物理 高三：高中物理第1轮专题复习全套学案-第1章 第3课时

第3课时自由落体与竖直上抛运动导学目标1掌握自由落体的运动规律及其应用2掌握竖直上抛运动的规律及其应用一、自由落体运动基础导引一个石子从楼顶自由落下，那么1它的运动性质是_2从石子下落开始计时，经过时间T，它的速度为_3这段时间T内石子的位移是H_，同时有V2_知识梳理1概念物体只在_作用下，从_开始下落的运动叫自由落体运动2基本特征只受重力，且初速度为零、加速度为G的匀加速直线运动3基本规律由于自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动1速度公式VGT2位移公式HGT2123位移与速度的关系V22GH4推论1平均速度等于中间时刻的瞬时速度，也等于末速度的一半，即GTVV2122在相邻的相等时间内下落的位移差HGT2T为时间间隔二、竖直上抛运动基础导引竖直向上抛出一小石子，初速度为V0，那么1它的运动性质是_2从开始上抛计时，T时刻小石子的速度为V_3从开始上抛计时，T时刻小石子离地面的高度为H_4从开始上抛计时，小石子到达最高点的时间为T1_，最高点离抛出点的高度HM_5从开始上抛计时，小石子落回抛出点的时间为T2_，落回抛出点的速度为V_知识梳理1概念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，则图1A_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_，V2V_20竖直上抛运动中若计算得出的速度和位移的值为负值，则它们表示的意义是什思考么考点一自由落体运动规律的应用考点解读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典例剖析例1在学习了伽利略对自由落体运动的研究后，甲同学给乙同学出了这样一道题一个物体从塔顶落下不考虑空气阻力，物体到达地面前最后一秒内通过的位移为整个位移的，求塔高H取G10M/S2925乙同学的解法根据HGT2得物体在最后1S内的位移H1GT25M，再根据1212H1H得H139M，乙同学的解法是否正确如果正确说明理由，如果不正确请给出正确925解析过程和答案思维突破由本题的解答过程，我们可以体会到选取合适的物理过程作为研究对象是多么重要，运动学公式都对应于某一运动过程，复杂的运动过程中选择恰当的研究过程是关键跟踪训练1如图1所示，小球从竖直砖墙某位置静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3、4、5所示小球运动过程中每次曝光的位置连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度为D根据图中的信息，下列判断错误的是A位置“1”是小球的初始位置B小球做匀加速直线运动C小球下落的加速度为DT2D小球在位置“3”的速度为7D2T考点二竖直上抛运动规律的应用考点解读1竖直上抛运动的研究方法1分段法可以把竖直上抛运动分成上升阶段的匀减速直线运动和下降阶段的自由落图2体运动处理，下降过程是上升过程的逆过程2整体法从全过程来看，加速度方向始终与初速度的方向相反，所以也可把竖直上抛运动看成是一个匀变速直线运动2竖直上抛运动的对称性如图2所示，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1时间对称性物体上升过程中从AC所用时间TAC和下降过程中从CA所用时间TCA相等，同理TABTBA2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点的速度大小相等特别提醒在竖直上抛运动中，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典例剖析例2某人站在高楼的平台边缘，以20M/S的初速度竖直向上抛出一石子求1物体上升的最大高度是多少回到抛出点所用的时间为多少2石子抛出后通过距抛出点下方20M处所需的时间不考虑空气阻力，取G10M/S2思维突破对称法在运动学中的应用对称性是物理美的重要体现，在很多物理现象和物理过程中都存在对称问题而利用对称法解题也是一种科学的思维方法，应用该法可以避免复杂的数学运算和推导，直接抓住问题的实质、出奇制胜、快速简洁地解答问题针对本题，竖直上抛运动的上升过程和下降过程具有对称性，物体经过某点或某段的位移、时间、速度等都可利用对称法快速求出跟踪训练2一气球以10M/S2的加速度由静止从地面上升，10S末从它上面掉出一重物，它从气球上掉出后经多少时间落到地面不计空气阻力，G取10M/S22“临界分析法”解决抛体相遇问题例3在高为H处，小球A由静止开始自由落下，与此同时，在A的正下方地面上以初速度V0竖直向上抛出另一小球B，求A、B在空中相遇的时间与地点，并讨论A、B相遇的条件不计空气阻力作用，重力加速度为G方法提炼1临界问题的特点1物理现象的变化面临突变性2对于连续变化问题，物理量的变化出现拐点，呈现出两性，即能同时反映出两种过程和两种现象的特点2分析方法解决临界问题，关键是找出临界条件一般有两种基本方法1以定理、定律为依据，首先求出所研究问题的一般规律和一般解，然后分析、讨论其特殊规律和特殊解；2直接分析、讨论临界状态和相应的临界值，求出研究问题的规律和解图3图4跟踪训练3如图3所示，A、B两棒长均为L1M，A的下端和B的上端相距S20M，若A、B同时运动，A做自由落体运动，B做竖直上抛运动，初速度V040M/S求1A、B两棒何时相遇；2从相遇开始到分离所需的时间A组自由落体运动1伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究自然规律的科学方法，这就是A对自然现象进行总结归纳的方法B用科学实验进行探究的方法C对自然现象进行总结归纳，并用实验进行验证的方法D抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法2一个小石块从空中A点自由落下，先后经过B点和C点，不计空气阻力已知它经过B点时的速度为V，经过C点时的速度为3V则AB段与AC段位移之比为A13B15C18D193如图4所示，一根长为L10M的直杆由A点静止释放，求它通过距A点为H30M，高为H15M的窗户BC所用的时间TG取10M/S2B组竖直上抛运动4蹦床运动要求运动员在一张绷紧的弹性网上蹦起、腾空并做空中运动为了测量运动员跃起的高度，训练时可在弹性网上安装压力传感器，利用传感器记录弹性网所受的压力，并在计算机上作出压力时间图象，假如作出的图象如图5所示设运动员在空中运动时可视为质点，则运动员跃起的最大高度是G取10M/S2图5A18MB36MC50MD72M5在某一高度以V020M/S的初速度竖直上抛一个小球不计空气阻力，当小球速度大小为10M/S时，以下判断正确的是G取10M/S2A小球在这段时间内的平均速度大小可能为15M/S，方向向上B小球在这段时间内的平均速度大小可能为5M/S，方向向下C小球在这段时间内的平均速度大小可能为5M/S，方向向上D小球的位移大小一定是15M6研究人员为检验某一产品的抗撞击能力，乘坐热气球并携带该产品竖直升空，当热气球以10M/S的速度匀速上升到某一高度时，研究人员从热气球上将产品自由释放，测得经11S产品撞击到地面不计产品所受的空气阻力，求产品的释放位置距地面的高度G取10M/S2课时规范训练限时45分钟一、选择题1甲物体的质量是乙物体质量的5倍，甲从H高处自由下落，同时乙从2H高处自由下落，下列说法中正确的是高度H远大于10MA两物体下落过程中，同一时刻甲的速率比乙的大B下落1S末，它们的速度相等C各自下落1M，它们的速度相等D下落过程中甲的加速度比乙的大2某同学身高18M，在运动会上他参加跳高比赛，起跳后身体横着越过了18M高度的横杆据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为G取10M/S2A2M/SB4M/SC6M/SD8M/S3石块A自塔顶自由落下高度为M时，石块B自离塔顶N处在塔的下方自由下落，两石块同时落地，则塔高为AMNBMN24MCDM24MNMN2MN4取一根长2M左右的细线，5个铁垫圈和一个金属盘在线的一端系上第一个垫圈，隔12CM再系一个，以后垫圈之间的距离分别为36CM、60CM、84CM，如图1所示，站在椅子上，向上提起线的另一端，让线自由垂下，且第一个垫圈紧靠放在地面上的金属盘内松手后开始计时，若不计空气阻力，则第2、3、4、5各垫圈A落到盘上的声音时间间隔越来越大B落到盘上的声音时间间隔相等C依次落到盘上的速率关系为1223D依次落到盘上的时间关系为11223235“蹦床”是奥运体操的一种竞技项目，比赛时，可在弹性网上安装压力传感器，利用压力传感器记录运动员运动过程中对弹性网的压力，并由计算机作出压力F时间T图象，如图2为某一运动员比赛时计算机作出的FT图象，不计空气阻力，则关于该运动员，下列说法正确的是图2A裁判打分时可以把该运动员的运动看成质点的运动图1图3B1S末该运动员的运动速度最大C1S末到2S末，该运动员在做减速运动D3S末该运动员运动到最高点6小球从空中某处从静止开始自由下落，与水平地面碰撞后上升到空中某一高度处，此过程中小球速度随时间变化的关系如图3所示，则A在下落和上升两个过程中，小球的加速度不同B小球开始下落处离地面的高度为08MC整个过程中小球的位移为10MD整个过程中小球的平均速度大小为2M/S7一个小石子从离地某一高度处由静止自由落下，某摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹AB该爱好者用直尺量出轨迹的长度，如图4所示已知曝光时间为S，则小石子出发点离A11000点的距离约为A65MB10MC20MD45M8在塔顶上将一物体竖直向上抛出，抛出点为A，物体上升的最大高度为20M，不计空气阻力，设塔足够高则物体位移大小为10M时，物体通过的路程可能为A10MB20MC30MD50M9不计空气阻力，以一定的初速度竖直上抛一物体，从抛出至回到抛出点的时间为T，现在物体上升的最大高度的一半处设置一块挡板，物体撞击挡板前后的速度大小相等、方向相反，撞击所需时间不计，则这种情况下物体上升和下降的总时间约为A05TB04TC03TD02T10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，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AB8HT2T214HT2T21CD8HT2T12H4T2T12二、非选择题11一矿井深125M，在井口每隔一定时间自由落下一个小球当第11个小球刚从井口开始下落时，第1个小球恰好到达井底则相邻两小球开始下落的时间间隔为_S，这时第3个小球和第5个小球相距_MG取10M/S2122011年5月20日，在天津市奥体中心进行的2011年全国跳水冠军赛男子10米跳台图4图5决赛中，来自四川队的选手邱波以55275分的成绩获得冠军他在跳台上腾空而起，到达最高点时他的重心离台面的高度为1M，当他下降到手触及水面时要伸直双臂做一个翻掌压水花的动作，这时他的重心离水面也是1M设他静止站在台面上时重心距台面的高度为08M，重力加速度G10M/S2，问1他的起跳速度约是多大2从起跳到入水手掌触水共需多长时间13如图5所示，质量为M的小车，静止在光滑的水平地面上，车长为L0，现给小车施加一个水平向右的恒力F，使小车向右做匀加速直线运动，与此同时在小车的正前方X0处的正上方H高处，有一个可视为质点的小球从静止开始做自由落体运动重力加速度为G，问恒力F满足什么条件时小球可以落到小车上复习讲义基础再现一、基础导引1匀加速直线运动2GT3GT22GH12知识梳理1重力静止二、基础导引1匀减速直线运动2V0GT3V0TGT2412V0GV202G5V02V0G知识梳理1竖直向上重力2竖直向上G4V0GTV0TGT22GH12思考速度是负值表示物体正在下落，而位移是负值则表示物体正在抛出点下