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1、2012 届高考物理复习：自由落体运动和竖直上抛运动第三时 自由落体运动和竖直上抛运动【教学要求】1了解伽利略研究自由落体运动所用的实验和推理方法；知道自由落体的概念2掌握自由落体运动和竖直上抛运动的规律并能用解决一些实际问题。【知识再现】一、自由落体运动1 定义：只受重力作用，从静止开始下落的运动。2 特点：只受一个力，即重力初速 v00，且加速度 ag 方向竖直向下3 性质：初速为零的匀加速直线运动二、自由落体运动的规律自由落体运动时可以看成是匀变速直线运动在初速 v00，加速度 ag 时的一种特例因此其运动规律可由匀变速直线运动的一般公式推导：速度公式：v1gt； 位移公式：h gt2/
2、2 ； vt2=2gh三、竖直上抛运动1物体获得竖直向上的初速度 0 后仅在重力作用下的运动。2特点：只受重力作用且与初速度方向反向，以初速方向为正方向则 a=-g3运动规律：t=0-gt；h=0t-gt2/2； t2=t2-2gh自由落体加速度的方向始终竖直向下，其大小与在地球上的位置和高度有关(通常不考虑高度的影响)，在地面上自赤道到两极，重力加速度逐渐变大，通常在计算中取 g98/s210/s2。知识点一对自由落体运动的理解自由落体运动实际上是一种理想化模型，必须同时满足两个条：只受重力、初速为零。在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，也就是说，一切物体自由下落时的快慢都相
3、同。平时看到轻重不同、密度不同的物体下落时快慢不同，是由于它们受到的阻力不同的缘故。【应用 1】 （华南师大附中 08 届高三综合测试）为了测定某建筑物的高度，从其顶上自由落下一光滑的小石子，除了知道当地的重力加速度以外，还需要知道下述哪个量（ ）A第一秒的末速度 B第一秒内的位移最后一秒的位移 D最后一秒的初速度导示: 选 D。若知道第一秒的末速度或第一秒内的位移无法求出建筑物的高度，故 A、B 错误。若知道最后 1 秒的位移，可以根据平均速度公式求出最后 1 秒中点时刻的瞬时速度 v，则物体落地时间 t=v/g+0，则建筑物高h=gt2/2。正确。若知道最后一秒的初速度 v0，则物体落地时
4、速度 vt= v0+g1，则建筑物高 h=vt2/2g。D 正确。 本题的关键是灵活应用自由落体运动的规律，要注意，自由落体运动是一种特殊的匀变速直线运动，前面介绍的匀变速直线运动的所有规律都适用。知识点二对竖直上抛运动的分析和处理对于竖直上抛运动，有分段分析法和整体法两种处理方法。分段法以物体上升到最高点为运动的分界点，根据可逆性可得 t 上=t 下=0/g，上升最大高度 H=02/2g，同一高度速度大小相等，方向相反。整体法是以抛出点为计时起点，速度、位移用下列公式求解：t=0-gt；h=0t-gt2/2。【应用 2】 （常州高中 08 届高考物理模拟卷）以速度 V 上升的电梯内竖直向上抛
5、出一球，电梯内观察者看见小球经时间 t 后到达最高点，则 （ ）A、电梯中的人看见球抛出时的初速度 V0=gtB 、地面的人所见球抛出时的速度为 V0=gt；、地面上的人看见球上升的最大高度 h=1/2gt2；D、地面上的人看见球上升的时间也为 t；导示: 选 A。本题关键是注意参照物的选取，以电梯为参照物时，物体的初速度应为 V0=gt；而从地面看，物体的初速则为V0=v+gt。故地面上的人看见球上升的时间应该为 t= V0/g；地面上的人看见球上升的最大高度 h= V02/2g。类型一自由落体运动规律的应用【例 1】在 2008 奥运场馆建设中，建筑工人安装搭手架进行高空作业，有一名建筑工
6、人由于不慎将抓在手中的一根长的铁杆在竖直状态下脱落了，使其做自由落体运动，铁杆在下落过程中经过某一层面的时间为 02s，试求铁杆下落时其下端到该楼层的高度？（g=10/s2,不计层面的厚度）导示:根据题意，如图可知运动过程，题目明确告诉的已知物理量是： a=g 、 SAB= 、tAB=02S因此， 我们对 AB 运动过程可以据匀变速直线运动的公式 S= V0t +1/2at2, 列出包括已知、未知物理量的方程: S= VAt +1/2gt2,即解得VA =24/s 再对 0A 过程分析可知题目已知的物理量是：V0 =0/s、VA =24/s、a=g由公式：VA2- V02=2ah,解得 h=2
7、88。追问：这道题还有哪些方法可以解决吗？请同学们试一试。类型二实验探究类问题分析【例 2】人对周围发生的事情，都需要一段时间作出反应，从发现情况到采取行动所经历的时间称为反应时间下面是某种测定反应时间的方法：甲同学用两手指捏住木尺顶端，乙同学一只手在木尺下部做握住木尺的准备如图（a） ，但手的任何部位都不要碰到木尺，当看到甲同学放开手时，乙同学立即握住木尺现记录如图（b） ，请回答下列问题：（1）这个实验可以测出同学的反应时间（2）计算该同学的反应时间；（3）设计一把能直接读出反应时间的尺子（尺子上至少标有 3 个能读的数据） ，并写出该工具的使用说明导示:（1）根据示意图和题意可知，乙看到
8、甲同学放开手时，立即握住木尺，因此可以测量出乙从看到甲同学放开手到采取握手动作的时间，即乙的反应时间。 （2）根据自由落体运动规律 s=gt2/2， 可得 t=02s （3）如右图类型三竖直上抛物体运动规律的应用【例 3】 （常州中学 08 届高三第二阶段调研）在跳马运动中，运动员完成空中翻转的动作，能否稳住是一个得分的关键，为此，运动员在脚接触地面后都有一个下蹲的过程，为的是减小地面对人的冲击力。某运动员质量为，从最高处下落过程中在空中翻转的时间为 t，接触地面时所能承受的最大作用力为 F（视为恒力） ，双脚触地时重心离脚的高度为 h，能下蹲的最大距离为 s，若运动员跳起后，在空中完成动作的
9、同时，又使脚不受伤，则起跳后的高度 H 的范围为多大？（在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计，计算时，可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点 ）导示:设人起跳后重心离地高度为 H1，为完成空中动作，须有 即 设人起跳后从 H2 高度下落，下落过程： 下蹲过程根据牛顿第二定律，得 根据运动学公式 解得： 则 的范围为 本题的关键是抓住运动员跳起后，在空中完成动作，同时又使脚不受伤，这两种条；以这两个条作为切入口，根据运动学公式和牛顿定律建立关系式。1 （镇江中学 08 届高三第一学期期中考试卷）四个小球在离地面不同高度同时从静止释放，不计空气阻力，从开始运动时刻起每隔相等的时间间隔，小球
10、依次碰到地面下列各图中，能反映出刚开始运动时各小球相对地面的位置的是（ ） 2如图所示，描述的是一个小球从桌面上方一点自由下落，与桌面经多次碰撞最后落在桌面上的运动过程。图线所示反映的是下列哪个物理量随时间的变化过程（ ）A 位移 B 路程 速度 D 加速度3 (07 年佛市教学质量检测)小球从空中自由下落，与水平地面相碰后弹到空中某一高度，其速度随时间变化的关系如图所示，则( )A小球下落时的加速度为/s2B 小球第一次反弹初速度的大小为 3/s小球是从高处自由下落的D小球能弹起的最大高度为 044雨滴自屋檐静止滴下,每隔 02 秒滴下一滴,第一滴落下时第六滴恰欲滴下,此时第一滴、第二滴、第
11、三滴、第四滴之间的距离依次为162、126、090,设落下的雨滴的运动情况完全相同,则此时第二滴雨滴下落的速度为：（g=10/s2)（ ） A800/s B 784/s720/s D700/s气球以 v=4/s 的速度竖直匀速上升，其下方悬挂一重物，在气球上升到离地某一高度时悬绳突然断开，则此时重物的速度是_/s，若重物经 7 秒钟落地，则悬绳断开时重物离地高为_。6 （无锡市 08 届高三基础测试）总质量为 24g 的气球，以 2s的速度竖直匀速上升。当升至离地面 300 高处时，从气球上落下一个质量为 4g，体积很小可以看作质点的物体。（1）试求物体脱离气球 s 后气球距地面的高度；（2）此时物体离开地面的距离是多少？(g 取 10s2) 。答案：1 2A 3BD 4 4；217 6 （1）33 （2）18
