《高考物理一轮总复习 直线运动 第3讲 自由落体运动 竖直上抛运动课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮总复习 直线运动 第3讲 自由落体运动 竖直上抛运动课件（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3讲 自由落体运动 竖直上抛运动自主夯实基础 自主预习 轻松过关名师点金本讲内容其实就是竖直方向的匀变速直线运动课本中单列一节来讲述是因为这类运动形式与我们的生活关系密切，随处可见所以对于本讲内容的复习，重点要放在对实际发生的抛体运动过程的解析，即如何把实际的过程简化成理想的模型进行分析、求解知识梳理一、自由落体运动1性质：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，是匀变速直线运动的特例2特点：初速度v00、加速度ag的匀加速直线运动3规律速度公式：vtgt位移公式：h gt2有用的推导公式：vt22gh，hgT2， 4处理自由落体运动问题的常用推论(1)1t内、2t内、3t内nt内的位移之比
2、为：s1s2s3sn122232n2(2)1t末、2t末、3t末nt末的速度之比为：v1v2v3vn123n(3)第一个t内、第二个t内、第三个t内第n个t内的位移之比为：s1s2s3sn135(2n1)(4)从静止开始通过连续相等的位移所用的时间之比为：t1t2t3tn1( 1)(3) )( )二、竖直上抛运动1性质：物体以某一初速度竖直向上抛出，只在重力作用下的运动2特点：初速度为v0、加速度ag的匀变速直线运动(取向上为正方向)3规律速度公式：vtv0gt位移公式：hv0t gt2有用的推导公式：vt2v022gh4几个特征量(1)上升的最大高度为：Hm(2)上升到最大高度所需的时间及从
3、最高点落回抛出点的时间均为：t上t下 在不考虑空气阻力的前提下，竖直上抛运动是匀变速直线运动，其上升阶段为匀减速运动，下落阶段为自由落体运动它有如下特点：速度对称，即上升和下降过程中物体经过同一位置的速度大小相等，方向相反；时间对称，即上升和下降过程中物体经过相同空间的时间相等基础自测1(2009年东北师大附中)科学研究发现，在月球表面： 没有空气；重力加速度约为地球表面重力加速度的 ； 没有磁场若宇航员登上月球后，在空中同一高度同时释放 氢气球和铅球，忽略地球和其他星球对月球的影响，则以下 说法正确的有( )A氢气球处于超重状态，铅球处于失重状态B氢气球将向上加速上升，铅球加速下落C氢气球和
4、铅球都将下落，并同时落地D氢气球和铅球都将下落，但铅球先落到地面【解析】因月球表面没有空气，没有磁场，气球和铅球 下落时没有空气阻力和电磁阻力，二者均做自由落体运动， 同时落地，且下落过程中都处于失重状态，故选项C正确【答案】C2(2009年湖南调研)A、B、C、D、E五个小球从不同 高度由静止开始同时释放，从A球碰到地面的瞬间开始计时 ，每隔相等的时间间隔B、C、D、E四个小球依次落到地面 如图101给出的四幅图中，能恰当表示五个小球刚释放时 离地面高度的是( )图101【解析】因五个小球都做自由落体运动，从A落地时开 始计时，每隔相等时间t后依次落地，后面每一小球比前一 球多运动t时间，但
5、落地前t时速度比前一球的速度大，因 此后一球在最后t时间内比前一球在最后一个t时间内的位 移大，故相邻两球间距应越来越大，只有图C正确【答案】C3(2009年陕西质检)将物体竖直向上抛出后，图102中能正确表示其速率v随时间t的变化关系的图线是( )图102【解析】竖直上抛运动可分为上升过程的匀减速直线运动和下降过程的自由落体运动，速率在上升过程中均匀减小至零，下降过程又均匀增大至抛出时的值，所以选D【答案】D创新方法探究 提炼方法 展示技巧题型方法一、自由落体运动的处理方法例1 三根平如图103甲所示，一个物体从H高处自由 落下，经过最后h196 m高度所用的时间t4 s求物体下 落H高度所
6、用的总时间T和高度H(取g9.8 m/s2)图103甲【解析】解法一 根据自由落体公式由于H gT2Hh g(Tt)2联立解得：T7 s，H240.1 m解法二 利用匀变速运动平均速度的特点由于物体在最后t4 s内的平均速度等于物体在T 时刻的瞬时速度，即有：g(T )解得：T7 s由于H gT2解得：H240.1 m解法三 利用vt图象画出这个物体自由下落的vt图象，如图103乙所示 物体开始下落后经时间Tt和T后的速度分别为g(Tt)、gT 图线的AB段与t轴间的面积(阴影部分)表示物体在时间t内下 落的高度h，即有：h t解得：T7 s所以H gT2240.1 m 图103乙【答案】7
7、s 240.1 m【点评】本题提供了三种解法，还有很多其他的解法.解 自由落体问题的方法很多,同学们在做题时要灵活运用方法概述自由落体运动是初速度v00、加速度ag的竖直向下的匀加速直线运动，因此匀变速直线运动的规律在自由落体运动中都是适用的处理自由落体运动，只要运用解决匀变速直线运动的规律、方法和技巧即可二、竖直上抛运动的处理方法例2 不计空气阻力，以一定的初速度竖直上抛的小球从抛出至回到抛出点所用的时间为t现在在小球上升的最大高度的一半处放置一块挡板，小球撞击挡板后以原速率弹回(撞击时间不计)，则此时小球上升和下降的总时间约为( )A0.5t B0.4t C0.3t D0.2t【解析】解法
8、一 由题意知，小球上升过程所需的时间为 ，则小球竖直上抛的初速度为：v0g设小球上升至一半高度时的速度大小为vC，有：v02vC2vC20可得：vC v0 gt故小球到达挡板所需的时间为：t1 t由对称性可知，小球撞击挡板前后运动的总时间为：t2t1 t0.29t解法二 由题意知，小球上升过程所需的时间为，可作出小球与挡板碰撞前后运动速率随时间变化的图象如图所示 有：解得：t t0.29t【答案】C【点评】在解析竖直上抛运动时，一般都需要应用对称性这一重要特点应用图象法时，要灵活地应用“vt图象所包围的面积等于位移”这一结论方法概述竖直上抛运动的处理方法如下(1)分段法：上升过程是ag、vt0
9、的匀减速直线运动，下落阶段是自由落体运动(2)整体法：将全过程看做是初速度为v0、加速度为g的匀变速直线运动下面三个基本规律直接用于全过程(取向上为正)：vtv0gt，hv0t gt2, vt2v022gh(3)利用竖直上抛运动的vt图象竖直上抛运动的vt图象是一条斜向下的直线，如图104所示，图象表示从抛出至落回到抛出点的过程t轴以上图线表示上升阶段，t轴以下图线表示下落阶段若t22t1，则物体的初末速度大小相等，正方向位移(上升)和负方向位移(下落)的合位移为零图104三、可简化成落体或抛体运动的实际问题例3 跳水是一项优美的水上运动，图105甲是2008年北京奥运会跳水比赛中小将陈若琳和
10、王鑫在跳台上腾空而起的英姿其中陈若琳的体重约为30 kg，身高约为1.40 m，她站在离水面10 m高的跳台上，重心离跳台面的高度约为0.80 m，竖直向上跃起后重心升高0.45 m到达最高点，入水时身体竖直，当手触及水面时伸直双臂做一个翻掌压水花的动作，如图105 乙所示，这时陈若琳的重心离水面约为0.80 m设运动员在入水及在水中下沉过程中受到的水的作用力大小不变空气阻力可忽略不计，重力加速度g取10 m/s2(结果保留两位有效数字)(1)求陈若琳从离开跳台到手触及水面的过程中可用于完 成一系列动作的时间(2)假设陈若琳入水后重心下沉到离水面约2.2 m处速度变 为零，试估算水对陈若琳的阻
11、力大小甲 乙 图105【解析】(1)陈若琳跃起后可看做竖直向上的匀减速运动，重心上升的高度h10.45 m设起跳速度为v0，则v022gh1，上升过程的时间t1解得：t1 0.3 s陈若琳从最高处自由下落到手触及水面的过程中重心下落的高度h10.45 m设下落过程的时间为t2，则：h gt22解得：t2 s1.4 s陈若琳完成一系列动作可利用的时间tt1t21.7 s(2)陈若琳的手触及水面到她的重心下沉到离水面约2.2 m 处的位移s3.0 m手触及水面时的瞬时速度v设水对运动员的作用力为f，依据动能定理有：(mgf)s0 mv2解得：f1.3103 N【答案】(1)1.4 s (2)1.3
12、103 N【点评】构建物理模型时，要重视理想化方法的应用方法概述解决落体和抛体运动的实际问题，关键在于建立运动模 型建模的方法是：抓住主要因素，忽略次要因素在定性 地把握住物理模型之后，应把这个模型细化，使之更清晰四、空中相遇问题例4 如图106所示，A球从距地面高度为h处自由下落 ，同时将B球从地面以初速度v0竖直上抛，两球沿同一竖直线 运动要使A、B在空中相遇，则B球初速度的取值范围为多 少？图106【解析】解法一 以地面为位移测量起点，取向上为正，则A球的位移为：sAh gt2B球的位移sBv0t gt2当A、B相遇时，sAsB，可求得：t又因为A、B球在空中相遇的条件为：t解得：v0
13、解法二 若无B球存在，A球下落的时间tA若无A球存在，B球在空中运动的时间tB题中所述情境A、B在空中相遇的条件为：tAtB可得B球初速度的取值范围为：v0 【答案】v0方法概述两个物体在空中做自由落体运动或竖直上抛运动时，可推导出以下结论：(1)它们相对做匀速直线运动，相对速度等于初速度的矢量差；(2)相向运动两物体的相遇时间t 体验成功1(2008年福建福州模拟)一弹性小球自4.9 m高处自由落 下，当它与水平地面每碰撞一次后，速度都减小为碰前的 若图107描述的是这个弹性小球的全部运动过程，则图线 反映随时间变化过程的物理量是( )A位移 B路程 C速度 D加速度 图107【解析】小球下
14、落是自由落体，弹起是竖直上抛运动， 除与地面碰撞以外，加速度均为g，选项D错误；其vt图象 应为一段一段的直线，且速度方向改变，选项C错误；其路 程随时间一直增大，选项B错误；离出发点的位移在不断变 化，且方向不变，最后停在地面上，位移最大，故选A【答案】A2(2009年广东模拟)两个小球分别拴在一根轻绳的两端 ，一人用手拿住一球将它们从三楼阳台上由静止释放，两球 先后落地的时间差为t1；若将它们从四楼阳台上由静止释放 ，则它们落地的时间差为t2不计空气阻力，则t1、t2满 足( )At1t2 Bt1t2Ct1t2 D以上都有可能【解析】时间差等于轻绳长度除以下面小球落地后上面 小球运动的平均速度，故t1t2【答案】C3(2009年河南六市联考)一个从地面竖直上抛的物体， 它两次经过一个较低点a的时间间隔是Ta，两次经过一个较高 点b的时间间隔是Tb，则a、b之间的距离为( )A g(Ta2Tb2) B g(Ta2Tb2)C g(Ta2Tb2)
