高考物理人教版一轮复习课件-1自由落体运动 48页

自由落体运动[想一想]一个石子从楼顶自由落下。(1)试说明石子的运动性质。(2)若石子落地的时间为t，则石子落地速度多大？楼顶的高度多大？(设重力加速度为g) [记一记]1．概念物体只在重力作用下从开始下落的运动。2．运动特点(1)初速度为。(2)加速度大小等于g，加速度的方向。静止零竖直向下3．运动规律(1)速度公式：。(2)位移公式：。(3)速度位移关系式：。v＝gtv2＝2gh [试一试]1.如图1－3－1所示是木星的一个卫星——木卫1上面的珞玑火山喷发的情景，图片中的英文单词Eruption意思是“火山喷发”。经观测火山喷发出岩块上升高度可达250km，每一块石头的留空时间为1000s。已知在距离木卫1表面几百千米的范围内，木卫1的重力加速度g木卫可视为常数，而且在木卫1上没有大气。则据此可求出g木卫与地球表面重力加速度g(g＝10m/s2)的关系是()图1－3－1 答案：C 竖直上抛运动[想一想]如图1－3－2所示，小球随热气球以速度v0匀速上升，某时刻系小球的细绳断了，则绳断后，小球做什么性质的运动？再经过多长时间小球到达最高点？绳断后小球继续上升的最大高度为多大？到达最高点以后，小球开始做什么运动？经过多长时间到达地面？落地速度多大？ 图1－3－2 1．定义将物体以一定的初速度抛出，物体只在作用下的运动。2．特点上升过程是加速度为的直线运动；下落过程是运动。[记一记]竖直向上匀减速自由落体重力g (1)速度公式：。(2)位移公式：。(3)速度－位移关系式：。(4)上升的最大高度。(5)上升到最大高度用时：。3．规律v＝v0－gtv2－v02＝－2gh [试一试]2．以35m/s的初速度竖直向上抛出一个小球，不计空气阻力，g取10m/s2。以下判断正确的是()A．小球到最大高度时的速度为0B．小球到最大高度时的加速度为0C．小球上升的最大高度为61.25mD．小球上升阶段所用的时间为3.5s答案：ACD 自由落体运动规律的应用 [审题指导](1)物体从塔顶落下的全过程为自由落体运动，但最后1s内不是做自由落体运动。(2)设物体下落的总时间为t，表示出物体最后1s内的位移，再据题意列方程求解结果。[尝试解题]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，通过位移为H，物体在(t－1)秒内的位移为h。 [答案]不正确125m 应用自由落体运动规律时应注意：(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。 竖直上抛运动规律的应用1.竖直上抛运动的研究方法竖直上抛运动的实质是加速度恒为g的匀变速运动，处理时可采用两种方法：(1)分段法：将全程分为两个阶段，即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自由落体阶段。(2)全程法：将全过程视为初速度为v0，加速度a＝－g的匀变速直线运动，必须注意物理量的矢量性。习惯上取v0的方向为正方向，则v>0时，物体正在上升；v<0时，物体正在下降；h>0时，物体在抛出点上方；h<0时，物体在抛出点下方。 2．竖直上抛运动的对称性 (2)速度的对称性：①物体上抛时的初速度与物体又落回原抛出点时的速度大小相等、方向相反。②物体在上升阶段和下降阶段经过同一个位置时的速度大小相等、方向相反。(3)能量的对称性：竖直上抛运动物体在上升和下降过程中经过同一位置时的动能、重力势能及机械能分别相等。 [例2]王兵同学利用数码相机连拍功能记录运动会上女子跳水比赛中运动员在10m跳台跳水的全过程。所拍摄的第一张照片恰为她们起跳的瞬间，第四张如图1－3－3甲，王兵同学认为这时她们处在最高点，第十九张如图乙，她们正好身体竖直、双手刚刚触及水面。查阅资料得知相机每秒连拍10张。设起跳时重心离台面及触水时重心离水面的距离相等。由以上材料：图1－3－3 (1)估算运动员的起跳速度大小；(2)分析第四张照片是在最高点吗？如果不是，此时重心是处于上升阶段还是下降阶段？[审题指导]第一步：抓关键点关键点获取信息10m跳台从起跳到手触水的过程，重心位移为10m第十九张为双手刚刚触及水面从起跳到手刚触水的时间相机每秒连拍10张连拍周期 第二步：找突破口[尝试解题] [答案](1)3.4m/s(2)不是，重心处于上升阶段 解决此类问题时要充分利用运动的对称性，分段研究或整段研究。分段研究即把运动分为上升过程的匀减速运动和下落过程的自由落体运动；整段研究即把运动看做匀减速运动，具体步骤为：①选正方向；②把位移、速度、加速度矢量冠以“＋、－”写为代数量；③列方程求解。 抽象问题就是我们遇到的感到无从下手，没有思路方法去解决的问题，在这些问题中有的是题目情景叙述繁琐，题设条件隐蔽，用一般思路方法无法直接解决，有的题设条件与未知结论或已知结果与待求条件间无法轻易建立起一种逻辑思维关系(因果关系)。此时我们可以借助于图—文转换、图—图转换、研究对象的转换等，将抽象问题进行简单化处理，现分述如下： 图—文转换：将图象对物理量的描述转换为文字描述。或将文字描述转换为形象直观的图象或图形描述。图—图转换：将一种图象或图形描述，转换为另一种易于理解和判断的图象或图形。研究对象的转换：当直接研究某一物体不易或不能得出结论时，我们可以通过研究与该物体相联系的另一物体，得出结论。 [典例](2012·淮南模拟)如图1－3－4所示，一杂技演员用一只手抛球、接球，他每隔0.4s抛出一球，接到球便立即把球抛出。已知除抛、接球的时刻外，空中总有4个球，将球的运动近似看做是竖直方向的运动，球到达的最大高度是(高度从抛球点算起，取g＝10m/s2)()A．1.6mB．2.4mC．3.2mD．4.0m图1－3－4 转换对象多体问题→单体问题思路立现将四个小球同时参与的运动看作一个小球做竖直上抛运动在不同时刻对应各小球的位置，使研究对象得以简化[答案]C [题后悟道]研究多物体在空间或时间上重复同样的运动时，可利用一个物体的运动取代其他物体的运动，对此类问题如水龙头滴水、直升机定点空降、小球在斜面上每隔一定时间间隔连续释放等，均可把多体问题转化为单体问题求解。 一矿井深为125m，在井口每隔一定时间自由下落一个小球，当第11个小球刚从井口下落时，第1个小球恰好到井底。求：(g取10m/s2)(1)相邻两个小球开始下落的时间间隔；(2)这时第3个小球和第5个小球相隔的距离。 答案：(1)0.5s(2)35m 1.(2013·山西四校联考)伽利略为了研究自由落体的规律，将落体实验转化为著名的“斜面实验”，对于这个研究过程，下列说法正确的是()A．斜面实验放大了重力的作用，便于测量小球运动的路程[随堂巩固落实]图1－3－5 B．斜面实验“冲淡”了重力的作用，便于小球运动时间的测量C．通过对斜面实验的观察与计算，直接得到自由落体的运动规律D．根据斜面实验结论进行合理的外推，得到自由落体的运动规律解析：“斜面实验”中小球运动的加速度较小，便于运动时间的测量，A错误、B正确；斜面倾角增大到90°时，斜面运动外推为自由落体运动，C错误、D正确。答案：BD 2．(2011·重庆高考)某人估测一竖直枯井深度，从井口静止释放一石头并开始计时，经2s听到石头落地声，由此可知井深约为(不计声音传播时间，重力加速度g取10m/s2)()A．10mB．20mC．30mD．40m答案：B 3．一个小石块从空中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答案：D 4．蹦床运动要求运动员在一张绷紧的弹性网上蹦起、腾空并做空中运动。为了测量运动员跃起的高度，训练时可在弹性网上安装压力传感器，利用传感器记录弹性网所受的压力，并在计算机上作出压力—时间图象，假如作出的图象如图1－3－6所示。设运动员在空中运动时可视为质点，则运动员跃起的最大高度是(g取10m/s2)()图1－3－6 A．1.8mB．3.6mC．5.0mD．7.2m答案：C 5．某物体以30m/s的初速度竖直上抛，不计空气阻力，g取10m/s2,5s内物体的()A．路程为65mB．位移大小为25m，方向向上C．速度改变量的大小为10m/sD．平均速度大小为13m/s，方向向上 答案：AB （给有能力的学生加餐）1．从某高处释放一粒小石子，经过1s从同一地点再释放另一粒小石子，则在它们落地之前，两粒石子间的距离将()A．保持不变B．不断增大C．不断减小D．有时增大，有时减小解析：两粒石子的加速度和运动方向相同，则以后一粒石子为参照物，前一粒石子在落地前速度始终大于后一粒石子的速度，故两粒石子的距离将变大。答案：B 2．(2012·郑州质量预测)将一小球竖直向上抛出，小球到达最高点前的最后一秒和离开最高点后的第一秒时间内通过的路程分别为x1和x2，速度变化量的大小分别为Δv1和Δv2，假设小球所受空气阻力大小不变，则下列表述正确的是()A．x1>x2，Δv1<Δv2B．x1Δv2C．x1x2，Δv1>Δv2 答案：D 图1A．6.5mB．10mC．20mD．45m 答案：C 4．(2013·潍坊检测)“蹦床”是奥运体操的一种竞技项目，比赛时，可在弹性网上安装压力传感器，利用压力传感器记录运动员运动过程中对弹性网的压力，并由计算机作出压力(F)－时间(t)图象，图2为某一运动员比赛时计算机作出的F－t图象，不计空气阻力，则关于该运动员，下列说法正确的是()图2 A．裁判打分时可以把该运动员的运动看成质点的运动B．1s末该运动员的运动速度最大C．1s末到2s末，该运动员在做减速运动D．3s末该运动员运动到最高点解析：运动员的外形和动作影响裁判打分，不能把该运动员的运动看成质点的运动，则A错误；1s末对弹性网的压力最大，运动员在最低点，速度为0,1s末到2s末，运动员先做加速运动，后做减速运动，2s末到3s末，运动员做竖直上抛运动，3s末运动员运动到最高点，则D正确，B、C错误。答案：D 图35.(2013·淮阴模拟)如图3所示，小球从竖直砖墙某位置静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图3中1、2、3、4、5…所示小球运动过程中每次曝光的位置。连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度为d。根据图中的信息，下列判断错误的是() 答案：A 6．在某高处A点，以v0的速度同时竖直向上与向下抛出a、b两球，不计空气阻力，则下列说法中正确的是() 答案：B