2012届高考物理一轮复习《自由落体运动和竖直上抛运动》课件

自由落体运动和竖直上抛运动2011年高一资料何勋城固一中高中物理考点1自由落体运动的规律及应用1．自由落体运动重力静止(1)定义：物体仅在_______作用下从_____开始下落的运动．(2)实质：初速度为_____的__________直线运动．零2．自由落体运动的加速度(重力加速度)匀加速(1)特点：在同一地点，一切物体做自由落体运动中的加速度都________，这个加速度叫重力加速度，用g表示．相同12gt2v2t(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，它随纬度的升高而_______，随海拔的升高而______．无特殊说明，g一般取____m/s2；粗略计算时，g可取___m/s2.(3)方向：__________．增大减小9.8103．自由落体运动的规律竖直向下(1)vt＝____，h＝______,＝_____.gt2gh(2)所有匀变速直线运动的推论，包括初速度为零的比例式结论，都适用于自由落体运动．4．研究自由落体运动的方法(1)理想化方法：从最简单、最基本的情况入手，抓住影响运动的主要因素，去掉次要的非本质因素的干扰．理想化是研究物理问题常用的方法之一．(2)根据理想化方法建立自由落体运动模型：当物体所受重力远大于空气阻力时，空气阻力就可以忽略不计，近似看成仅受重力作用，这时的自由下落的运动就当成是自由落体运动．1.(单选)“嫦娥奔月”蕴含着炎黄儿女千年的飞天梦想，随着我国“嫦娥计划”的逐步进展，奔月梦想即将成为现实．某校物理兴趣小组收集了月球表面的许多资料，如①没有空气；②重力加速度约为地球表面的1/6；③没有磁场……并设想登上月球后，完成如下实验：在空中从同一高度同时自由释放氢气球和铅球，忽略地球和其它星球的影响，你认为以下说法正确的是()A．氢气球和铅球都处于漂浮状态B．氢气球和铅球都将下落，且同时落地C．氢气球将加速上升，铅球加速下落D．氢气球和铅球都将下落，但铅球先落到地面解析：氢气球、铅球均自由下落，重力加速度都相同，高度相同，所以下落时间也相同．答案：B2．(单选)两物体分别从不同高度自由下落，同时落地，第一个物体下落时间为t，第二个物体下落时间为t/2，当第二个物体开始下落时，两物体相距()DA．gt2B．3gt2/8C．3gt2/4D．gt2/4解析：当第二个物体开始下落时，第一个物体已下落t2时间，此时离地高度h1＝12gt2－12gt22，第二个物体下落时的高度h2＝12gt22，则待求距离Δh＝h1－h2＝gt24.【教师参考·备选题】如图所示，悬挂的直杆AB长为L1，在其下L2处，有一长为L3的无底圆筒CD，若将悬线剪断，则直杆穿过圆筒所用的时间为多少？解：直杆穿过圆筒所用的时间是从杆B点落到筒C端开始，到杆的A端落到D端结束．设杆B落到C端所用的时间为t1，杆A端落到D端所用的时间为t2.由位移公式h＝12gt2得：t1＝2L2g，t2＝2L1＋L2＋L3g所以Δt＝t2－t1＝2L1＋L2＋L3g－2L2g.20v/(2g)v0t－12gt22tv－20v(1)vt＝_______；(2)s＝____________；(3)＝_______.考点2竖直上抛运动的规律及应用1．竖直上抛运动：物体只在_______作用下竖直向上抛出的运动．重力2．竖直上抛运动的规律(4)两个特征量：最大高度h＝_______；运动时间t＝______.2v0/gv0－gt－2gh3.两种处理办法匀减速自由落体(1)分段法：上升阶段看做末速度为零，加速度大小为g的_________直线运动，下降阶段为___________运动．(2)整体法：从整体来看，运动的全过程加速度大小恒定且方向与初速度v0方向始终相反，因此可以把竖直上抛运动看做是一个统一的减速直线运动．这时取抛出点为坐标原点，初速度v0方向为正方向，则a＝_____.－g2gh4．竖直上抛运动上升和下降(落回原处)的两个过程互为逆运动，具有_____性．有下列结论：对称(1)物体从某点出发上升到最高点的时间与从最高点回落到出发点的时间相等．即t上＝t下＝_______.所以，从某点抛出后又回到同一点所用的时间为t＝2v0/g.v0/g(2)上升时的初速度v0与落回出发点的速度v等值反向，即v＝v0＝.(3)以上特点，对于一般的匀减速直线运动都能适用．若能灵活掌握以上特点，可使解题过程大为简化．尤其要注意竖直上抛物体运动的对称性和速度、位移的正负．3．(单选)(湛江一中2011届高三月考)将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，物体在回到抛出点的运动过程中所受空气阻力忽略不计，则物体()DA．落地速度小于抛出速度B．在最高点的加速度为零C．上升时间大于下落时间D．上升时的加速度等于下落时的加速度解析：根据竖直上抛运动上升和下降过程的对称性可知A、C选项错误；由于竖直上抛运动只受重力的作用，无论在上升过程、下降过程还是最高点，物体的加速度都为g，故B错D对．4．系有一重物的气球，以4m/s的速度匀速上升，当离地9m时，绳断了，求重物的落地时间．(g取10m/s2)解：解法一：把重物的运动公式分成上升和自由下落两个阶段处理．上升阶段：h上＝v202g＝0.8m，t上＝v0g＝0.4s下落阶段：h上＋h＝12at2下，式中h＝9m，解得t下＝1.4s所以重物落地时间：t＝t上＋t下＝1.8s.解法二：全过程按匀变速运动处理．设向上为正，则a＝－g，抛点以下位移为负．所以－h＝v0t－12gt2，即－9＝4t－5t2解得t＝1.8s，t′＝－1.0s(舍去)即重物落地时间为1.8s．热点1自由落体运动规律的理解【例1】(单选)关于自由落体运动，下列说法正确的是()CA．物体竖直向下的运动就是自由落体运动B．加速度等于重力加速度的运动就是自由落体运动C．在自由落体运动过程中，不同质量的物体运动规律相同D．物体做自由落体运动位移与时间成反比解析：竖直向下运动的物体除受重力外还可以受到其它竖直方向力的作用，故A错误；B选项中，物体不一定只受重力作用，初速度也不一定为零，故B错误．选择C.1．(2010年惠州三模)在游乐场中，有一种大型游戏机叫“跳楼机”．参加游戏的游客被安全带固定在座椅上，由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40m高处，然后由静止释放．为研究方便，可以认为座椅沿轨道做自由落体运动.1.2s后，开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动，且下落到离地面4m高处时速度刚好减小到零．然后再让座椅以相当缓慢的速度稳稳下落，将游客送回地面．(取g＝10m/s2)求：(1)座椅在自由下落结束时刻的速度是多大？(2)座椅在匀减速阶段的时间是多少？解：(1)设座椅在自由下落结束时刻的速度为v，下落时间t1＝1.2s.由v＝gt1得：v＝12m/s.(2)设座椅自由下落和匀减速运动的总高度为h，总时间为t.所以h＝40－4＝36m由h＝v2t得：t＝6s设座椅匀减速运动的时间为t2，则t2＝t－t1＝4.8s.热点2竖直上抛运动规律的理解【例2】原地起跳时，先屈腿下蹲，然后突然蹬地．从开始蹬地到离地是加速过程(视为匀加速)，加速过程中重心上升的距离称为“加速距离”．离地后重心继续上升，在此过程中重心上升的最大距离称为“竖直高度”．现有下列数据：人原地上跳的“加速距离”d1＝0.50m，“竖直高度”h1＝1.0m；跳蚤原地上跳的“加速距离”d2＝0.00080m，“竖直高度”h2＝0.10m．假想人具有与跳蚤相等的起跳加速度，而“加速距离”仍为0.50m，则人上跳的“竖直高度”是多少？解析：通过仔细审题不难发现“人和跳蚤的整个运动过程都视为质点”且“人具有与跳蚤相等的起跳加速度”这两条关键信息．用a表示跳蚤起跳的加速度，v表示离地时的速度，则对加速过程和离地后的上升过程分别有v2＝2ad2，v2＝2gh2若假想人具有和跳蚤相同的加速度a，v0表示在这种假想下人离地时的速度，h表示与此相应的竖直高度则加速过程和离地后上升过程分别满足v20＝2ad1，v20＝2gh整理得h＝h2d1d2＝62.5m.2．(双选)(2010年茂名二模)关于竖直上抛运动，以下说法正确的是()CDA．上升过程的加速度大于下降过程的加速度B．当物体到达最高点时处于平衡状态C．从抛出点上升到最高点的时间和从最高点回到抛出点的时间相等D．抛出时的初速度大小等于物体回到抛出点时的速度大小解析：竖直上抛运动只受到重力作用，全过程加速度大小恒定，故A错；最高点虽然速度为零，但加速度不为零，不是平衡状态，故B错；根据运动的对称性，从抛出点上升到最高点的时间和从最高点回到抛出点的时间相等，上升时的初速度与落回出发点的速度等值反向，故C、D对．易错点1：机械套用自由落体运动公式【例1】一个物体从塔顶落下，在到达地面前最后一秒内通过的位移为整个位移的9/25，求塔高(g＝10m/s2)．错解分析：因为物体从塔顶落下，做自由落体运动．最后1秒内的位移根据h＝12gt2则有925H＝12gt2＝12×10×1m解得H＝13.9m.正确解析：根据题意画出运动草图，如图1－3－1所示．物体从塔顶落到地面所经历时间为t，通过的位移为H，物体在t－1秒内的位移为h.因为v0＝0图1－3－1则有H＝12gt2①h＝12g(t－1)2②H－hH＝925③由①②③解得H＝125m.解决匀变速直线运动问题时，对整体与局部，局部与局部过程相互关系的分析，是解题的重要环节．物体从塔顶落下时，对整个过程而言是初速度为零的匀加速直线运动．而对部分最后一秒内物体的运动则不能视为初速为零的匀加速直线运动．因为最后一秒内的初始时刻物体具有一定的初速度，由于对整体和部分的关系不清，导致物理规律用错，形成错解．如本题初位置记为A位置，t－1秒时记为B位置，落地点为C位置(如图1－3－2所示)．不难看出既可以把BC段看成是整体过程AC与局部过程AB的差值，也可以把BC段看做是物体以初速度vB和加速度g向下做为时1s的匀加速运动，而vB可看成是局部过程AB的末速度．这样分析就会发现其中一些隐含条件，使得求解方便．图1－3－21．某宇航员在一星球上高32米处自由释放一重物，测得最后1s的路程为14m，求重物下落时间和该星球表面重力加速度．解：设重物下落时间为t，该星球表面重力加速度为a，H＝32m，最后1s的路程为h＝14m，据题意：H＝at2/2h＝at2/2－a(t－1)2/2代入数据联立解得：a＝4m/s2，t＝4s或t＝4/7s(根据题意，须t＞1s，舍去)故重物下落时间为4s，该星球表面重力加速度为4m/s2.易错点2：从气球上脱离的惯性问题【例2】气球以10m/s的速度匀速竖直上升，从气球上掉下一个物体，经17s到达地面．求物体刚脱离气球时气球的高度．(g＝10m/s2)错解分析：物体从气球上掉下来到达地面这段距离即为物体脱离气球时气球的高度．因为物体离开气球做自由落体运动，据h＝12gt2则有h＝12×10×172m＝1445m所以物体刚脱离气球时，气球的高度为1445m.正确解析：本题既可以将整个过程作为整体处理也可以分段处理．解法一：可将物体的运动过程视为匀变速直线运动．根据题意画出运动草图(如图1－3－2)．规定向下方向为正，则图1－3－3v0＝－10m/s，g＝10m/s2据h＝v0t＋12gt2则有h＝－10×17＋12×10×172m＝1275m即物体刚掉下时气球离地1275m.解法二：如图1－3－3将物体的运动过程分为A→B→C和C→D两段来处理．A→B→C为竖直上抛运动，C→D为竖直下抛运动．在A→B→C段，据竖直上抛规律可知此阶段运动时间为tAC＝2v0g＝2×1010s＝2s由题意知tCD＝(17－2)s＝15s据竖直下抛规律hCD＝v0t＋12gt2则h＝10×15＋12×10×152m＝1275m由于对惯性定律理解不深刻，导致对题中的隐含条件即物体离开气球时具有向上的初速度视而不见，误认为v0＝0.实际物体随气球匀速上升时