高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題一 第3講 自由落體運(yùn)動和豎直上拋運(yùn)動課件

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1、第 3 講自由落體運(yùn)動和豎直上拋運(yùn)動考點(diǎn) 1自由落體運(yùn)動規(guī)律1自由落體運(yùn)動(1)定義：物體僅在_作用下從_開始下落的運(yùn)動靜止零勻加速(2)實(shí)質(zhì)：初速度為_的_直線運(yùn)動重力2自由落體運(yùn)動的加速度(重力加速度)相同(1)特點(diǎn)：在同一地點(diǎn)，一切物體做自由落體運(yùn)動中的加速度都_，這個(gè)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，它隨緯度的升高而_，隨海拔的升高而_無特殊說明，g 一般取_m/s2；粗略計(jì)算時(shí)，g 可取_m/s2.增大減小9.810(3)方向：_.豎直向下3自由落體運(yùn)動規(guī)律gt2gh(1)vt_，h_， _.(2)所有勻變速直線運(yùn)動的推論，

2、包括初速度為零的比例式結(jié)論，都適用于自由落體運(yùn)動4研究自由落體運(yùn)動的方法(1)理想化方法：從最簡單、最基本的情況入手，抓住影響運(yùn)動的主要因素，去掉次要的非本質(zhì)因素的干擾理想化是研究物理問題常用的方法之一(2)根據(jù)理想化方法建立自由落體運(yùn)動模型：當(dāng)物體所受重力遠(yuǎn)大于空氣阻力時(shí)，空氣阻力就可以忽略不計(jì)，物體近似看成僅受重力作用，這時(shí)的自由下落的運(yùn)動就當(dāng)成是自由落體運(yùn)動【跟蹤訓(xùn)練】1(池州2013 屆月考)一塊石頭從樓房陽臺邊緣向下做自由落體運(yùn)動把它在空中運(yùn)動的總時(shí)間分為相等的三段，如果它在第一段時(shí)間內(nèi)的位移是 1.2 m，那么它在第三段時(shí)間內(nèi)的位移是()CA1.2 mB3.6 mC6.0 mD10

3、.8 m解析：自由落體運(yùn)動是初速度為零的勻變速直線運(yùn)動，根據(jù)特殊推論，它第t、第 2t、第 3t、第 nt 時(shí)間內(nèi)的位移之比為 1 3 5 n2(n1)2.所以第一段時(shí)間內(nèi)和第三段時(shí)間內(nèi)的位移之比為 1 5，可得第三段時(shí)間內(nèi)的位移為1.25 m6.0 m.D 考點(diǎn) 2豎直上拋運(yùn)動規(guī)律1豎直上拋運(yùn)動：把物體以一定初速度 v0 沿著豎直方向向上拋出，僅在_作用下物體所做的運(yùn)動2豎直上拋運(yùn)動規(guī)律(1)vt_.(2)s_.(3)v2t v20_.v0gt(4)兩個(gè)特征量：最大高度 h_；從拋出到落回拋出點(diǎn)的運(yùn)動時(shí)間 t_.重力2gh3兩種處理辦法勻減速自由落體(1)分段法：上升階段看做末速度為零，加速

4、度大小為 g 的_直線運(yùn)動，下降階段為_運(yùn)動(2)整體法：從整體來看，運(yùn)動的全過程加速度大小恒定且方向與初速度 v0 方向始終相反，因此可以把豎直上拋運(yùn)動看做是一個(gè)統(tǒng)一的勻減速直線運(yùn)動這時(shí)取拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，初速度 v0 方向?yàn)檎较颍瑒t a_.g2v04豎直上拋運(yùn)動上升和下降(落回原處)的兩個(gè)過程互為逆運(yùn)動，具有_性有下列結(jié)論：對稱(1)物體從某點(diǎn)出發(fā)上升到最高點(diǎn)的時(shí)間與從最高點(diǎn)落回到出發(fā)點(diǎn)的時(shí)間相等即 t上t下_.所以，從某點(diǎn)拋出后又回到同一點(diǎn)所用的時(shí)間為 tg.(2)上升時(shí)的初速度 v0 與落回到出發(fā)點(diǎn)的速度 v 等值反向，即 vv0 .【跟蹤訓(xùn)練】3(2012 年上海卷)小球每隔 0.

5、2 s 從同一高度拋出，做初速為 6 m/s的豎直上拋運(yùn)動，設(shè)它們在空中不相碰g 取10 m/s2，第 1 個(gè)小球在拋出點(diǎn)以上能遇到的小球個(gè)數(shù)為()CA三個(gè)B四個(gè)C五個(gè)D六個(gè)解析：第一個(gè)小球從拋出到落地所用時(shí)間 t2vg1.2 s，在這段時(shí)間內(nèi)，空中已拋出了六個(gè)小球，第七個(gè)小球剛好要拋出，這樣第 1 個(gè)小球與空中的其他 5 個(gè)小球都會相遇，因此選 C.4系有一重物的氣球，以 4 m/s 的速度勻速上升，當(dāng)離地9 m 時(shí)，繩斷了，求重物的落地時(shí)間(取 g10 m/s2)解：解法一把重物的運(yùn)動過程分成上升和自由下落兩個(gè)階段處理解法二全過程按勻變速運(yùn)動處理設(shè)豎直向上為正方向，則 ag，繩斷后，重物做

6、豎直上拋運(yùn)動的出發(fā)點(diǎn)以下位移為負(fù)熱點(diǎn) 1自由落體運(yùn)動規(guī)律的應(yīng)用【例 1】(2011 年重慶卷)某人估測一豎直枯井深度，從井口靜止釋放一石頭并開始計(jì)時(shí)，經(jīng) 2 s 聽到石頭落地聲，由此可知井深約為(不計(jì)聲音傳播時(shí)間，取 g10 m/s2)()BA10 mB20 mC30 mD40 m【觸類旁通】1(2010 年惠州三模)在游樂場中，有一種大型游戲機(jī)叫“跳樓機(jī)”參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上，由電動機(jī)將座椅沿光滑的豎直軌道提升到離地面 40 m 高處，然后由靜止釋放.為研究方便，可以認(rèn)為座椅沿軌道做自由落體運(yùn)動.1.2 s 后，開始受到恒定阻力而立即做勻減速運(yùn)動，且下落到離地面4 m 高處時(shí)速

7、度剛好減小到零然后再讓座椅以相當(dāng)緩慢的速度穩(wěn)穩(wěn)下落，將游客送回地面(取 g10 m/s2)求：(1)座椅在自由下落結(jié)束時(shí)刻的速度是多大？(2)座椅在勻減速階段的時(shí)間是多少？解：(1)設(shè)座椅在自由下落結(jié)束時(shí)刻的速度為 v，下落時(shí)間t11.2 s由 vgt1 得 v12 m/s.(2)設(shè)座椅自由下落和勻減速運(yùn)動的總高度為 h,總時(shí)間為t，座椅勻減速運(yùn)動的時(shí)間為 t2.所以 h(404) m36 m熱點(diǎn) 2“對稱法”在豎直上拋運(yùn)動中的應(yīng)用方法簡介：對稱法就是利用給定物理問題在結(jié)構(gòu)上的對稱性或物理過程在空間 、時(shí)間上的對稱性來分析、處理物理問題的一種科學(xué)的思維方法在豎直上拋運(yùn)動的上升階段和下降階段，速

8、度、時(shí)間都具有對稱性，分析問題時(shí)，注意利用對稱性如上升、下落經(jīng)過同一位置時(shí)的速度大小相等、方向相反；從該位置到最高點(diǎn)的上升時(shí)間與從最高點(diǎn)落回該位置的時(shí)間相等面 h 處由靜止釋放，兩球恰在 處相遇(不計(jì)空氣阻力).則(【例 2】(2011 年山東卷)如圖 131 所示，將小球 a 從地面以初速度 v0 豎直上拋的同時(shí),將另一相同質(zhì)量的小球 b 從距地) h 2A兩球同時(shí)落地B相遇時(shí)兩球速度大小相等C從開始運(yùn)動到相遇，球 a 動能的減少量等于球 b 動能的增加量D相遇后的任意時(shí)刻，重力對球 a 做功功率和對球 b 做功功率相等圖 131審題突破：利用豎直上拋運(yùn)動的上升階段和下降階段具有運(yùn)動的對稱性

9、，抓住兩球的質(zhì)量、加速度和相遇時(shí)運(yùn)動時(shí)間都相同等條件，應(yīng)用豎直上拋運(yùn)動規(guī)律、自由落體運(yùn)動規(guī)律、動能定理和功率等知識解題同類延伸：高中物理階段我們碰到的對稱問題很多，如斜拋運(yùn)動過程的對稱、電路的對稱、圖象的對稱、粒子在電場或磁場中運(yùn)動的對稱以及彈簧振子振動過程的對稱等等答案：C【觸類旁通】2(雙選，2010 年茂名二模)關(guān)于豎直上拋運(yùn)動，以下說法正確的是()A上升過程的加速度大于下降過程的加速度B當(dāng)物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)處于平衡狀態(tài)C從拋出點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的時(shí)間和從最高點(diǎn)回到拋出點(diǎn)的時(shí)間相等D拋出時(shí)的初速度大小等于物體回到拋出點(diǎn)時(shí)的速度大小解析：豎直上拋運(yùn)動只受到重力作用，全過程加速度大小恒定，故 A

10、錯誤；最高點(diǎn)雖然速度為零，但加速度不為零，不是平衡狀態(tài)，故 B 錯誤；根據(jù)運(yùn)動的對稱性，從拋出點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的時(shí)間和從最高點(diǎn)回到拋出點(diǎn)的時(shí)間相等，上升時(shí)的初速度與落回拋出點(diǎn)的速度等值反向，故 C、D 正確答案：CD易錯點(diǎn) 1機(jī)械套用自由落體運(yùn)動公式【例 1】一個(gè)物體從塔頂落下，在到達(dá)地面前最后一秒內(nèi)通過的位移為整個(gè)位移的925，求塔高(取 g10 m/s2)錯解分析：設(shè)塔高為 H.因?yàn)槲矬w從塔頂落下，做自由落體解得 H13.9 m.正確解析：根據(jù)題意畫出運(yùn)動草圖，如圖 132 所示物體從塔頂落到地面所經(jīng)歷時(shí)間為t，通過的位移為H，物體在t1 秒內(nèi)的位移為 h.因?yàn)?v00，則有由解得 H125

11、 m.圖 132指點(diǎn)迷津：解決勻變速直線運(yùn)動問題時(shí)，對整體與局部、局部與局部過程相互關(guān)系的分析，是解題的重要環(huán)節(jié)物體從塔頂落下時(shí)，對整個(gè)過程而言是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，而對部分最后一秒內(nèi)物體的運(yùn)動則不能視為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動因?yàn)樽詈笠幻雰?nèi)的初始時(shí)刻物體具有一定的初速度，由于對整體和部分的關(guān)系不清，導(dǎo)致物理規(guī)律用錯，形成錯解如本題初位置記為 A 位置，t1 秒時(shí)記為 B 位置，落地點(diǎn)記為 C 位置(如圖 132 所示)不難看出既可以把BC 段看成是整體過程 AC 與局部過程 AB 的差值，也可以把BC 段看做是物體以初速度vB 和加速度 g 向下做為時(shí) 1 s 的勻加速運(yùn)動，而 v

12、B 可看成是局部過程 AB 的末速度這樣分析就會發(fā)現(xiàn)其中一些隱含條件，使得求解準(zhǔn)確【糾錯強(qiáng)化】1某宇航員在一星球上高 32 m 處自由釋放一重物，測得最后 1 s 的路程為 14 m，求重物的下落時(shí)間和該星球表面的重力加速度解：設(shè)重物的下落時(shí)間為t，該星球表面的重力加速度為a，H32 m，最后 1 s 的路程為 h14 m，根據(jù)題意得故重物下落時(shí)間為 4 s，該星球表面的重力加速度為4 m/s2.易錯點(diǎn) 2從物體上脫離的慣性問題【例 2】氣球以 10 m/s 的速度勻速豎直上升，從氣球上掉下一個(gè)物體，經(jīng) 17 s 到達(dá)地面求物體剛脫離氣球時(shí)氣球的高度(取 g10 m/s2)錯解分析：物體從氣球

13、上掉下來到達(dá)地面這段距離即為物體脫離氣球時(shí)氣球的高度所以物體剛脫離氣球時(shí)，氣球的高度為 1445 m.正確解析：本題既可以將整個(gè)過程作為整體處理也可以分段處理解法一：將物體的運(yùn)動過程視為勻變速直線運(yùn)動根據(jù)題意畫出運(yùn)動草圖(如圖 133)規(guī)定方向向下為正，則v010 m/s，g10 m/s2即物體剛掉下時(shí)氣球離地 1275 m.解法二：如圖 1 3 3 所示，將物體的運(yùn)動過程分為ABC 和CD 兩段來處理.ABC為豎直上拋運(yùn)動,CD為豎直下拋運(yùn)動在 ABC 段，根據(jù)豎直上拋規(guī)律可知此階段運(yùn)動時(shí)間為圖 133指點(diǎn)迷津：由于對慣性定律理解不深刻，導(dǎo)致對題中的隱含條件即物體離開氣球時(shí)具有向上的初速度視

14、而不見，誤認(rèn)為v00.實(shí)際物體隨氣球勻速上升時(shí)，物體具有向上的速度；當(dāng)物體離開氣球時(shí)，由于慣性物體繼續(xù)向上運(yùn)動一段距離，在重力作用下做勻變速直線運(yùn)動在解決運(yùn)動學(xué)問題的過程中，畫運(yùn)動草圖很重要解題前應(yīng)根據(jù)題意畫出運(yùn)動草圖，草圖上一定要有規(guī)定的正方向，否則用矢量方程解決問題時(shí)就會出現(xiàn)錯誤【糾錯強(qiáng)化】2氣球下掛一重物,以 v010 m/s 勻速上升,當(dāng)?shù)竭_(dá)離地高h(yuǎn)175 m 處時(shí),懸掛重物的繩子突然斷裂，那么重物經(jīng)多少時(shí)間落到地面？落地時(shí)的速度多大？(空氣阻力不計(jì)，取 g10 m/s2)上升繩子突然斷裂后，重物不會立即下降，將保持原來的速度做豎直上拋運(yùn)動，到最高點(diǎn)后再自由下落從繩子斷裂開始計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)間 t 后物體落到地面，規(guī)定初速度方向?yàn)檎较?，則物體在時(shí)間 t 內(nèi)的位移 h175 m，則有解：這里的研究對象是重物，原來它隨氣球以速度 v0 勻速得 t22t350解得 t7 s 或 t5 s(舍去)所以重物的落地速度為vtv0gt(10107) m/s60 m/s其負(fù)號表示方向向下，與初速度方向相反