高中物理2.5自由落體運動與豎直上拋運動教案新人教版必修

1、自由落體運動與豎直上拋運動適用學科高中物理適用年級適用區(qū)域人教版課時時長（分鐘）60分鐘（一對一）知識點1. 自由落體運動基本公式2. 豎直上拋運動特點3. 自由落體運動特點4. 豎直上拋運動基本公式5. 豎直上拋運動的導出公式和推論6. 自由落體運動的導出公式和推論教學目標1.知道自由落體運動和豎直上拋運動特點2.能用公式和圖象描述自由落體運動和豎直上拋運動.3.掌握豎直上拋運動的基本規(guī)律和兩種常見處理方法4.了解什么是豎直上拋運動.5.掌握豎直上拋運動的特征.6.掌握豎直上拋運動的規(guī)律.7.能熟練計算豎直上拋物體的位移、速度及運動時間。教學重點1.自由落體的運動規(guī)律及其應用.2.豎直上拋運

2、動的規(guī)律及其應用教學難點自由落體的運動規(guī)律及其應用.能用公式和圖象描述自由落體運動和豎直上拋運動.掌握豎直上拋運動的基本規(guī)律和兩種常見處理方法教學過程 一、復習預習勻變速直線運動的運動規(guī)律如下： 二、知識講解考點/易錯點1 自由落體運動1定義物體只在重力作用下，從靜止開始下落的運動。2運動性質(zhì)初速度為0，加速度為重力加速度的勻加速直線運動。3基本規(guī)律(1)速度公式：vgt(2)位移公式：heq f(1,2)gt2(3)速度位移關系式：v22gh考點/易錯點2 自由落體運動規(guī)律1）速度公式2）下落高度3）下落時間4）落地速度考點/易錯點3 豎直上拋運動1運動特點加速度為g，上升階段做勻減速直線運

3、動，下落階段做勻加速直線運動。2運動規(guī)律(1)速度公式：vv0gt(2)位移公式：hv0teq f(1,2)gt2(3)速度位移關系式：v2veq oal( 2,0)2gh(4)上升的最大高度：Heq f(voal( 2,0),2g)(5)上升到最大高度用時：teq f(v0,g)考點/易錯點4 豎直上拋運動的導出公式和推論(1)上升到最高點的時間t=v0/g (推導：最高點v=0 由v=v0 -gt 可知：0=v0-gt，所以，到達最高點時間t =v0/g)(2)上升到最高點所用時間與落回到拋出點所用時間相等。（3）上升的最大高度H=v02/2g(推導：因為最高點 v =0,由vt2-v02

4、=-2gH得H=v02/2g)考點/易錯點5 1豎直上拋運動的研究方法豎直上拋運動的實質(zhì)是加速度恒為g的勻變速運動，處理時可采用兩種方法：(1)分段法：將全程分為兩個階段，即上升過程的勻減速階段和下落過程的自由落體階段。(2)全程法：將全過程視為初速度為v0，加速度ag的勻變速直線運動，必須注意物理量的矢量性。習慣上取v0的方向為正方向，則v0時，物體正在上升；v0時，物體在拋出點上方；h0時，物體在拋出點下方。2豎直上拋運動的對稱性如圖所示，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，則：(1)時間對稱性：物體上升過程中從AC所用時間tAC和下降過程中從CA所用時間tCA相

5、等，同理有tABtBA(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：物體從AB和從BA重力勢能變化量的大小相等，均等于mghAB 三、例題精析【例題1】 【題干】在學習了伽利略對自由落體運動的研究后，甲同學給乙同學出了這樣一道題：一個物體從塔頂落下(不考慮空氣阻力)，物體到達地面前最后一秒內(nèi)通過的位移為整個位移的9/25，求塔高H(取g10 m/s2)。乙同學的解法：根據(jù)heq f(1,2)gt2得物體在最后1 s內(nèi)的位移h1eq f(1,2)gt25 m，再根據(jù)eq f(h1,H)eq f(9,25)得H13.9 m，乙同學的解法是否正確？如

6、果正確說明理由，如果不正確請給出正確解析過程和答案。 【答案】125m【解析】乙同學的解法不正確。根據(jù)題意畫出運動過程示意圖，設物體從塔頂落到地面所經(jīng)歷的時間為t，通過的位移為H，物體在(t1)秒內(nèi)的位移為h。據(jù)自由落體運動規(guī)律，有Heq f(1,2)gt2heq f(1,2)g(t1)2由題意得eq f(h,H)eq f(t12,t2)eq f(16,25)聯(lián)立以上各式解得H125 m【例題2】 【題干】一個氫氣球以4 m/s2的加速度由靜止從地面豎直上升，10 s末從氣球上掉下一重物，此重物最高可上升到距地面多高處？此重物從氫氣球上掉下后，經(jīng)多長時間落回到地面(忽略空氣阻力，g取10 m/

7、s2)? 【答案】280 m11.48 s【解析】下面分三個階段來求解向上加速階段：a14 m/s2t110 s，H1eq f(1,2)a1teq oal( 2,1)eq f(1,2)4102 m200 mv1a1t1410 m/s40 m/s。豎直上拋階段：a210 m/s2，v0v140 m/s上升的高度：H2eq f(voal( 2,0),2g)eq f(402,210) m80 m所用時間：t2eq f(v0,g)eq f(40,10) s4 s所以重物距地面的最大高度為：HmaxH1H2200 m80 m280 m。自由下落階段：加速度a310 m/s2，下落的高度H3280 m。下

8、落所用的時間：t3 eq r(f(2H3,g) eq r(f(2280,10) seq r(56) s7.48 s所以重物從氫氣球上掉下后，落回地面所用的時間為：tt2t34 s7.48 s11.48 s。【例題3】【題干】（2004 廣東）一雜技演員，用一只手拋球、接球他每隔0.40s拋出一球，接到球便立即把球拋出已知除正在拋、接球的時刻外，空中總有4個球?qū)⑶虻倪\動近似看做是豎直方向的運動，球到達的最大高度是（高度從拋球點算起，?。篈1.6m B.2.4m C.3.2m D.4.0m【答案】C【解析】空中總有四個球，每兩個相鄰的球間的時間間隔為0.40s，則每個球上往返時間為1.60s，即

9、上升階段時間為0.80s，根據(jù)豎直上拋運動規(guī)律可知，上升和下落時間對稱，故球達到的最大高度為： 四、課堂運用【基礎】1、將一個物體以某一速度從地面豎直向上拋出，設物體在運動過程中所受空氣阻力大小不變，則物體（）A剛拋出時的速度最大B在最高點的加速度為零C上升時間大于下落時間D上升時的加速度等于下落時的加速度【答案】A【解析】A、整個過程中只有空氣的阻力做功不為零，機械能損失，故上升過程初速度最大，故A正確；BD、物體在運動過程中所受空氣阻力大小不變，但是受空氣阻力的方向總與物體的速度方向相反，所以上升時的加速度大于下落時的加速度，B錯誤，D也錯誤；C、根據(jù)上升時間小于下落時間，C錯誤；故選A2

10、、關于豎直上拋運動，下列說法正確的是（）A在最高點速度為零，加速度也為零B上升的時間小于下落過程的時間C從上升到下降的整個過程中加速度保持不變D上升到某一高度時速度小于下降到此高度時的速度【答案】C【解析】A、最高點速度為零，但是仍受重力，故加速仍為重力加速度，故A錯誤B、上拋的運動時具有對稱性的，上下的時間相等，故B錯誤C、上升和下降的過程加速都是重力加速度，故C正確D、由于豎直上拋機械能守恒，故可以知任何位置有固定的速度，不會因處于上升還是下降過程而改變此點的速度，故D錯誤【鞏固】1、豎直上拋一物體，上升的最大高度為5m，求：拋出時的初速度大小【答案】10m/s【解析】因為從上拋最大高度自

11、由下落的末速度與拋出時初速度大小相等，所以初速2、從地面以相同的初速度先后豎直向上拋出兩個小球，不計空氣阻力，則在小球落地前（）A某一時刻兩小球的位移可能相等B某一時刻兩小球的速度可能相等C任意時刻兩小球的位移差都相等D任意時刻兩小球的速度差都相等【答案】AD【解析】設兩個小球的時間差為t，A、由小球的位移：hv0tgt2，hv0(tt)g(tt)2所以當前一個小球下落的階段，后一個小球仍然上升時，兩個小球可能相遇故A正確；B、由速度時間公式得：v1=v0-gt，v2=v0-g（t-t）由于存在時間差，所以兩個小球的速度不可能相同故B錯誤；C、由小球的位移：hv0tgt2，hv0(tt)g(t

12、t)2兩個小球的位移差：hhhv0t+gttgt2，與時間t為一次函數(shù)關系故C錯誤；D、由速度時間公式得：v1=v0-gt，v2=v0-g（t-t）兩個小球的速度差：v=v1-v2=gt是一個常數(shù)故D正確 【拔高】1、某物體以30 m/s的初速度豎直上拋，不計空氣阻力，g取10 m/s2,5 s內(nèi)物體的()A路程為65 mB位移大小為25 m，方向向上C速度改變量的大小為10 m/sD平均速度大小為13 m/s，方向向上【答案】AB【解析】上升到最高點所用時間為：teq f(v0,g)3 s上升的路程為h1eq f(1,2)gt2eq f(1,2)1032 m45 m，下降的位移為：h2eq

13、f(1,2)g(5t)2eq f(1,2)1022 m20 m，故5 s內(nèi)的路程為：sh1h265 m，A對；位移大小為：xh1h225 m，方向向上，B對；速度改變量大小為：vgt105 m/s50 m/s，C錯；平均速度大小為：eq xto(v)eq f(x,5)5 m/s，方向向上，D錯。2、在高為h處，小球A由靜止開始自由落下，與此同時，在A的正下方地面上以初速度v0豎直向上拋出另一小球B，求A、B在空中相遇的時間與地點，并討論A、B相遇的條件(不計空氣阻力作用，重力加速度為g)?！敬鸢浮慨斣贐球的最高點相遇時，應有eq f(1,2)gt2eq f(voal( 2,0),2g)h，且t

14、eq f(v0,g)，解得v0eq r(gh)。當 eq r(f(gh,2)v0eq r(gh)時，在B球上升過程中兩球相遇?！窘馕觥吭O相遇時間為t，相遇點離地面高度為y，則兩球相遇必在同一位置，具有相同的y。所以yv0teq f(1,2)gt2heq f(1,2)gt2，即v0th。所以相遇時間為teq f(h,v0)。將t代入y的表達式中，yheq f(1,2)gt2heq f(1,2)geq f(h2,voal( 2,0)h(1eq f(gh,2voal( 2,0)，即為相遇點離地面的高度。討論：若A、B能在空中相遇，則y0，即h(1eq f(gh,2voal( 2,0)0。所以1eq f(gh