人教版高中物理必修第一冊第2章勻變速直線運動的研究專題提升3自由落體運動和豎直上拋運動的應用課件

第二章專題提升三自由落體運動和豎直上拋運動的應用學習目標1.進一步加深對自由落體運動性質(zhì)的理解和運動規(guī)律的應用。(科學思維)2.知道什么是豎直上拋運動,理解豎直上拋運動是勻變速直線運動。(物理觀念)3.理解豎直上拋運動的處理方法,會解決實際問題。(科學思維)重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究點一自由落體運動規(guī)律的應用知識歸納1.自由落體運動的處理方法自由落體運動是v0=0,a=g的勻變速直線運動,所以勻變速直線運動的所有公式和推論方法,自由落體運動全部適用。(1)速度公式:v=gt。(2)位移公式:h=gt2。(3)速度位移關(guān)系式:v2=2gh。(4)連續(xù)相等的時間T內(nèi)的位移之差:Δh=gT2。(6)若從開始運動時刻計時,劃分為連續(xù)相等的時間間隔T,則有如下比例關(guān)系:①T末、2T末、3T末……瞬時速度之比v1∶v2∶v3∶…=1∶2∶3∶…②T內(nèi)、2T內(nèi)、3T內(nèi)……位移之比x1∶x2∶x3∶…=1∶4∶9∶…③第一個T內(nèi)、第二個T內(nèi)、第三個T內(nèi)……位移之比xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…=1∶3∶5∶…

2.自由落體多過程運動問題

對于自由落體中的多過程運動,可以先畫出v-t圖像,如圖即為一個多過程運動,其中間速度很關(guān)鍵。典例剖析【例題1】如圖所示,一滴雨滴從離地面20m高的樓房屋檐自由下落,下落5m時,到達窗口上沿,再經(jīng)Δt=0.2s的時間通過窗口,g取10m/s2,求:(1)雨滴落地前瞬間的速度大小;(2)窗口的高度;(3)該雨滴最后1s內(nèi)下落的平均速度大小。

答案

(1)20m/s

(2)2.2m

(3)15m/s對點演練1.

如圖所示,A、B兩個小球用長為1m的細線連接,用手拿著A球,B球豎直懸掛,且A、B兩球均靜止。現(xiàn)由靜止釋放A球,測得兩球落地的時間差為0.2s,不計空氣阻力,重力加速度g取10m/s2,則A球釋放時離地面的高度為(

)A.1.25m B.1.80m C.3.60m D.6.25mB探究點二豎直上拋運動的規(guī)律及應用知識歸納豎直上拋運動物體具有豎直向上的初速度,只在重力作用下的運動運動性質(zhì)先做豎直向上的勻減速直線運動,上升到最高點后,又開始做自由落體運動,整個過程中加速度始終為g處理方法(1)分段法:可以把豎直上拋運動分成上升階段的勻減速直線運動和下降階段的自由落體運動處理。上升階段:v=v0-gt,h=v0t-gt2;下落階段:v=gt,h=gt2。(2)整體法:將豎直上拋運動視為初速度為v0、加速度為-g的勻減速直線運動。取整個過程分析,選豎直向上為正方向,則有v=v0-gt,h=v0t-gt2,v>0,上升階段;v<0,下落階段;h>0,在拋出點上

方;h<0,在拋出點下方重要特性作出豎直上拋運動的過程圖,如圖所示,結(jié)合圖像分析,可知(1)對稱性:①時間對稱性:對同一段距離,上升過程和下降過程時間相等,tAB=tBA,tOC=tCO;②速度對稱性:上升過程和下降過程通過同一點時速度大小相等,方向相反。(最高點除外)(2)多解性:通過拋出點上方某一點對應兩個時刻,即物體可能處于上升階段,也可能處于下降階段,如圖中A點典型物理量典例剖析【例題2】

一個氫氣球以8m/s2的加速度由靜止從地面豎直上升,5s末從氣球上掉下一重物,忽略空氣阻力,g取10m/s2。(1)此重物最高可上升到距地面多高處?(2)此重物從氣球上掉下后,經(jīng)多長時間落回地面?(3)此重物從氣球上掉下后,經(jīng)多長時間速度的大小為20m/s?(4)此重物從氣球上掉下后,經(jīng)多長時間距離掉下時的位置35m遠?(結(jié)果可以用根式表示)解析

(1)5

s末重物的速度v=at=8×5

m/s=40

m/s5

s內(nèi)上升的高度h=at2=×8×52

m=100

m重物從氣球上掉下后上升的最大高度則距離地面的最大高度H=100

m+80

m=180

m。(3)以豎直向上為正方向,設經(jīng)過時間t2重物速度大小為20

m/s,方向可能向上或向下,由vt=v-gt2得t2=2

s或6

s。(4)以豎直向上為正方向,設經(jīng)過時間t3重物距離掉下時的位置35

m遠,重物可能在該位置上方或下方,由

,且h0=35

m或-35

m,得t3=1

s或7

s或(4+)

s。答案

(1)180m

(2)10s

(3)2s或6s

(4)1s或7s或(4+)s方法技巧

注意運動學公式中各物理量的矢量性,特別是速度、位移,當題目給出其大小時,如果忽視其方向性,就容易漏解,因此要特別注意這類問題的多解性。對點演練2.

研究人員發(fā)明了一種跳高能力極強的機器人,如圖所示。某次它從地面豎直向上跳躍,加速時間僅為8.3ms,最終離地高度達到31m。不計空氣阻力,下列說法不正確的是(

)A.機器人起跳時,離地的速度大小約為25m/sB.機器人從起跳到落地的時間約為5sC.機器人離地前,加速的距離約為20cmD.機器人離地前,加速的平均加速度大小約為3000m/s2C學以致用·隨堂檢測全達標12341.(豎直上拋運動規(guī)律的理解及應用)將一小球從地面以30m/s的初速度拋出,小球做豎直上拋運動,重力加速度g取10m/s2,下列說法正確的是(

)A.小球4s時離地的高度為40mB.小球在最高點時速度為零,加速度也為零C.小球在上升過程中和下降過程中速度的變化量大小相等、方向相反D.小球在上升過程中和下降過程中的加速度大小相等、方向相反A解析

小球4

s時離地的高度為=40

m,選項A正確;小球在最高點時速度為零,加速度為g,小球在上升過程中和下降過程中的加速度也均為g,選項B、D錯誤;根據(jù)Δv=gt可知,小球在上升過程中和下降過程中速度的變化量大小相等、方向相同,選項C錯誤。123412342.(自由落體運動規(guī)律的應用)頻閃攝影是研究物體運動常用的實驗手段。如圖為小明在實驗室用頻閃周期為T的相機拍攝的一張真空中羽毛與蘋果同時同地自由下落的局部頻閃照片。關(guān)于提供的信息及相關(guān)數(shù)據(jù)處理,下列說法正確的是(

)C解析

從A點運動到D點,蘋果與羽毛所需時間相同,均為3個頻閃周期,A錯誤;據(jù)勻變速直線運動的推論可知,蘋果下落到C點時的速度大小為

,B錯誤;由Δx=aT2可知,羽毛下落的加速度大小為

,C正確;根據(jù)初速度為零的勻加速直線運動中,連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之比為奇數(shù)之比可知,若蘋果在A位置的速度為零,則位移關(guān)系滿足x1∶x2∶x3=1∶3∶5,但蘋果在A