2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第1章 運(yùn)動的描述 勻變速直線運(yùn)動 第3課時 自由落體和豎直上拋運(yùn)動學(xué)案

1、第3課自由落體和垂直上升測試點(diǎn)1自由落體運(yùn)動1.定義：物體在重力作用下從靜止?fàn)顟B(tài)落下的運(yùn)動。2.特性：v0=0，a=g。(1)速度公式：v=gt。(2)位移公式：h=gt2。(3)速度位移關(guān)系：V2=2GH?！纠?】(2017湖北省重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示，木桿長5米，上端固定在某一點(diǎn)。從靜止?fàn)顟B(tài)釋放后，允許其自由下落(排除空氣阻力)。木桿穿過吊點(diǎn)下20 m的圓筒AB，圓筒AB長5 m。取g=10 m/s2，并詢問：(1)木桿穿過圓柱體上端a的時間t1是多少？(2)木桿穿過圓柱體AB的時間t2是多少？分析(1)當(dāng)木桿的下端到達(dá)圓柱體的上端時，由位移公式H=GT2可知。t低于a=s=s當(dāng)木桿的上端

2、到達(dá)圓筒的上端時，t上的A=s=2 s木棒穿過圓柱體上端所需的時間T1=t向上a-t向下a=(2-) s。(2)當(dāng)木桿的上端離開圓筒的下端時，T on b=s=s木棒穿過圓柱體所需的時間T2=t向上b-t向下a=(-) s。答案(1) (2-) s (2) (-) s應(yīng)用自由落體運(yùn)動定律解決問題時應(yīng)注意的兩點(diǎn)(1)自由落體運(yùn)動的本質(zhì)是零初速度勻速直線運(yùn)動的應(yīng)用。它能充分利用自由落體零初速度、比例關(guān)系和推理的特點(diǎn)來解決問題。(2)靜止物體的自由落體過程是自由落體運(yùn)動，從中間截取的運(yùn)動過程不是自由落體運(yùn)動，而是垂直向下的投擲運(yùn)動，所以這個問題應(yīng)該用初速度不為零的勻速直線運(yùn)動定律來解決。(改編自PE

3、P的必修1 P45T5)該圖顯示了球自由落體時通過頻閃攝影獲得的部分軌跡。測量點(diǎn)1和2之間的距離為7.65厘米，測量點(diǎn)2和3之間的距離為8.73厘米，帶刻度。如果知道每次閃光的時間間隔是S，球移動到計(jì)數(shù)點(diǎn)2的瞬時速度是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _答案是2.46米/秒9.72米/秒2分析可知，球在自由落體中運(yùn)動，因此它的運(yùn)動遵循勻速直線運(yùn)動的規(guī)律，因此球運(yùn)動到計(jì)數(shù)點(diǎn)2時的瞬時速度v2為=10-2 m/s。* 2.46米/秒.A=是從 x=at2得到的，所以落球的重力加速度g=10-2 m/s2=9.72 m/s2 .測

4、試點(diǎn)2垂直投擲運(yùn)動1.定義：物體在以初始速度v0被垂直拋出后，僅在重力作用下的運(yùn)動。2.特征：以垂直向上為正方向，初始速度為正，加速度為負(fù)。(1)速度公式：v=v0-gt。(2)位移公式：h=v0t-gt2。(3)速度-位移關(guān)系：v2-v=-2gh。(4)最大上升高度：h=。(5)上升到最高點(diǎn)所需的時間：t=。3.垂直向上投擲運(yùn)動實(shí)際上是勻速變速直線運(yùn)動，即先做勻速減速直線運(yùn)動，直到速度為零，然后再做勻速加速直線運(yùn)動，初始速度為零。例2一個重物掛在氣球下面，以v0=10m/s的恒定速度上升，當(dāng)它到達(dá)離地高度h=175m米時，懸掛重物的繩子突然斷裂，那么重物需要多長時間才能落地？著陸時速度是多少

5、？(不計(jì)算空氣阻力，g取10 m/s2)解析解1:分段法繩索斷裂后，重量繼續(xù)上升的時間t1和高度h1分別為t1=1sh1=5米因此，重物離地面的最大高度為h=h1 h=180m米重量從最高點(diǎn)自由下落，著陸時間t2和著陸速度V分別為T2=6秒v=gt2=60 m/s因此，從繩索突然斷裂到重物落地的總時間為t=t1+t2=7 s .解決方案2:全過程方法當(dāng)繩索斷裂時，重物在時間T后落地，初速度方向指定為正方向，則重物在時間T內(nèi)的位移為H=-175米，位移公式為H=V0t-GT2也就是說，-175=10t-10t2=10t-5t2t2-2t-35=0結(jié)果是t1=7 s，T2=-5 s(丟棄)所以重物

6、的著陸速度(1)分段法：整個過程分為兩個階段，即上升過程中的均勻減速階段和下降過程中的自由落體階段。(2)全程法：將整個過程視為初速度為v0、加速度為a=-g的勻速直線運(yùn)動，必須注意物理量的矢量化。習(xí)慣上把v0的方向作為正方向，然后當(dāng)v0時，物體上升；在v0，物體正在下降；H0，物體在投擲點(diǎn)上方；H0，物體低于投擲點(diǎn)。2.巧用垂直投擲動作的對稱性(1)速度對稱性：當(dāng)上升和下降過程通過同一位置時，速度是相反的。(2)時間對稱性：上升和下降過程通過同一高度的上升時間和下降時間相等。3.可逆問題的研究方法如果一個物體先作勻速直線運(yùn)動，然后在減速為零后作勻速直線運(yùn)動，再反向作勻速直線運(yùn)動，整個過程中加

7、速度的大小和方向不變，則整個過程在求解時可以公式化，但必須注意X、V、a等矢量的符號和物理意義如果一個物體在t=0時以某一初始速度垂直向上投擲，并且物體的速度在t=0.8秒時變?yōu)?米/秒(g取10米/秒2)，則下列陳述是正確的()A.物體必須在t=3.2s時返回投擲點(diǎn)。B.在t=0.8s時，物體的移動方向可能是向下的C.物體的初速度必須是20米/秒在d.t=0.8s秒時，物體必須低于初始位置回答一解析物體做垂直投擲運(yùn)動，速度變化 v=gt=100.8米/秒=8米/秒，在0.8秒內(nèi)，由于初始速度不為零，可以看出t=0.8秒時速度方向必須垂直向上，不可能垂直向下，物體在投擲點(diǎn)以上，所以b和d錯了；

8、當(dāng)v=v0-gt，將其代入數(shù)據(jù)解，得到v0=16m/s，上升到最高點(diǎn)的時間t1=s=1.6s，返回投擲點(diǎn)的時間t=2t1=21.6s=3.2s，因此a是正確的，c是錯誤的。1.在空氣中的任何時候，不管空氣阻力如何，以1秒的間隔從某個高度釋放兩個相同的球a和b()A.球a和球b之間的距離保持不變，球a和球b之間的速度差保持不變B.甲和乙之間的距離越來越大，甲和乙之間的速度差越來越大C.甲和乙之間的距離越來越大，甲和乙之間的速度差保持不變D.甲和乙之間的距離越來越小，甲和乙之間的速度差越來越小答案三在釋放球形釘之后，如果經(jīng)過的時間t(t1 s)和兩個小球之間的距離是 h，那么 h=gt2-g (t

9、-1) 2，也就是說， h=g (2t-1)(其僅代表功能關(guān)系)，那么t增加， h也增加，并且根據(jù)vt=gt， v=gt-g (t2.在地質(zhì)學(xué)、地震學(xué)、勘探學(xué)、氣象學(xué)和地球物理學(xué)的研究中，需要有一個精確的重力加速度G值，它可以通過實(shí)驗(yàn)精確地測量出來。近年來，一種測量重力值的方法被稱為“對稱自由落體法”，它將重力值的測量轉(zhuǎn)化為長度和時間的測量。具體方法是：將真空長直管垂直放置，將球從0點(diǎn)擲回原位的時間為T2，測量G值的時間為T2。A.B.C.D.回答一分析了H2=G2在球從0點(diǎn)上升到最大高度的過程中，H1=G2在球從P點(diǎn)上升到最大高度的過程中。根據(jù)問題的含義，H2-H1=H，G=是通過聯(lián)立解得到

10、的，所以A是正確的。3.如圖所示，桌面上方有三個金屬球，分別是H1: H2: H3=3: 2: 1。如果A、B和C按順序靜態(tài)釋放，三個球同時落在桌子上，不管空氣阻力如何，下面的說法是不正確的()A.當(dāng)它們到達(dá)桌面時，三種速度的比率是：1B.這三個動作的平均速度之比為：甲乙雙方的時差小于甲乙雙方的時差D.乙和甲之間的時差大于丙和乙之間的時差答案D分析三個球的自由落體運(yùn)動，v=可以從公式v2=2gh得到，所以當(dāng)它們到達(dá)桌面時，三個速度的比值是：=: 1，a是正確的；三者做勻速直線運(yùn)動，初始速度為零，平均速度為=，平均速度之比為：=: 1，b正確；根據(jù)h=gt2，a和b開始下降的時間差是 t1=-=

11、(-)，b和c開始下降的時間差是 T2=-=(-1)，所以 t1 T2，c是正確的，d是錯誤的。4.(多種選擇)觀察水龍頭。當(dāng)從水龍頭出口流出的水流量(單位時間內(nèi)通過任何橫截面的水量)穩(wěn)定時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)自來水流量不太大時，從水龍頭連續(xù)流出的水將形成水柱。測得的水柱高度為H，其上端面積為S1，下端面積為S2，重力加速度為g。以下說法正確()A.水柱頂部細(xì)，底部粗B.水柱頂部厚，底部薄C.水龍頭的流量是S1S2D.水龍頭的流量是回答B(yǎng)C單位時間內(nèi)通過任何橫截面的水的體積是相等的。讓在 t時間內(nèi)通過水柱任何截面的水量為V，V=V ts。開始時，水流速度小，截面積大，當(dāng)速度增加時，截面積變小，所以水柱頂部

12、厚底部薄，A錯，B對；高度為h的水柱的上部速度為v1=，下部速度為v2=。根據(jù)v-v-v=2gH，水的流速是=S1S2，c是正確的，d是錯誤的。5.當(dāng)跳傘者以5米/秒的恒定速度下降時，在離地面10米的距離處放下一個按鈕，當(dāng)跳傘者降落的時間晚于該按鈕時(排除空氣阻力對按鈕的影響，G需要10米/秒2)()a . 1s b . 2s c . s . d .(2-)s回答一當(dāng)按鈕剛脫落時，由于慣性，按鈕以5米/秒的原始速度向下移動，即按鈕做勻速直線加速運(yùn)動，初始速度為5米/秒，加速度為g，通過h=v0t gt2求解出t1=1秒，T2=-2秒(放棄)，運(yùn)動員著陸時間為t=2秒，晚于按鈕的運(yùn)動員著陸時間為

13、 t=6.每隔0.2秒，球從同一高度投擲，并以6米/秒的初始速度做垂直向上的投擲運(yùn)動，這樣它們就不會在空中碰撞。第一個球在投擲點(diǎn)以上能碰到的球數(shù)是(重力10米/秒2)()a3 b . 4 c . 5d . 6答案三初始速度為6米/秒的球垂直投擲，在投擲點(diǎn)以上的運(yùn)動時間為t=1.2秒，所以第一個球在投擲點(diǎn)以上能碰到的球數(shù)為5，c是正確的。7.不考慮空氣阻力，以一定的初始速度垂直拋擲物體，物體從被拋到返回拋擲點(diǎn)的運(yùn)動時間為t。目前，在物體上升的最大高度的一半處設(shè)置一個擋板，物體撞擊擋板前后的速度大小相等，方向相反，撞擊所需的時間不計(jì)算在內(nèi)，所以在這種情況下物體上升和下降的總時間約為()a . 0.

14、5噸b . 0.4噸c . 0.3噸d . 0.2噸答案三分析對象從被投擲到返回投擲點(diǎn)的運(yùn)動時間是t，然后2v0=gt，當(dāng)對象上升到最大高度的一半時，速度是v=，然后時間是t1=。物體撞擊擋板前后的速度大小相等，方向相反，撞擊時間不計(jì)算在內(nèi)，因此物體回落到投擲點(diǎn)的時間與上升時間相同，即T2=T1，因此在這種情況下物體上升和下降的總時間約為T=T2=T1=0.3T，因此C是正確的。8.(多項(xiàng)選擇)以30米/秒的初始速度垂直投擲物體，不考慮空氣阻力，以10米/秒2的速度投擲物體。()5秒內(nèi)的對象A.距離是65米B.位移為25米，方向向上C.速度變化幅度為10米/秒D.平均速度為13米/秒，方向?yàn)橄?/p>

15、上回答AB分析對象的初速度v0=30m/s，g=10m/S2，其上升時間t1=3s，上升高度h1=45m下降時間T2=5s-t1=2s，下降高度H2=gt=20m；在速度v=gt2=20 m/s結(jié)束時，方向?yàn)橄蛳拢灰虼耍? s內(nèi)的距離為s=h1 H2=65m；X=h1-H2=25m，向上；速度變化 v=v-v0=-50m/s，負(fù)號表示向下方向；平均速度=5米/秒，帶A.不列顛哥倫比亞省回答一通過對兩個球的運(yùn)動過程進(jìn)行分析比較，向上拋的球比向下拋的球有更多的運(yùn)動過程，即垂直向上拋到向后拋點(diǎn)的過程，因此兩個球落地的時間差為 t=。10.(2018衡水檢查)當(dāng)球被垂直向上拋起并在拋球點(diǎn)上方h=5m處

16、經(jīng)過時間間隔 t=2s時，球的初始速度v0是多少？從扔球到回到原來的位置需要多長時間？答案是每秒10米分析并繪制球運(yùn)動的場景圖，如圖所示。當(dāng)球連續(xù)通過點(diǎn)a時的時間間隔 t=2s。根據(jù)垂直投擲運(yùn)動的對稱性，從a點(diǎn)到最高點(diǎn)的時間is=1s。球在點(diǎn)A的速度是伏安=GT1=10米/秒根據(jù)辦公自動化部分的公式v-v=-2xx解決方案是V 0=10 m/s球從0點(diǎn)擲向1點(diǎn)的時間t2=s=(-1) s根據(jù)對稱性，球從投擲到回到原來位置的總時間t=2(t1+t2)=2 s .11.(2017年石家莊調(diào)查)如圖所示，運(yùn)動員從水面以上10米的平臺上跳起來，雙臂伸直離開桌子。這時，它們的重心位于從手到腳的整個長度的中點(diǎn)。跳躍后，重心上升0.45米到達(dá)最高點(diǎn)。運(yùn)動員落水時，身體垂直，雙手先入水(在此過程中，運(yùn)動員的水平運(yùn)動被忽略，在計(jì)算中運(yùn)動員可以看作是一個質(zhì)點(diǎn)，所有質(zhì)量都集中在重心處，G為10 m(1)運(yùn)動員起跳時的速度v0；(2)從離開平臺到接觸水面所經(jīng)過的時間(結(jié)果保持三個有效數(shù)字)。答案是(1) 3米1)3米/秒(2)1.75秒分析(1)上升階段：-V=-2GH解決方案是v0=3米/秒。(2)上升階段：0=v0-gt1解是t1=s=0.3 s=0.3s。自由落體過程h=gt結(jié)果是T2=s1.45秒因此，t=t1 T2=0.3s 1.45s=1.