专题物理l5自由落体的频闪照片问题课件

自由落体的频闪照片问题 物理专题 1 基本规律及推论 2 关于自由落体运动的几个比例关系式 1 第1s末 第2s末 第3s末 第ns末速度之比为1 2 3 n 2 前1s内 前2s内 前3s内 前ns内的位移之比为1 4 9 n2 3 连续相等时间内的位移之比为1 3 5 2n 1 4 连续相等位移上所用时间之比为1 5 连续相等时间内的位移之差是一个常数 s gT2 T为时间间隔 注意 只研究自由落体运动中间或最后一段运动过程时 由于初速度不为零 上述规律不再适用 例1 某科技馆有一个展品 该展品放在较暗处 有一个不断均匀滴水的水龙头 刚滴出的水滴速度为零 在平行光源的照射下 只要耐心地 缓慢地调节水滴下落的时间间隔 在适当的情况下参观者可以观察到一种奇特的现象 水滴好像都静止在各自的位置不动 如图中的A B C D所示 刻度尺上的单位是cm 取g 10m s2 要想出现这一现象 所用光源应满足的条件是A 持续发光的光源B 间歇发光 间隔时间为1 6sC 间歇发光 间隔时间为0 14sD 间歇发光 间隔时间为0 2s解题思路 水滴运动看成自由落体运动 判断发光是持续的还是间歇的 根据推论 S aT2求T 解析 如果是持续发光 我们看到的水滴应该是运动的 与题干不符 故A错 水龙头滴下的每一滴水都可以看做是做自由落体运动 A B C D相邻两点间的时间间隔相等 设为T根据hCD hBC gT2 有T 0 14s只要发光的时间间隔是T的整数倍 就可以看到题中所述现象 C正确 例3 用绳拴住木棒AB的A端 使木棒在竖直方向上静止不动 在悬点A端正下方有一点C距A端0 8m 若把绳轻轻剪断 用一架频闪相机拍到两张相邻照片中A点和B点恰好到达C点 已知频闪相机拍照频率为5Hz 重力加速度g 10m s2 求 AB的长度 解题思路 画出示意图 找出图中的位移关系 列出时间和位移关系方程求解 解析 静止的木棒A端到C点的距离是h 0 8m 剪断绳后木棒做自由落体运动 由位移公式得A端运动到C点的时间为tA 因为h 1 2gtA2 所以tA s 0 4sB端由开始下落到通过C点的时间为 tB tA 0 2s 0 2s则木棒B点到C点的距离为 h 1 2gtB2 1 2 10 0 22 0 2 m 木棒的长度L是A B端到C点的高度之差 L h h 0 8 0 2 0 6 m 例4 我们在电影或电视中经常可看到这样的惊险场面 一辆汽车从山顶直跌入山谷 为了拍摄重为15000N的汽车从山崖上坠落的情景 电影导演通常用一辆模型汽车代替实际汽车 设模型汽车与实际汽车的大小比例为1 25 那么山崖也必须用1 25的比例来代替真实的山崖 设电影1min放映的胶片张数是一定的 为了能把模型汽车坠落的情景放映得恰似拍摄实景一样 以达到以假乱真的视觉效果 问 在实际拍摄的过程中 电影摄影机第1s拍摄的胶片数应为实景拍摄的胶片数的几倍 解题思路 可将汽车坠落山崖的运动看作自由落体运动 找出实际汽车和模型汽车坠落时的相同物理量和不同物理量 找出不同物理量间的等量关系 解析 可将汽车坠落山崖的运动看作自由落体运动 即模型汽车坠落和实际汽车坠落的加速度相同 根据h 1 2gt2 得h模 1 2gt模2h实 1 2gt实2由h模 1 25h可得t模 1 5t实为了使模型汽车的坠落效果逼真 拍摄模型下落的胶片张数应与拍摄实际汽车下落的胶片张数相同 故拍摄模型时每1s拍摄的胶片张数是实景拍摄每1s拍摄胶片张数的5倍 本课小结 规律总结 重要推论 典型例题 下节课再见 14 如图所示为小球自由下落过程中 用频闪照相获得的轨迹的一部分 计数点1 2的间隔为7 65cm 2 3的间隔为8 73cm 每次闪光的时间间隔为s 小球运动到计数点2时的瞬时速度为 小球下落的重力加速度为 14 答案 2 47m s9 72m s2解析 根据小球做的是自由落体运动 遵循匀加速直线运动的规律 有 x gT2 x x23 x12 8 73cm 7 65cm 1 08 10 2mT s 所以g m s2 9 72m s2又有v2 m s 2 47m s 一个同学在研究小球自由落体运动时 用频闪照相连续记录下小球的位置如图所示 已知闪光周期为1 30s 测得x1 7 68cm x3 12 00cm 用上述数据通过计算可得小球运动的加速度约为 m s2 图中x2约为 cm 结果保留3位有效数字小球做自由落体运动时 用频闪照像获得的轨迹的一部分 记数点1 2的间隔为7 70cm 2 3的间隔为8 75cm 每次闪光的时间间隔为1 30s 小球运动到计数点2时的瞬时速度为 小球下落的加速度为 对匀变速运动 在某段时间内 中间时刻的瞬时速度 就等于 平均速度 V2 X13 2T X12 X23 2T 7 70 8 75 2 30 246 75cm s 2 4675m s加速度 a X23 X12 T 8 75 7 70 1 30 945cm s 9 45m s 6分 小球的自由落体运动通过频闪照相的照片损坏 开始落下的部分被撕去 在损坏的照片上选相邻的三点a b c g 10m s2 ab间距10mm bc间距14mm 频闪照相每幅相片的时间间隔s 忽略曝光时间 b点的速度为m s答案0 02 0 7 如图所示 一段长为L