高考物理一輪總復習 專題一 第3講 自由落體運動和豎直上拋運動課件 新人教版.ppt

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第3講自由落體運動和豎直上拋運動 1 自由落體運動 1 定義 物體僅在 作用下從 開始下落 的運動 重力 靜止 2 實質 初速度為 加速度為 的 直線運動 零 重力加速度 勻加速 一 自由落體運動的規(guī)律 2 自由落體運動的加速度 重力加速度 1 特點 在同一地點 一切物體做自由落體運動的加速度 都 這個加速度叫重力加速度 用g表示 相同 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 一般取g m s2 粗略計算 時 可取g m s2 增大 減小 9 8 10 3 方向 豎直向下 1 豎直上拋運動 把物體以一定初速度v0沿著豎直方向 重力 向上拋出 僅在 作用下物體所做的運動 2 豎直上拋運動規(guī)律 1 vt 2 s v0 gt 4 兩個特征量 最大高度h 從拋出到落回 拋出點的運動時間t 二 豎直上拋運動的規(guī)律 2gh 基礎檢測 1 兩物體分別從不同高度自由下落 同時落地 第一個物 下落時 兩物體相距 體下落時間為t 第二個物體下落時間為 當?shù)诙€物體開始 答案 D 逆向對稱性 小球從最高點落至該位置的時間為 t t 2 一個小球豎直向上拋出 兩次經(jīng)過拋出點上方距離拋出點的高度為10m處的時間間隔為 t 2s 則小球的上拋初速度v0有多大 從拋出到返回原處 小球共經(jīng)歷了多長時間 g取 10m s2 解 因為小球兩次經(jīng)過距拋出點高度為10m處的時間間隔為 t 2s 所以 根據(jù)豎直上拋運動的上升階段與下降階段的 1s 再根據(jù)速率的對稱性 小球上升至該位置的速度為 小球從拋出到返回原處的總運動時間為 考點1自由落體運動的規(guī)律 所有勻變速直線運動的推論 包括初速度為零的比例式結 論 都適用于自由落體運動 重點歸納 考點練透 1 2015年上海十三校聯(lián)考 在真空中 將蘋果和羽毛同時 從同一高度由靜止釋放 下列頻閃照片中符合事實的是 A B C D 答案 C 2 2015年北京大學附屬中學月考 如圖1 3 1所示 在地面上一盤子C的正上方A處有一金屬小球a距C為20m 在B處有另一個金屬小球b距C為15m 小球a比小球b提前1s 由靜止釋放 g取10m s2 則 A b先落入C盤中 不可能在下落過程中相遇B a先落入C盤中 a b下落過程相遇點發(fā)生在BC之間某位置C a b兩小球同時落入C盤D 在a球下落過程中 a b兩小球相 遇點恰好在B處 圖1 3 1 答案 D 考點2豎直上拋運動的規(guī)律 重點歸納 1 分段法分析豎直上拋運動 上升過程 vt 0 a g的勻減速直線運動 下降過程 自由落體運動 2 整體法分析豎直上拋運動 將上升和下降過程統(tǒng)一看成是初速度v0向上 加速度g向 下的勻變速直線運動 速度公式 vt v0 gt 位移公式 h v0t gt2 當h 0時 表示物體拋出后落回拋出點后繼續(xù)下落到拋出點下方的某一位置 此時t有兩解 一解為正值 表示物體下落到拋出點下方某處時所用時間 另一解為負值 應舍去 注意 當物體經(jīng)過拋出點上方某個位置時 可能處于上升 階段 也可能處于下降階段 造成多解 vt與h有正有負 正 負代表不同的意義 典例剖析 例1 某校一課外活動小組自制一枚火箭 設火箭從地面發(fā)射后 始終在垂直于地面的方向上運動 火箭點火后可認為做勻加速直線運動 經(jīng)過4s到達離地面40m高處時燃料恰好用完 若不計空氣阻力 取g 10m s2 求 1 燃料恰好用完時火箭的速度 2 火箭上升離地面的最大高度 3 火箭從發(fā)射到殘骸落回地面過程的總時間 解 設燃料用完時火箭的速度為v1 所用時間為t1 火箭的運動分為兩個過程 第一個過程為做勻加速上升運 動 第二個過程為做豎直上拋運動至到達最高點 所以火箭上升離地面的最大高度h h1 h2 40m 20m 60m 3 方法一 分段分析法 方法二整體分析法 備考策略 分段法和整體法貫穿整個高中的物理學習中 一定要掌握 如同連接體問題中受力分析的整體法和隔離法 動能定理中可以用分段法 也可以用整體法列方程等 大多數(shù)題目用整體法比較簡潔方便 也有少數(shù)題目一定要用分段法才可以解出來 解題的時候要認真領會 考點練透 3 2015年安徽宿州模擬 在某一高度以v0 20m s的初速度豎直上拋一個小球 不計空氣阻力 當小球速度大小為10m s 時 以下判斷正確的是 g取10m s2 A 小球在這段時間內的平均速度大小一定為15m s 方向向上B 小球在這段時間內的平均速度大小一定為5m s 方向向下C 小球在這段時間內的平均速度大小一定為5m s 方向向上D 小球的位移大小一定是15m 解析 小球被豎直向上拋出 做的是勻變速直線運動 平 均速度可以用勻變速直線運動的平均速度公式 求出 規(guī)定豎直向上為正方向 當小球的末速度大小為10m s 方向豎直向上時 v 10m s 用公式求得平均速度為15m s 方向豎直向上 當小球的末速度大小為10m s 方向豎直向下時 v 10m s 用公式求得平均速度大小為5m s 方向豎直向上故A B C錯誤 由于末速度大小為10m s時 球的位置一 定 距起點的位移h 15m D正確 答案 D 4 在豎直的井底 將一物塊以11m s的速度豎直地向上拋出 物塊沖過井口時被人接住 在被人接住前1s內物塊的位移是4m 位移方向向上 不計空氣阻力 g取10m s2 求 1 物塊從拋出到被人接住所經(jīng)歷的時間 2 此豎直井的深度 解 1 設被人接住前1s時刻物塊的速度為v 方法 對稱法 在豎直上拋運動中的應用 在豎直上拋運動的上升階段和下降階段 速度 時間都具有對稱性 分析問題時 注意利用對稱性 如上升 下落經(jīng)過同一位置時的速度大小相等 方向相反 從該位置到最高點的上升時間與從最高點落回該位置的時間相等 如圖1 3 2所示 物體以初速度v0豎直上拋 A B為途中的任意兩點 C為最高點 1 時間對稱性物體上升過程中從A C所用時間tAC和下降過程中從C A所用時間tCA相等 同理tAB tBA 2 速度對稱性 物體上升過程經(jīng)過A點的速度與下降過程經(jīng)過A點的速度大小相等 3 能量對稱性 圖1 3 2 物體從A B和從B A重力勢能變化量的大小相等 均等于mghAB t4 t1 2 t3 t2 2 例2 一個小球做豎直上拋運動 經(jīng)過時間t1上升到位置x1 上升到位置x2的時間為t2 小球上升到最高點后下落到位置x2的時間為t3 繼續(xù)下落到位置x1的時間為t4 說明 各時間 均以開始運動計時 求證重力加速度g 8 x2 x1 審題突破 此題求證結果較為復雜 若不加選擇地套用豎直上拋運動公式 則很難理出頭緒 但如果抓住豎直上拋運動中時間的對稱性 從某一位置上升到最高點和從最高點落回該位置所用的時間相等 則可簡化問題的處理 證明 設最高點到位置x1的距離為h1 T1為從x1上升到最 高點 又落回x1的總時間 則T1 t4 t1 小球從最高點自由落體運動到x1的過程有 設最高點到位置x2的距離為h2 T2為從x2上升到最高點 又落回x2的總時間 則T2 t3 t2 小球從最高點自由落體運動到x2的過程有而h1 h2 x2 x1 同類延伸 高中物理階段碰到的對稱問題很多 如斜拋運動過程的對稱 電路的對稱 圖象的對稱 粒子在電場或磁場中運動的對稱以及彈簧振子振動過程的對稱等 觸類旁通 1 多選 關于豎直上拋運動 下列說法正確的是 A 上升過程的加速度大于下降過程的加速度B 當物體到達最高點時處于平衡狀態(tài)C 從拋出點上升到最高點的時間和從最高點下落到拋出點的時間相等D 拋出時的初速度大小等于物體下落到拋出點時的速度大小答案 CD 2 多選 一物體做豎直上拋運動 不計空氣阻力 初速度為30m s 當物體的位移為25m時 經(jīng)歷的時間為 g取 10m s2 A 1s B 2s C 5s D 3s 答案 AC