用于竖直下抛运动 只要将公式中的a用g代替 vt v0 gts v0t 1 2gt2vt2 v02 2gh 1 竖直上抛运动的条件 有一个竖直向上的初速度v0 运动过程中只受重力作用 加速度为重力加速度g 2 竖直上抛运动的规律 竖直上抛运动是加速度恒定的匀变速直线运动 若以抛出点为坐标原点 竖直向上为坐标轴正方向 其位移公式与速度公式分别为 s v0t 1 2gt2vt v0 gtvt2 v02 2gh 3 竖直上抛运动 3 竖直上抛运动的特征 竖直上抛运动可分为 上升阶段 和 下落阶段 前一阶段是匀减速直线运动 后一阶段则是自由落体运动 具备的特征主要有 上升阶段 和 下落阶段 的运动以最高点对称 时间对称 上升阶段 和 下落阶段 通过同一段大小相等 方向相反的位移所经历的时间相等 即t上 t下 速率对称 上升阶段 和 下落阶段 通过同一位置时的速率大小相等 即v上 v下 上升的最大高度hm v02 2g上升的最大时间t上 v0 g 4 匀变速直线运动的公式汇总 1 竖直上抛运动的特点 1 对称性如图1 2 1所示 一物体以初速度v0竖直上抛 a b为途中的任意两点 c为最高点 则 图1 2 1 重点突破 时间对称性物体上升过程中从a c所用时间tac和下降过程中从c a所用时间tca相等 同理tab tba 速度对称性物体上升过程经过a点的速度与下降过程经过a点的速度大小相等 能量对称性物体从a b和从b a重力势能变化量的大小相等 均等于mghab 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 造成双解 在解决问题时要注意这个特点 2 解答竖直上抛运动问题的两种方法 1 全程法 规定好正方向后 直接应用匀变速直线运动的几个矢量式 2 分阶段法 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 当物体先做匀减速直线运动 又反向做匀加速直线运动 且全程加速度恒定时 其运动特点与竖直上抛运动相似 14分 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 经多长时间落回到地面 忽略空气阻力 g取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 到达最高点后 重物开始做自由落体运动 最后回到地面 如图1 2 2所示 图1 2 2 满分指导 下面分三个阶段来求解向上加速阶段 a1 4m s2t1 10s h1 a1 4 102m 200mvt a1t1 4 10m s 40m s 竖直上抛阶段 a2 10m s2 v0 vt 40m s上升的高度 h2 m 80m 所用时间 t2 s 4s 所以重物距地面的最大高度为 hmax h1 h2 200m 80m 280m 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 t3 s s 7 48s 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 答案 280m11 48s 名师归纳 1 解答本题时易误认为物体脱离气球后直接做 而实际上物体脱离气球后由于 初速度即为 2 对竖直上抛运动可直接利用全程法求解 自由落体运动 惯性还要向上运动 脱离气球时的速度 1 在地质 地震 勘探 气象和地球物理等领域的研究中 需要精确的重力加速度g值 g值可由实验精确测定 近年来测g值的一种方法叫 对称自由下落法 它是将测g归于测长度和时间 以稳定的氦氖激光的波长为长度标准 用光学干涉的方法测距离 以铷原子钟或其他手段测时间 能将g值测得很准 具体做法是 将真空长直管沿竖直方向放置 自其中o点向上抛小球又落到原处的时间为t2 在小球运动过程中经过比o点高h的p点 小球离开p点到又回到p点所用的时间为t1 测得t1 t2和h 可求得g等于 a b c d 解析 小球从o点能上升的最大高度为g 2 小球从p点能上升的高度为g 2 所以有 h g 2 g 2 由此得g 答案 a 1 关于伽利略对自由落体运动的研究 下列说法中正确的是 a 伽利略认为在同一地点 重的物体和轻的物体下落快慢不同b 伽利略猜想运动速度与下落时间成正比 并直接用实验进行了验证c 伽利略通过数学推演并用小球在斜面上验证了位移与时间的平方成正比d 伽利略用小球在斜面上验证了运动速度与位移成正比 c 2 小球从高处静止落向地面后又反向弹起 下列图像中能反映其运动过程的是 a 3 如图所示 可以表示两个做自由落体运动的物体同时落地的速度 时间图象的是 t0表示落地时间 d 4 两位同学做一小实验来测定反应时间 一位同学用两手指捏住1m长木尺顶端零刻度处 第二位同学的一只手在木尺的下端做握住木尺的准备 但不碰到尺 当他看到第一位同学松手时 立即握住木尺 手握处的读数为0 55m g取10m s2 则第二位同学的反应时间为 单位 s a 0 10b 0 30c 0 11d 0 33 点拨 木尺自由下落0 45m b 5 第29届奥运会将于今年8月在北京举行 跳水比赛是我国的传统优势项目 某运动员正在进行10m跳台跳水训练 下列说法正确的是 a 为了研究运动员的技术动作 可将正在比赛的运动员视为质点b 运动员在下落过程中 感觉水面在匀速上升c 前一半时间内位移大 后一半时间内位移小d 前一半位移用的时间长 后一半位移用的时间短 d 6 两个小球分别拴在一根轻绳两端 当一人用手拿住一球将它们从三楼阳台上由静止释放 两球先后落地的时间差为t1 若将它们从四楼阳台上由静止释放时 它们落地的时间差为t2 不计空气阻力 则t1 t2 满足 a t1 t2b t1t2d 都有可能 c 7 如图所示 四个小球在离地面不同高度处 同时由静止释放 不计空气阻力 从某一时刻起 每隔相等的时间间隔小球依次碰到地面 则刚开始运动时各小球相对地面的位置可能是 c c 解见下页 解 oc 1 8mod 1 92m ac 0 3mcd 0 12m o c o d 由自由落体运动公式 9 甲 乙两同学用一把米尺 准备测定一枯井的深度 甲同学还准备了一根很长的尼纶线和一小石块 他准备用尼纶线悬着小石块放入井中 当石块着底时记下尼纶线位置 然后测出放入井中尼仑线的长度从而测出井深 乙同学准备了一包小石子 请你帮乙同学仅用这包小石子和这把米尺设计一个测井深的方案 解 将米尺竖直固定在井口 让小石块由静止开始从零刻度下落 每当下落的小石头块经过h0刻度时 再释放一颗石块 当听到第一颗石块撞击井底声时 第n颗石块在刻度尺上的位置是h 相邻两石块间隔的时间为t0 则由自由落体运动 听到第一颗石块撞击井底声时 有 n 1 颗石块经过h0刻度 间隔的时间为 n 1 t0 第n颗石块在刻度尺上的位置是h 下落的的时间为tn 则 第一颗石块下落的的总时间为 井深 解得 10 某物体以30m s的初速度竖直上抛 不计空气阻力 g取10m s2 5s内物体的 a 路程为65m b 位移大小为25m 方向向上 c 速度改变量的大小为10m s d 平均速度大小为13m s 方向向上 ab 此时速度为v 10 2m s 20m s 方向向下 解析 初速度30m s 只需要3s即可上升到最高点 3s内上升高度为h1 302 20m 45m 再自由落体2s时间 下降高度为 故路程为65m a对 此时离地面高25m 位移方向竖直向上 b对 平均速度为25m 5s 5m s d错 h2 0 5 10 22m 20m 速度改变量为50m s c错 11 如图所示 p为一堵高墙 m为高h 0 8m的矮墙 s为一点光源 三者水平间距如图中所示 s以速度v0 10m s竖直向上抛出 求s在运动过程中 矮墙的影在高墙上消失的时