2016届高考物理大一轮复习精讲课件：数字资料包 1-07-热点突破：自由落体运动和竖直上抛运动规律

热点突破：自由落体运动和竖直上抛运动规律的应用1.热点透析2.典例剖析3.规律方法4.跟踪训练5.真题演练第一章运动的描述匀变速直线运动的研究第2讲匀变速直线运动规律的应用结束放映返回目录第2页数字媒体资源库1.热点透析结束放映返回目录第3页数字媒体资源库1.自由落体运动是一种特殊的匀加速直线运动，它的初速度为零、加速度为g.在一般的问题中，g是已知的，因此只要知道位移、速度、时间中的任意一个量，即可求出其他量．2.初速度为零的匀加速直线运动的四个特点对自由落体运动也适用．1.自由落体运动的几个关键点结束放映返回目录第4页数字媒体资源库2.解答竖直上抛运动问题的常用方法(1)分段处理：①上升阶段做匀减速直线运动；下降阶段做自由落体运动．②几个特征物理量：上升高度h＝v202g上升时间T＝v0g运动时间t＝2v0g落地速度v＝－v0.v0vABCv(2)全程处理：初速度为v0(设为正方向),加速度a＝－g的匀变速直线运动.运动规律：v＝v0－gt，h＝v0t－12gt2，v2－v20＝－2gh.应用以上公式时,v0、v、h等矢量的正负号怎样选取?符号法则：一般选向上为正方向,v0总是正值,上升过程中v为正值,下降过程中v为负值,物体在抛出点以上时h为正值,在抛出点以下时h为负值.结束放映返回目录第5页数字媒体资源库2.典例剖析结束放映返回目录第6页数字媒体资源库【典例1】在学习了伽利略对自由落体运动的研究后，甲同学给乙同学出了这样一道题：一个物体从塔顶落下(不考虑空气阻力)，物体到达地面前最后一秒内通过的位移为整个位移的925，求塔高H(取g＝10m/s2)．乙同学的解法：根据h＝12gt2得物体在最后1s内的位移h1＝12gt2＝5m，再根据h1H＝925得H＝13.9m，乙同学的解法是否正确？如果正确说明理由，如果不正确请给出正确解析过程和答案．解析乙同学的解法不正确．根据题意画出运动过程示意图，设物体从塔顶落到地面所经历的时间为t，通过的位移为H，物体在(t－1)秒内的位移为h.据自由落体运动规律，有H＝12gt2，h＝12g(t－1)2由题意得H－hH＝12gt2－12gt－1212gt2＝925联立以上各式解得H＝125m答案不正确125m结束放映返回目录第7页数字媒体资源库解析显隐典例2某人站在高楼的平台边缘，以20m/s的初速度竖直向上抛出一石子．求：(1)物体上升的最大高度是多少？回到抛出点所用的时间为多少？(2)石子抛出后通过距抛出点下方20m处所需的时间．不考虑空气阻力，取g＝10m/s2.石子运动过程分析(1)竖直上抛物体上升到最高点的过程遵从何规律？(2)石子回落到抛出点的过程，又符合什么规律？(3)石子由最高点下落到抛出点下方20m处的过程，用何规律解答？(4)石子抛出后先上升，然后下落到抛出点下方20m处的过程，解答有无捷径？如何解答这类题？自己思考一下哟！v0H=?t1=?t2=?H+20m20mg0结束放映返回目录第8页数字媒体资源库解析法一上升过程，匀减速直线运动，取竖直向上为正方向，v0＝20m/s，a1＝－g，v＝0，根据匀变速直线运动公式：v2－v20＝2ax，v＝v0＋at，得物体上升的最大高度：H＝－v202a1＝v202g＝2022×10m＝20m；上升时间：t1＝－v0a1＝v0g＝2010s＝2s下落过程，自由落体运动，取竖直向下为正方向．v02＝0，a2＝g，回到抛出点时，x1＝H，到抛出点下方20m处时，x2＝40m，根据自由落体公式，得下落到抛出点的时间：t2＝2x1g＝2×2010s＝2s，下落到抛出点下方20m处的时间：t2′＝2x2g＝2×4010s＝22s.所以最大高度H＝20m，回到抛出点所用的时间为4s，落到抛出点下方20m处所经历时间为2(1＋2)s.法二全过程分析，取向上为正方向，v0＝20m/s，a＝－g，最大高度时v＝0，回到原抛出点时x1＝0m，落到抛出点下方20m处时x＝－20m，由匀变速运动公式得最大高度：H＝v202g＝2022×10m＝20m，回到原抛出点：x1＝v0t1－12gt21，t1＝2v0g＝2×2010s＝4s，落到抛出点下方20m处时：x＝v0t2－12gt22，代入数据得：－20＝20t2－12×10t22，解得t2＝2＋22st2′＝2－22s.舍去.结果同上.答案(1)20m4s(2)(2＋22)s典例2某人站在高楼的平台边缘，以20m/s的初速度竖直向上抛出一石子．求：(1)物体上升的最大高度是多少？回到抛出点所用的时间为多少？(2)石子抛出后通过距抛出点下方20m处所需的时间．不考虑空气阻力，取g＝10m/s2.如果解答正确，还有别的方法吗？如果没有，请点击下面按钮显示本题详细解答过程！答案(1)20m4s(2)(2＋22)s解法一解法二结束放映返回目录第9页数字媒体资源库【例3】研究人员为检验某一产品的抗撞击能力，乘坐热气球并携带该产品竖直升空，当热气球以10m/s的速度匀速上升到某一高度时，研究人员从热气球上将产品自由释放，测得经11s产品撞击地面．不计产品所受的空气阻力，求产品的释放位置距地面的高度．(g取10m/s2)注意分析产品在整个运动过程的各个阶段所遵从的运动规律.v0hAB=?tAB=?hBC=?hBDg0ABCDtAD=11s结束放映返回目录第10页数字媒体资源库将产品的运动视为匀变速直线运动，根据题意画出运动草图如图所示．规定向上为正方向，则v0＝10m/s2，a＝－g＝－10m/s2v0tHg0解析方法一全程法匀速直线运动匀变速直线运动根据H＝v0t＋12at2，解得H＝－495m.即产品刚释放时离地面的高度为495m.结束放映返回目录第11页数字媒体资源库仍然根据题意画出运动草图如图所示．将产品的运动过程分为A→B和B→C→D两段来处理．A→B为竖直上抛运动，B→C→D为自由落体运动v0hAB=?tAB=?hBC=?hBDg0ABCD在A→B段，根据竖直上抛运动规律可知tAB＝v0g＝1shAB＝hBC＝12gt2AB＝5m解析方法二分段法匀减速直线运动自由落体运动匀速直线运动由题意可知tBD＝11s－1s＝10s由自由落体运动规律得hBD＝12gt2BD＝500m故释放点离地面高度H＝hBD－hBC＝495m.答案见解析结束放映返回目录第12页数字媒体资源库转解析【例4】某校一课外活动小组自制一枚火箭,设火箭从地面发射后,始终在垂直于地面的方向上运动.火箭点火后可认为做匀加速直线运动,经过4s到达离地面40m高处时燃料恰好用完,若不计空气阻力，取g＝10m/s2，求：(1)燃料恰好用完时火箭的速度；(2)火箭上升离地面的最大高度；(3)火箭从发射到残骸落回地面过程的总时间.h1=40mt1=4sh2=?t2=?t3=?g01.火箭的运动分两个过程：第一个过程为做匀加速上升运动;第二个过程为做竖直上抛运动至到达最高点.2.残骸落回地面的过程为自由落体运动匀变速直线运动的基本公式和推论在自由落体和竖直上抛运动中均成立，不同的是公式中的加速度a＝g.结束放映返回目录第14页数字媒体资源库3.规律方法结束放映返回目录第15页数字媒体资源库应用自由落体运动规律注意点规律方法(1)物体由静止开始的自由下落过程才是自由落体运动，从中间截取的一段运动过程不是自由落体运动，而是竖直下抛运动，应该用初速度不为零的匀变速直线运动规律去解决竖直下抛运动问题．(2)可充分利用自由落体运动初速度为零的特点、比例关系及推论等规律解题．①从运动开始连续相等的时间内位移之比为1∶3∶5∶7∶….②从运动开始一段时间内的平均速度v＝v2，v＝ht，v＝12gt.③连续相等的时间T内位移的增加量相等，即Δh＝gT2.结束放映返回目录第16页数字媒体资源库初速度为零的匀加速直线运动的特殊规律规律方法(1)在1T末，2T末，3T末，…nT末的瞬时速度之比为v1∶v2∶v3∶…∶vn＝.(2)在1T内，2T内，3T内，…，nT内的位移之比为x1∶x2∶x3∶…∶xn＝12∶22∶32∶…∶n2.(3)在第1个T内，第2个T内，第3个T内，…，第n个T内的位移之比为xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xn＝．(4)从静止开始通过连续相等的位移所用时间之比为t1∶t2∶t3∶…∶tn＝______________________________________．(5)从静止开始通过连续相等的位移时的速度之比为v1∶v2∶v3∶…∶vn＝1∶2∶3∶…∶n.1∶2∶3∶…∶n1∶3∶5∶…∶(2n－1)1∶(2－1)∶(3－2)∶…∶(n－n－1)结束放映返回目录第17页数字媒体资源库规律方法竖直上抛运动的对称性v0vABCvtCAtAC(1)时间对称性：上升过程中从A→C所用时间tAC和下降过程中从C→A所用时间tCA相等，同理tAB＝tBA.(2)速度对称性：上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等．(3)位移对称性：如：上升过程中从AC点的位移与下降过程中从CA点的位移大小相等．结束放映返回目录第18页数字媒体资源库4.跟踪训练结束放映返回目录第19页数字媒体资源库【跟踪训练】一个小石块从空中a点自由落下，先后经过b点和c点，不计空气阻力．已知它经过b点时的速度为v，经过c点时的速度为3v.则ab段与ac段位移之比为()A．1∶3B．1∶5C．1∶8D．1∶9解析经过b点时的位移为hab＝v22g，经过c点时的位移为hac＝3v22g，所以hab∶hac＝1∶9，故选D.答案DD解析显隐注意：本题也可利用初速度为零的匀加速直线运动的特殊规律解答.结束放映返回目录第20页数字媒体资源库【跟踪训练】下雨时，从屋檐每隔相等时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于高1m的窗子的上、下沿，小芳同学在自己的作业本上画出了如图所示的雨滴下落同自家房子尺寸的关系图，其中2点和3点之间的小矩形表示小芳正对的窗子，请问：(1)此屋檐离地面多高？(2)滴水的时间间隔是多少？解析设屋檐离地面高为h，滴水的时间间隔为T由h＝gt2/2得第2滴水的位移为h2＝g(3T)2/2①第3滴水的位移为h3＝g(2T)2/2②且h2－h3＝1m③由①②③得T＝0.2s，则屋檐高h＝g(4T)2/2＝3.2m.答案(1)3.2m(2)0.2s解析显隐结束放映返回目录第21页数字媒体资源库物体运动中满足此条件的位置有三个.【跟踪训练】在塔顶上将一物体竖直向上抛出，抛出点为A，物体上升的最大高度为20m，不计空气阻力，设塔足够高，则物体位移大小为10m时，物体通过的路程可能为()．A．10mB．20mC．30mD．50m解析物体在塔顶上的A点抛出，位移大小为10m的位置有两处，如图所示，一处在A点之上，另一处在A点之下，在A点之上时，通过位移为10m处又有上升和下降两种过程，上升通过时，物体的路程s1等于位移x1的大小，即s1＝x1＝10m；下落通过时，路程s2＝2H－x1＝2×20m－10m＝30m，在A点之下时，通过的路程s3＝2H＋x2＝2×20m＋10m＝50m．故A、C、D正确．答案ACDACD解析显隐此条件隐含物体可能做怎样的运动？10m10m10m结束放映返回目录第22页数字媒体资源库【跟踪训练】我国空降兵装备新型降落伞成建制并完成超低空跳伞.如图所示,若跳伞空降兵在离地面224m高处,由静止开始在竖直方向做自由落体运动.一段时间后,立即打开降落伞,以大小为12.5m/s2的平均加速度匀减速下降,为了空降兵的安全,要求空降兵落地速度最大不得超过5m/s(g取10m/s2).则()A．空降兵展开伞时离地面高度至少为125m，相当于从2.5m高处自由落下B．空降兵展开伞时离地面高度至少为125m，相当于从1.25m高处自由落下C．空降兵展开伞时离地面高度至少为99m，相当于从1.25m高处自由落下D．空降兵展开伞时离地面高度至少为99m，相当于从2.5m高处自由落下