资源简介 第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动考点一 自由落体运动【理清·知识结构】【知识梳理】 (1)条件:物体只受① ,从② 开始下落。 (2)运动性质:初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。(3)基本规律:a.速度与时间的关系式:③ 。 b.位移与时间的关系式:h=gt2。c.速度位移关系式:④ 。 【考教衔接】1.有一架照相机,其光圈(进光孔径)随被摄物体的亮度自动调节,而快门(曝光时间)是固定不变的。为估测这架照相机的曝光时间,实验者从某砖墙前的高处使一个石子自由落下,拍摄石子在空中的照片如图所示。石子自由下落,它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知石子从地面以上2.5 m的高度下落,每块砖的平均厚度为6 cm,取g=9.8 m/s2,可估算这张照片的曝光时间为 s。2.频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。小球自由下落时的频闪照片示意图如图所示,频闪仪每隔0.04 s闪光一次。照片中的数字是小球落下的距离,单位是厘米。计算小球落到位置“12.5”时的速度为 m/s,小球下落的加速度为 m/s2。(结果保留3位有效数字) 【突破·考点题型】角度1 自由落体运动基本公式的应用如图所示,悬挂的直杆AB长为a,在B端以下h处有一长为b的无底圆柱筒CD,若将悬线剪断,问:(1)直杆下端B穿过圆柱筒的时间是多少 (2)整个直杆AB穿过圆柱筒的时间是多少 思维导航角度2 自由落体运动中的“比例关系”问题对于自由落体运动(g=10 m/s2),下列说法正确的是 ( )A.在前1 s内、前2 s内、前3 s内的位移大小之比为1∶3∶5B.在相邻两个1 s内的位移之差都是10 mC.在第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度大小之比是1∶2∶3D.在1 s末、2 s末、3 s末的速度大小之比是1∶3∶5角度3 自由落体运动中的“两物体先后下落”问题(多选)从高度为125 m的塔顶先后自由释放a、b两球,自由释放这两个球的时间差为1 s,g取10 m/s2,不计空气阻力,以下说法正确的是 ( )A.b球下落高度为20 m时,a球的速度大小为20 m/sB.a球接触地面瞬间,b球离地高度为45 mC.从释放b球后到a球接触地面之前,两球速度差恒定D.从释放b球后到a球接触地面之前,两球离地的高度差恒定考点二 竖直上抛运动【理清·知识结构】【知识梳理】1.上升阶段:初速度为v0、加速度为-g的匀减速运动。下落阶段:自由落体运动。2.全过程:竖直上抛运动是一种匀变速直线运动。【考教衔接】如图,将一小球从地面上方以一定的初速度竖直上抛,以抛出点为坐标原点,向上为正方向,建立位移坐标系。(1)小球在上升过程中,其速度的变化量沿何方向 (2)当小球的速度为负值时,其位移也为负值吗 【突破·考点题型】角度1 竖直上抛运动的两种处理方法分段法 上升阶段:a=g的匀减速直线运动下降阶段:自由落体运动全程法 初速度v0向上、加速度g向下的匀变速直线运动 v=v0-gt,h=v0t-gt2 (以竖直向上为正方向) 若v>0,物体上升 若v<0,物体下落 若h>0,物体在抛出点上方 若h<0,物体在抛出点下方(多选)将某物体以30 m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力,g=10 m/s2。则5 s内物体的 ( )A.路程为65 mB.位移大小为25 m,方向向上C.速度改变量的大小为10 m/sD.平均速度大小为13 m/s,方向向上核心归纳 竖直上抛运动的两种特性 特性说明对称性 多解性当物体经过抛出点上方某个位置时,可能处于上升阶段,也可能处于下降阶段,造成多解角度2 类竖直上抛运动(双向可逆类运动模型)概述:如沿光滑斜面上滑的小球,到最高点后仍能以原加速度匀加速下滑,全过程加速度大小、方向均不变,故求解时可对全过程列式,但必须注意x、v、a等矢量的正负号及物理意义。模型特点(1)常见情境①沿光滑斜面上滑的小球,到最高点后返回。②竖直上抛运动等。(2)特点:以原加速度匀加速返回,全过程加速度大小、方向都不变。如图所示,一物块(可视为质点)以一定的初速度从一足够长的光滑固定斜面的底端开始上滑,在上滑过程中的最初5 s内和最后5 s内经过的位移之比为11∶5。忽略空气阻力,则此物块从底端开始上滑到返回斜面底端一共经历的时间是 ( )A.8 s B.10 sC.16 s D.20 s【强化·学科思维】单个物体多过程直线运动解答多过程问题的基本思路 解题关键(1)画:分清各阶段运动过程,画出草图; (2)找:找出交接处的速度与各段间的位移—时间关系; (3)列:列出各运动阶段的运动方程; (4)解:联立求解,算出结果 多过程运动的转折点的速度是联系两个运动过程的纽带,因此,转折点速度的求解往往是解题的关键角度1 单向多过程出租车载客后,从高速公路入口处驶入高速公路,已知出租车从10时10分55秒开始做初速度为零的匀加速直线运动,经过10 s时,速度计显示速度为54 km/h。(1)求这时出租车离出发点的距离。(2)出租车继续做匀加速直线运动,当速度计显示速度为108 km/h时,出租车开始做匀速直线运动。10时12分35秒时计价器里程表示数应为多少千米 (车启动时,计价器里程表示数为零)思维导航角度2 双向多过程一质点做匀变速直线运动,已知初速度大小为v,经过一段时间速度大小变为2v,加速度大小为a,这段时间内的路程与位移大小之比为5∶3,则下列叙述正确的是 ( )A.这段时间内质点运动方向不变B.这段时间为C.这段时间的路程为D.再经过相同的时间质点速度大小为3v方法总结 解决运动学问题的基本思路练创新试题·知命题导向1.一矿井深125 m,一个小球从井口自由落下,忽略空气阻力,重力加速度g取10 m/s2, 下列说法正确的 ( )A.小球经4.5 s落到井底B.小球下落最后1 s的位移为80 mC.下落时间为总时间一半时的位移是31.25 mD.小球下落最后2 s的平均速度大小为45 m/s2.屋檐每隔一定时间滴下一滴水,当第5滴水正要滴下时,第1滴水刚好落到地面,此屋檐离地面3.2 m,重力加速度g取10 m/s2, 则 ( )A.滴水的时间间隔为0.02 sB.当第5滴水正要滴下时, 第2滴水的速度大小为2 m/sC.第1滴水整个下落过程的平均速度大小为5 m/sD.当第5滴水正要滴下时, 第2滴与第3滴水相隔1 m3.某跳伞运动员从距离地面405 m高处的飞机上跳下做跳伞表演。运动员先做自由落体运动,当自由下落180 m后打开降落伞,降落伞打开后运动员立即做匀减速直线运动,加速度大小为8 m/s2。(g取10 m/s2)求:(1)运动员打开降落伞时的速度大小。(2)运动员到达离地面1 m高处时的速度大小。(3)离开飞机后,运动员到达地面所用的时间。参考答案考点一 知识梳理①重力 ②静止 ③v=gt ④v2=2gh考教衔接1.0.02解析 由Δt=t2-t1t2= s≈0.65 st1= s≈0.63 s解得Δt=0.02 s。2.1.56 9.69解析 根据某段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度,得v12.5=×10-2 m/s=1.56 m/s用逐差法求得加速度a=×10-2 m/s2=9.69 m/s2。例1 解答 (1)直杆下端B穿过圆柱筒,即从B下落到C点(自由下落h)起到B下落到D点(自由下落h+b)止。由s=gt2得t=则B下落到C点所需时间t1=,B下落到D点所需时间t2=则直杆下端B穿过圆柱筒的时间Δt1=t2-t1=-。(2)整个直杆AB穿过圆柱筒,即从B下落到C点(自由下落h)起到A下落到D点(自由下落h+a+b)止。同理可得整个直杆AB穿过圆柱筒的时间Δt2=-。例2 B 解析 在前1 s内、前2 s内、前3 s内的位移大小之比是1∶4∶9,A项错误;在相邻两个1 s内的位移之差都是Δx=gT2=10 m,B项正确;在第1 s内、第2 s内、第3 s内的位移大小之比为1∶3∶5,所以平均速度大小之比为1∶3∶5,C项错误;在1 s末、2 s末、3 s末的速度大小之比是1∶2∶3,D项错误。例3 BC 解析 b球下落高度为20 m时,t1== s=2 s,则a球下落了3 s,a球的速度大小v=30 m/s,A项错误;a球下落的总时间t2= s=5 s,a球落地瞬间b球下落了4 s,b球的下落高度h'=×10×42 m=80 m,故b球离地面的高度h″=(125-80) m=45 m,B项正确;由自由落体运动的规律可得,在a球接触地面之前,两球的速度差Δv=gt-g(t-1 s)=10 m/s,即速度差恒定,两球离地的高度差变大,C项正确,D项错误。考点二 考教衔接(1)竖直向下。 (2)不一定。当小球下落到抛出点上方时位移为正;落到抛出点下方时位移为负。例4 AB 解析 解法1(分阶段法)物体上升的时间t上== s=3 s,物体上升的最大高度h1== m=45 m。物体从最高点自由下落2 s的高度h2=g=×10×22 m=20 m,运动过程如图所示,则总路程为65 m,A项正确。5 s末,物体离抛出点的高度为25 m,即位移的大小为25 m,方向竖直向上,B项正确。5 s末,物体的速度大小v=gt下=10×2 m/s=20 m/s,方向竖直向下,取竖直向上为正方向,则速度改变量Δv=(-v)-v0=(-20 m/s)-30 m/s=-50 m/s,即速度改变量的大小为50 m/s,方向竖直向下,C项错误。平均速度大小== m/s=5 m/s,方向竖直向上,D项错误。解法2(全过程法)由竖直上抛运动的规律可知物体经3 s到达最大高度h1=45 m处。将物体运动的全程视为匀减速直线运动,则有v0=30 m/s,a=-g=-10 m/s2,故5 s内物体的位移h=v0t+at2=25 m>0,说明物体5 s末在抛出点上方25 m处,故路程为65 m,位移大小为25 m,方向竖直向上,A、B两项正确。速度的变化量Δv=at=-50 m/s,C项错误。5 s末,物体的速度v=v0+at=-20 m/s,所以平均速度==5 m/s>0,方向竖直向上,D项错误。例5 C 解析 设物块运动的加速度为a,运动总时间为t,把物块上滑的运动看成反向的初速度为0的匀加速直线运动,则最后5 s内位移s1=a×52=a;最初5 s内位移s2=a(t-5)×5+a×52=5at-a,又因为s2∶s1=11∶5,解得t=8 s;由于斜面光滑,物块上滑和下滑的时间相同,则物块从底端开始上滑到返回斜面底端经历的时间是16 s,故A、B、D三项错误,C项正确。例6 解答 (1)画出出租车运动过程示意图(见思维导航图),呈现运动情境由题意可知经过10 s时,速度计上显示的速度v1=15 m/s由速度公式得a==1.5 m/s2由位移公式得x1=a=×1.5×102 m=75 m这时出租车离出发点的距离为75 m。(2)当速度计上显示的速度v2=108 km/h=30 m/s时,由=2ax2得x2==300 m设出租车从静止载客开始,已经经历的时间为t2,根据速度公式得t2== s=20 s,这时是10时11分15秒之后出租车开始做匀速运动,匀速运动的时间t3=80 s,通过的位移x3=v2t3=30×80 m=2 400 m所以10时12分35秒时,计价器里程表应显示x=x2+x3=(300+2 400) m=2 700 m=2.7 km。例7 B 解析 由题意知,质点做匀减速直线运动,速度减小到零后,再反向做匀加速直线运动,即在这段时间内运动方向改变,如图所示,A项错误;由速度公式得-2v=v-at,解得t=,B项正确;由速度位移关系式得,由初速度v减速到零所通过的路程s1=,然后反向加速到2v所通过的路程s2==,总路程s=s1+s2=,C项错误;再经过相同时间,质点速度v'=v-a·2t=-5v,即速度大小为5v,D项错误。练创新试题1.C 解析 由h=gt2得t=5 s,A项错误;小球下落最后1 s的位移Δh=h-g(t-1)2,得Δh=45 m,B项错误;下落时间为总时间一半时的位移h'=g·2=×2g=31.25 m,C项正确;===40 m/s,D项错误。2.D 解析 设滴水的时间间隔为T,则h=g(4T)2,T=0.2 s,A项错误;v=g(3T)=6 m/s,B项错误;第1滴水下落的整个过程的平均速度==4 m/s,C项错误;Δh=g(3T)2-g(2T)2=1 m,D项正确。3.解答 (1)由自由落体运动公式2gh=,可得vm== m/s=60 m/s。(2)由速度位移公式有2ax=v2-得运动员到达离地面1 m高处时的速度大小v=a=-8 m/s2,x=405 m-180 m-1 m=224 m,解得v=4 m/s。(3)自由落体的时间t1== s=6 s匀减速到4 m/s的时间t2== s=7 s从4 m/s减速到零所用的时间t3== s=0.5 s从4 m/s减速到零时运动的位移h3=t3=× m=1 m,此时刚好到地面所以总时间t=t1+t2+t3=13.5 s。(共46张PPT)第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动考点一 自由落体运动考点二 竖直上抛运动考点一 自由落体运动理清 知识结构知识梳理 构建体系(1)条件:物体只受①______,从②______开始下落。(2)运动性质:初速度为零、加速度为 的匀加速直线运动。(3)基本规律:.速度与时间的关系式:③_______。.位移与时间的关系式: 。.速度位移关系式:④__________。重力静止考教衔接 以图说法1.有一架照相机,其光圈(进光孔径)随被摄物体的亮度自动调节,而快门(曝光时间)是固定不变的。为估测这架照相机的曝光时间,实验者从某砖墙前的高处使一个石子自由落下,拍摄石子在空中的照片如图所示。石子自由下落,它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知石子从地面以上的高度下落,每块砖的平均厚度为 ,取,可估算这张照片的曝光时间为_____ 。[解析] 由解得 。2.频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。小球自由下落时的频闪照片示意图如图所示,频闪仪每隔 闪光一次。照片中的数字是小球落下的距离,单位是厘米。计算小球落到位置“12.5”时的速度为_____ ,小球下落的加速度为_____ 。(结果保留3位有效数字)1.569.69[解析] 根据某段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度,得用逐差法求得加速度 。突破 考点题型角度1 自由落体运动基本公式的应用例1 如图所示,悬挂的直杆长为,在端以下 处有一长为的无底圆柱筒 ,若将悬线剪断,问:(1)直杆下端 穿过圆柱筒的时间是多少?解答 直杆下端穿过圆柱筒,即从下落到点(自由下落)起到 下落到点(自由下落)止。由得则下落到点所需时间,下落到点所需时间则直杆下端穿过圆柱筒的时间 。(2)整个直杆 穿过圆柱筒的时间是多少?[答案] 整个直杆穿过圆柱筒,即从下落到点(自由下落)起到下落到点(自由下落)止。同理可得整个直杆 穿过圆柱筒的时间 。思维导航角度2 自由落体运动中的“比例关系”问题例2 对于自由落体运动 ,下列说法正确的是( )BA.在前内、前内、前内的位移大小之比为B.在相邻两个内的位移之差都是C.在第内、第内、第内的平均速度大小之比是D.在末、末、末的速度大小之比是[解析] 在前内、前内、前内的位移大小之比是 ,A项错误;在相邻两个内的位移之差都是,B项正确;在第 内、第内、第内的位移大小之比为 ,所以平均速度大小之比为,C项错误;在末、末、末的速度大小之比是 ,D项错误。角度3 自由落体运动中的“两物体先后下落”问题例3 (多选)从高度为的塔顶先后自由释放、 两球,自由释放这两个球的时间差为,取 ,不计空气阻力,以下说法正确的是( )BCA.球下落高度为时,球的速度大小为B.球接触地面瞬间,球离地高度为C.从释放球后到 球接触地面之前,两球速度差恒定D.从释放球后到 球接触地面之前,两球离地的高度差恒定[解析] 球下落高度为时,,则 球下落了,球的速度大小,A项错误; 球下落的总时间,球落地瞬间球下落了, 球的下落高度,故 球离地面的高度,B项正确;由自由落体运动的规律可得,在球接触地面之前,两球的速度差 ,即速度差恒定,两球离地的高度差变大,C项正确,D项错误。考点二 竖直上抛运动理清 知识结构知识梳理 构建体系1.上升阶段:初速度为、加速度为 的匀减速运动。下落阶段:自由落体运动。2.全过程:竖直上抛运动是一种匀变速直线运动。考教衔接 以图说法如图,将一小球从地面上方以一定的初速度竖直上抛,以抛出点为坐标原点,向上为正方向,建立位移坐标系。(1)小球在上升过程中,其速度的变化量沿何方向?[答案] 竖直向下。(2)当小球的速度为负值时,其位移也为负值吗?[答案] 不一定。当小球下落到抛出点上方时位移为正;落到抛出点下方时位移为负。突破 考点题型角度1 竖直上抛运动的两种处理方法分段 法 上升阶段: 的匀减速直线运动下降阶段:自由落体运动全程 法 初速度向上、加速度 向下的匀变速直线运动,(以竖直向上为正方向)若 ,物体上升若 ,物体下落若 ,物体在抛出点上方若 ,物体在抛出点下方续表例4 (多选)将某物体以 的初速度竖直上抛,不计空气阻力,。则 内物体的( )ABA.路程为B.位移大小为 ,方向向上C.速度改变量的大小为D.平均速度大小为 ,方向向上[解析] 解法1(分阶段法)物体上升的时间 ,物体上升的最大高度。物体从最高点自由下落 的高度 ,运动过程如图所示,则总路程为,A项正确。 末,物体离抛出点的高度为,即位移的大小为 ,方向竖直向上,B项正确。末,物体的速度大小 ,方向竖直向下,取竖直向上为正方向,则速度改变量,即速度改变量的大小为 ,方向竖直向下,C项错误。平均速度大小,方向竖直向上,D项错误。解法2(全过程法)由竖直上抛运动的规律可知物体经到达最大高度 处。将物体运动的全程视为匀减速直线运动,则有 ,,故内物体的位移 ,说明物体末在抛出点上方处,故路程为,位移大小为 ,方向竖直向上,A、B两项正确。速度的变化量,C项错误。 末,物体的速度,所以平均速度 ,方向竖直向上,D项错误。核心归纳竖直上抛运动的两种特性特性 说明对称性 ___________________ ______________________________________________________________________多解性 当物体经过抛出点上方某个位置时,可能处于上升阶段,也可能处于下降阶段,造成多解续表角度2 类竖直上抛运动(双向可逆类运动模型)概述:如沿光滑斜面上滑的小球,到最高点后仍能以原加速度匀加速下滑,全过程加速度大小、方向均不变,故求解时可对全过程列式,但必须注意、、 等矢量的正负号及物理意义。模型特点(1)常见情境①沿光滑斜面上滑的小球,到最高点后返回。②竖直上抛运动等。(2)特点:以原加速度匀加速返回,全过程加速度大小、方向都不变。例5 如图所示,一物块(可视为质点)以一定的初速度从一足够长的光滑固定斜面的底端开始上滑,在上滑过程中的最初内和最后 内经过的位移之比为 。忽略空气阻力,则此物块从底端开始上滑到返回斜面底端一共经历的时间是( )CA. B. C. D.[解析] 设物块运动的加速度为,运动总时间为 ,把物块上滑的运动看成反向的初速度为0的匀加速直线运动,则最后 内位移;最初 内位移,又因为 ,解得;由于斜面光滑,物块上滑和下滑的时间相同,则物块从底端开始上滑到返回斜面底端经历的时间是 ,故A、B、D三项错误,C项正确。强化 学科思维单个物体多过程直线运动解答多过程问题的基本思路 解题关键(1)画:分清各阶段运动过程,画出 草图; (2)找:找出交接处的速度与各段间 的位移—时间关系; (3)列:列出各运动阶段的运动方 程; (4)解:联立求解,算出结果 多过程运动的转折点的速度是联系两个运动过程的纽带,因此,转折点速度的求解往往是解题的关键角度1 单向多过程例6 出租车载客后,从高速公路入口处驶入高速公路,已知出租车从10时10分55秒开始做初速度为零的匀加速直线运动,经过 时,速度计显示速度为 。(1)求这时出租车离出发点的距离。解答 画出出租车运动过程示意图(见思维导航图),呈现运动情境由题意可知经过时,速度计上显示的速度由速度公式得由位移公式得这时出租车离出发点的距离为 。(2)出租车继续做匀加速直线运动,当速度计显示速度为 时,出租车开始做匀速直线运动。10时12分35秒时计价器里程表示数应为多少千米?(车启动时,计价器里程表示数为零)[答案] 当速度计上显示的速度 时,由得设出租车从静止载客开始,已经经历的时间为 ,根据速度公式得,这时是10时11分15秒之后出租车开始做匀速运动,匀速运动的时间 ,通过的位移所以10时12分35秒时,计价器里程表应显示。思维导航角度2 双向多过程例7 一质点做匀变速直线运动,已知初速度大小为 ,经过一段时间速度大小变为,加速度大小为 ,这段时间内的路程与位移大小之比为,则下列叙述正确的是( )BA.这段时间内质点运动方向不变B.这段时间为C.这段时间的路程为D.再经过相同的时间质点速度大小为[解析] 由题意知,质点做匀减速直线运动,速度减小到零后,再反向做匀加速直线运动,即在这段时间内运动方向改变,如图所示,A项错误;由速度公式得,解得 ,B项正确;由速度位移关系式得,由初速度减速到零所通过的路程,然后反向加速到 所通过的路程,总路程 ,C项错误;再经过相同时间,质点速度,即速度大小为 ,D项错误。方法总结解决运动学问题的基本思路练创新试题 知命题导向1. 一矿井深 ,一个小球从井口自由落下,忽略空气阻力,重力加速度取 ,下列说法正确的( )CA.小球经 落到井底B.小球下落最后的位移为C.下落时间为总时间一半时的位移是D.小球下落最后的平均速度大小为[解析] 由得,A项错误;小球下落最后 的位移,得 ,B项错误;下落时间为总时间一半时的位移 ,C项正确;,D项错误。2. 屋檐每隔一定时间滴下一滴水,当第5滴水正要滴下时,第1滴水刚好落到地面,此屋檐离地面,重力加速度取 ,则( )DA.滴水的时间间隔为B.当第5滴水正要滴下时,第2滴水的速度大小为C.第1滴水整个下落过程的平均速度大小为D.当第5滴水正要滴下时,第2滴与第3滴水相隔[解析] 设滴水的时间间隔为,则, ,A项错误;,B项错误;第1滴水下落的整个过程的平均速度,C项错误; ,D项正确。3. 某跳伞运动员从距离地面 高处的飞机上跳下做跳伞表演。运动员先做自由落体运动,当自由下落 后打开降落伞,降落伞打开后运动员立即做匀减速直线运动,加速度大小为。取 求:(1)运动员打开降落伞时的速度大小。解答 由自由落体运动公式 ,可得。(2)运动员到达离地面 高处时的速度大小。[答案] 由速度位移公式有得运动员到达离地面高处时的速度大小,,解得 。(3)离开飞机后,运动员到达地面所用的时间。[答案] 自由落体的时间匀减速到的时间从减速到零所用的时间从减速到零时运动的位移 ,此时刚好到地面所以总时间 。 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动.docx 第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动.pptx