专题1-3 自由落体运动与竖直抛体运动-2019高考物理一轮复习考点大通关 含解析 精品
高考物理一轮复习课件专题一自由落体运动和竖直上抛运动
注意题目中的陷阱,如单位不统一、忽略空气阻力等。
解题方法
根据题意选择合适的运动学公 式,如匀变速直线运动的位移 公式、速度公式等。
在解题过程中要注意单位换算 ,确保计算结果的准确性。
注意符号运算,如加速度的方 向与初速度方向相同时取正号 ,相反时取负号。
01
律
自由落体运动定义及特点
定义
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫做自由落 体运动。
特点
初速度为0,仅受重力的作用,加速度为重力加速度。
重力加速度概念及影响因素
定义
重力加速度是一个物体受重力作用的情况 下所具有的加速度。
纬度
重力加速度随着纬度的增加而增加。
海拔高度
重力加速度随着海拔的升高而减小。
02 单摆法
利用单摆的周期公式,通过测量单摆的周期和摆 长,可以间接得到重力加速度的值。
03 斜面法
使物体沿光滑斜面下滑,通过测量下滑的时间和 斜面的倾角,可以计算出重力加速度。
估算建筑物高度或井深
自由落体法
在已知重力加速度的情况下,通 过测量物体从建筑物顶部或井口 自由下落到地面的时间,可以估 算出建筑物的高度或井深。
THANKS
感谢观看
地下深度
重力加速度随着地下深度的增加而增加。
自由落体运动公式推导与应用
01
速度公式
v = gt
02
位移公式
h = 1/2 * gt^2
自由落体运动公式推导与应用
• 速度位移公式:v^2 = 2gh
自由落体运动公式推导与应用
应用 01
计算物体下落的时间。 02
高中物理人教版(2019)必修一专题3:自由落体和竖直上抛
专题3:自由落体与竖直上抛:一、基本概念规律1、自由落体运动1)、特点:自由落体运动是物体只在重力作用下,初速度为,加速度为的匀加速直线运动.2).自由落体的运动规律(1)速度公式:v=。
(2)位移公式:h=。
(3)速度位移关系式:v2=。
(4)从运动开始连续相等时间内位移之比为。
2、竖直上抛运动1).竖直上抛运动的特点(1)物体只受重力作用,具有竖直向上的初速度.(2)上升阶段:速度越来,加速度与速度方向,是运动。
(3)下降阶段:速度越来,加速度与速度方向,是运动。
(4)在最高点:速度为,但加速度仍为,所以物体此时并不处于平衡状态。
2)、竖直上抛运动的规律(1)速度公式:v=, (2)位移公式:h=。
.(3)速度位移关系式:v2-v02=。
3).几个特征量(1)上升的最大高度:H=。
(2)上升到最大高度处所需时间t上和从最高点处落回原抛出点所需时间t下相等,即t上=t下=。
二、典例分析例1、一个物体从某一高度做自由落体运动.已知它在第1 s内的位移恰为它在最后1 s内位移的三分之一.则它开始下落时距地面的高度为(不计空气阻力,g=10 m/s2)( )A.15 mB.20 mC.11.25 mD.31.25 m例2、如图所示木杆长5 m,上端固定在某一点,由静止放开后让它自由落下(不计空气阻力),木杆通过悬点正下方20 m处圆筒AB,圆筒AB长为5 m,取g=10 m/s2,求:(1)木杆经过圆筒的上端A所用的时间t1是多少?(2)木杆通过圆筒AB所用的时间t2是多少?例3、一个气球以 10m/s 的速度竖直上升,气球下面系着一个重物,当重物离地面 175m 时,系重物的绳断了,问这时起,(取 g=10m/s2 )(1)重物经过多长时间落地到地面?(2)重物着地时速度多大?三、巩固练习1、关于重力和自由落体加速度,下列说法正确的是()A.雨滴下落的加速度是自由落体加速度B.物体所受重力的方向总是竖直向下C.地球表面各处的自由落体加速度均相同D.质量大的物体受到的重力大,所以自由落体加速度也大2、物体从距地面高20m处开始做自由落体运动,则物体下落的时间是多少()A.2s B.3s C.4s D.5s3、实验者从某砖墙的高处使一个石子自由落下,并且拍摄石子在空中的照片。
高考物理一轮复习导学:自由落体运动和竖直上抛运动
高考物理第一轮复习导学§1.3 自由落体运动和竖直上抛运动【考点自清】一、自由落体运动⑴、只受重力作用,由静止开始的运动.⑵、自由落体运动的特点自由落体运动是初速度为零,加速度为重力加速度g的匀加速度直线运动.⑶、自由落体运动的运动规律①速度公式:v t=gt②位移公式:h=gt2/2③速度位移关系式:v t2=2gh④从运动开始连续相等的时间内位移之比为1∶3∶5∶7∶…⑤连续相等的时间t内位移的增加量相等,即Δx=gt2⑥一段时间内的平均速度v=h/t=gt/2二、竖直上抛运动⑴、只受重力作用,初速度方向竖直向上的运动.⑵、竖直上抛运动的特点①上升阶段:速度越来越小,加速度与速度方向相反,是匀减速直线运动.②下降阶段:速度越来越大,加速度与速度方向相同,是匀加速直线运动.③在最高点:速度为零,但加速度仍为重力速度g,所以物体此时并不处于平衡状态.⑶、竖直上抛运动的规律①速度公式:②位移公式:③速度-位移关系式:⑷、几个特征量①上升的最大高度:②上升到最大高度处所需时间t上和最高点处落回原抛出点所需时间t下相等,【重点精析】一、自由落体运动的规律及其应用【例1】一个物体从H高处自由落下,经过最后196m所用的时间是4s,求物体下落H高所用的总时间T和高度H是多少?(取g=9.8m/s2,空气阻力不计)【规律总结】解决自由落体运动问题要弄清运动过程,作好示意图,然后利用自由落体运动规律分析求解;同时要注意自由落体运动是初速度v0=0的匀加速直线运动,可灵活运用相关推论求解.【变式练习1】屋檐定时滴出水滴,当第5滴正欲滴下时,第1滴已刚好到达地面,而第3滴与第2滴正分别位于高1m的窗户上、下沿,如下图,取g=10m/s2,问:(1)此屋檐离地面多少米?(2)滴水的时间间隔是多少?二、竖直上抛运动的处理方法1、分段法(1)上升过程:vt=0,a=-g的匀减速直线运动.(2)下降过程:自由落体运动.2、整体法(1)将上升和下降过程统一看成是初速度v0向上,加速度g向下的匀变速直线运动,vt=v0-gt,h=v0t-gt2.(2)假设vt>0,那么物体在上升;vt<0,那么物体在下落.h>0,物体在抛出点上方;h<0,物体在抛出点下方.【例2】气球以10 m/s的速度匀速上升,当它上升到175m的高处时,一重物从气球上掉落,那么重物需要经过多长时间才能落到地面?到达地面时的速度是多大?(g取10m/s2)【规律总结】(1)研究竖直上抛运动时,要灵活选用分段法和整体法,同时要注意各物理量的取值正负.(2)画好过程示意图是解决运动学问题的关键.同时正确判断物体的运动情况.三、竖直上抛运动的对称性1、时间的对称性(1)物体上升到最高点所用时间与物体从最高点落回到原抛出点所用时间相等:t上=t下=v0/g.(2)物体在上升过程中从某点到达最高点所用的时间和从最高点落回该点所用的时间相等.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)在竖直上抛运动中,同一个位置对应两个等大反向的速度.【例3】以v0=20m/s速度竖直上抛一个小球,2 s后以相同的初速度在同一位置上抛另一小球,g=10m/s2,那么两球相碰处离出发点的高度是多少?【规律总结】运用竖直上抛运动的对称性分析解决物理问题,不仅可以加深对竖直上抛运动的理解和认识,还可以活泼思维,提升能力.【变式练习2】一个从地面竖直上抛的物体,两次经过一个较低点a的时间间隔是Ta,两次经过一个较高点b的时间间隔是Tb,那么a、b之间的距离为( )【同步作业】1、一条铁链长15m,铁链上端悬挂在某一点,铁链下端正下方5m处有一观察点A,放开后让它自由落下,求铁链经过观察点A所用的时间是多少?〔g=10m/s2〕2、一个物体从塔顶上下落,在到达地面前最后1s内通过的位移是整个位移的9/25,求塔高.〔g取10m/s2〕3、从足够高处先后让两个钢球自由下落,两球间用长为9.8米的细绳连结.第一个球下落1秒钟后第二个球开始下落.不计空间阻力及绳的质量,试求在第二个球开始下落后多长的时间,连结两球的细绳刚好被拉直?〔g取9.8m/s2〕4、一跳水运发动从离水面10m高的平台上向上跃起,举双臂直体离开台面,此时其重心位于从手到脚全长的中点,跃起后重心升高0.45m到达最高点,落水时身体竖直,手先入水〔在此过程中运发动水平方向的运动忽略不计〕,从离开跳台到手触水面,他可用于完成空中动作的时间是______s.〔计算时,可以把运发动看作全部质量集中在重心的一个质点.g取10m/s2,结果保存二位数字.〕5、调节水龙头,让水一滴滴流出,在下方放一盘子,调节盘子高度,使一滴水滴碰到盘子时,恰有另一滴水滴开始下落,而空中还有一滴正在下落中的水滴,测出水龙头到盘子的距离为h,从第一滴开始下落时计时,到第n滴水滴落在盘子中,共用去时间t,那么此时第〔n+1〕滴水滴与盘子的距离为多少?当地的重力加速度为多少?6、一根长L=1m的铁索从楼顶自由下落,那么此铁索经过楼顶下距楼顶h=5m的A点,需时间为多少?〔g取10m/s2〕7、一个小球作竖直上抛运动,经过时间t1上升到位置x1,经过时间t2上升到位置x2,小球上升到最高点后下落到位置x2的时间为t3,继续下落到位置x1的时间为t4.8、〔2004 广东〕一杂技演员,用一只手抛球、接球.他每隔0.40s抛出一球,接到球便立即把球抛出.除正在抛、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,g取10m/s2〕:A.1.6m B.2.4m C.3.2m D.4.0m9、(2005 全国Ⅰ)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〞.现有以下数据: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,那么人上跳的“竖直高度〞是多少?10、小球从离地面h=5米高处自由下落,小球每次与地面碰撞后又反弹起来的上升高度总是前一次下落高度的4/5,忽略空气阻力的影响,试求小球从自由下落开始直到最后停在地面上,该整个过程的运动时间.(忽略地面与小球碰撞所用的时间,g取10米/秒2)。
高三物理一轮复习 第1章第3讲 自由落体运动、竖直方向上的抛体运动课件 鲁科
重物的运动过程共分成三个阶段:先随气球向上做匀加速直线运动;然后从气球上掉下,此时重物不是自由下落,而是由于惯性继续向上做竖直上抛运动;达到最高点,重物开始做自由落体运动,最后回到地面.如图所示.
下面分三个阶段来求解.设竖直向上为正方向. (1)向上加速阶段 a1=4m/s2, t1= v=a1t1=4×10m/s=40m/s
(2)竖直上抛阶段 a2=-10m/s2 v0=v=40m/s 上升的高度 所用的时间 所以重物距地面的最大高度为: Hmax=H1+H2=200m+80m=280m
(3)自由下落阶段加速度a3=-10m/s2,下落的高度H3=280m下落所用的时间 所以,重物从氢气球上掉下后,落回地面所用的时间为 t=t2+t3=(4+7.48)s=11.48s
h1∶h2∶h3=1∶22∶32
Δh1∶Δh2∶Δh3=1∶3∶5
Δt1∶Δt2∶Δt3=1∶( -1)∶( - )
Δh=gT2
二、竖直方向上的抛体运动 1.竖直上抛运动 (1)定义: . . . (2)性质: . . (常规定初速度v0的方向为正方向).
求解此类问题的关键是要搞清楚重物运动的物理过程,特别是要注意物体从气球上“掉下”所隐含的物理条件并不是立即做自由落体运动,而是先做竖直上抛运动.
在地面以20m/s的初速度竖直上抛一物体,物体在2s内两次通过空中同一点A,则A点距地面的高度为多少?(g=10m/s2)
将竖直上抛运动过程分为上升过程和下落过程来处理的方法, 我们称为分段法.运用分段法时注意总结、应用竖直上抛运动的对称特点:竖直上抛运动中上升和下降阶段物体通过同一段距离所用的时间相等、物体经过同一点处的速度大小相等.
v=gt
高三物理一轮复习 第1章 第3节 自由落体运动、竖直上抛运动、竖直下抛运动精品课件 新人教版
的位移之比为1∶3∶5∶∶2n 1
可知55m是5m的11倍,利用2n 1 11,得n 6 则:t 6s
h1
1 2
gt 2
h1 180m
v gt 60m / s
第八页,共34页。
点评:通过完全想好该题的种种(zhǒngzhǒng)解题 思路,可以看到,在已知某段过程时,可采用整体 到局部,或从局部到整体,不同的思维方式都有相 应的解题公式.只要抓住其中已知条件,适当选择, 总有一种可以解决问题的.
1 s,则小石子出发点 1000
离A点的距离约为 C
A.6.5m B.10m C.20m D.45m
图131
第二十四页,共34页。
【解析】小石子到达A点时的速度为
vA
x t
0.02 1
m / s 20m / s,
1000
h vA2 202 m 20m. 2g 210
第二十五页,共34页。
第二十九页,共34页。
【解析】先要弄清两个运动的状态,在“加速距离” 中人和跳蚤的加速度不同,而在“竖直距离”中以相 同重力(zhònglì)加速度做匀减速运动,因此“加速距离” 的末速度决定了“竖直距离”的大小.
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上升过程分别有:
切入点:运用自由落体运动规律从不同角度(jiǎodù) 入手分析.
第三页,共34页。
【解析】根据题意画出运动示意图,标好各物理量
(如图所示)
思路一(从位移公式入手):
设总运动的时间为t
则:h2
1 2
g
t
12
2019版高考物理一轮复习专题一运动的描述直线运动第3讲自由落体运动和竖直上抛运动课件
1 2 v0t-2gt 2 -2gh v - gt 0 vt=_________,h=_________,v2 t -v0=__________.
【基础自测】
1.(2013 年新课标Ⅰ卷)如图 1-3-1 所示是伽利略 1604 年做
斜面实验时的一页手稿照片,照片左上角的三列数据如下表所
示.表中第二列是时间,第三列是物体沿斜面运动的距离,第一
木杆长 5 m,上端固定在某一点,由静止放开后让它自由落下(不
计空气阻力),木杆通过悬点正下方 20 m 处圆筒
AB,圆筒 AB 长为 5 m,g 取 10 m/s2,求:
(1)木杆经过圆筒的上端 A 所用的时间 t1 是多 少? (2)木杆通过圆筒 AB 所用的时间 t2 是多少? 图 1-3-3
解:(1)木杆由静止开始做自由落体运动,木杆的下端到达 圆筒上端 A 用时 t 下 A= 2h下A g = 2×15 10 s= 3 s
木杆的上端到达圆筒上端 A 用时 t 上 A= 2h上A g = 2×20 10 s=2 s
则木杆通过圆筒上端 A 所用的时间 t1=t 上 A-t 下 A=(2- 3) s.
第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动
考点 1 自由落体运动规律 1.自由落体运动 (1)定义:物体仅在__________ 重力 作用下从__________ 静止 开始下 落的运动. 零 的____________ 匀加速 直线运动. (2)实质:初速度为________
2.自由落体运动的加速度(重力加速度)
列是伽利略在分析实验数据时添加的.根据表中的数据,伽利略
可以得出的结论是(
)
图 1-3-1
1 1 32 4 2 130 9 3 298 16 4 526 25 5 824 36 6 1192 49 7 1600 64 8 2104 A.物体具有惯性 B.斜面倾角一定时,加速度与质量无关 C.物体运动的距离与时间的二次方成正比 D.物体运动的加速度与重力加速度成正比 答案:C
高考物理一轮复习第一章 第3课时 自由落体和竖直上抛运动(重点突破课)
第3课时 自由落体和竖直上抛运动(重点突破课)[考点一 自由落体运动]自由落体运动单独考查时相关考题难度不大,但当和其他知识点综合考查时,或者从自由落体运动过程中截取一段进行考查时学生容易丢分,所以复习时应足够重视。
1.定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
2.特点:v 0=0,a =g 。
(1)速度公式:v =gt 。
(2)位移公式:h =12gt 2。
(3)速度位移关系式:v 2=2gh 。
(4)平均速度公式:v =v t 2=v 2。
(5)位移差公式:Δh =gT 2。
3.伽利略对自由落体运动的研究(1)伽利略通过逻辑推理的方法推翻了亚里士多德的“重的物体比轻的物体下落快”的结论。
(2)伽利略对自由落体运动的研究方法是逻辑推理→猜想与假设→实验验证→合理外推,这种方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来。
[典例] (2019·湖北省重点中学联考)如图所示木杆长5 m ,上端固定在某一点,由静止放开后让它自由落下(不计空气阻力),木杆通过悬点正下方20 m处圆筒AB ,圆筒AB 长为5 m ,取g =10 m/s 2,求:(1)木杆通过圆筒的上端A 所用的时间t 1;(2)木杆通过圆筒所用的时间t 2。
[解析] (1)木杆由静止开始做自由落体运动,木杆的下端到达圆筒上端A 用时t 下A = 2h 下A g = 2×1510s = 3 s 木杆的上端到达圆筒上端A 用时t 上A = 2h 上A g = 2×2010s =2 s 则木杆通过圆筒上端A 所用的时间t 1=t 上A -t 下A =()2-3s 。
(2)木杆的下端到达圆筒上端A 用时t 下A = 3 s木杆的上端离开圆筒下端B 用时t 上B = 2h 上Bg = 2×2510s = 5 s则木杆通过圆筒所用的时间t 2=t 上B -t 下A =()5-3s 。
[答案] (1)()2-3s (2)()5-3s[规律方法]应用自由落体运动规律解题时的注意点(1)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,如从最高点开始连续相等时间内物体的下落高度之比为1∶3∶5∶7∶…。
高三物理一轮复习:1-3自由落体和竖直上抛(含解析)
1-3自由落体和竖直上抛一、选择题1.关于自由落体运动,下列说法中正确的是( )A.自由落体运动是一种匀速直线运动B.物体刚下落时,速度和加速度都为零C.物体的质量越大,下落时加速度就越大D.物体在下落的过程中,每秒速度都增加9.8m/s[答案] D[解析]本题考查对自由落体运动的理解。
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,故A错;物体刚下落时,速度为零,但加速度不为零,故B错;物体下落的加速度与物体的质量无关,故C错;自由落体加速度为9.8m/s2,表示每秒钟速度增加9.8m/s,故D正确。
2.(2018·北京朝阳统考)科技馆里有一个展品,该展品放在暗处,顶部有一个不断均匀向下喷射水滴的装置,在频闪光源的照射下,可以看到水滴好像静止在空中固定的位置不动,如图所示。
某同学为计算该装置喷射水滴的时间间隔,用最小刻度为毫米的刻度尺测量了空中几滴水滴间的距离,由此可计算出该装置喷射水滴的时间间隔为(g取10m/s2)( )A.0.01s B.0.02sC.0.1s D.0.2s[答案] C[解析]第1滴水滴与第2滴水滴之间的距离为x1=10.0cm-1.0cm=9.0cm,第2滴与第3滴之间的距离为x2=29.0cm-10.0cm=19.0cm,相邻水滴间距之差为Δx=x2-x1=10.0cm =0.1m ,由公式Δx =gt 2知,该装置喷射水滴的时间间隔为t =Δxg =0.110s =0.1s ,选项C 对。
3.某物体以30m/s 的初速度竖直上抛,不计空气阻力,g 取10m/s 2,5s 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[解析] 初速度为30m/s ,只需3s 即可上升到最高点,位移为h 1=v 22g =45m ,再自由下落2s ,下降高度为h 2=0.5×10×22m =20m ,故路程为65m ,A 对;此时离抛出点高25m ,故位移大小为25m ,方向竖直向上, B 对;此时速度为v =10×2m/s=20m/s ,方向向下,速度改变量大小为50m/s ,C 错;平均速度为v =255m/s =5m/s ,D 错.4.(2018·福建师大附中联考)一物体自空中的A 点以一定的初速度竖直向上抛出,1s 后物体的速率变为10m/s ,则此时物体的位置和速度方向可能是(不计空气阻力,取g =10m/s 2)( )A .在A 点上方,速度方向向下B .在A 点上方,速度方向向上C .在A 点,速度方向向下D .在A 点下方,速度方向向下 [答案] B[解析] 做竖直上抛运动的物体,要先后经过上升和下降两个阶段,若1s 后物体处在下降阶段,即速度方向向下,速度大小为10m/s ,那么,1s 前即抛出时的速度大小为0,这显然与题中“以一定的初速度竖直向上抛出”不符,所以1s 后物体只能处在上升阶段,此时物体正在A 点上方,速度方向向上,选项B 对。
高考物理一轮复习讲义—自由落体运动和竖直上抛运动、多过程问题
高考物理一轮复习讲义—自由落体运动和竖直上抛运动、多过程问题考点一自由落体运动自由落体运动(1)运动特点:初速度为0,加速度为g 的匀加速直线运动.(2)基本规律:①速度与时间的关系式:v =gt .②位移与时间的关系式:x =12gt 2.③速度与位移的关系式:v 2=2gx .(3)方法技巧:①比例法等初速度为0的匀变速直线运动规律都适用.②Δv =g Δt .相同时间内,竖直方向速度变化量相同.③位移差公式:Δh =gT 2.1.重的物体总是比轻的物体下落得快.(×)2.同一地点,轻重不同的物体的g 值一样大.(√)3.自由落体加速度的方向垂直地面向下.(×)4.做自由落体运动的物体在1s 内速度增加约9.8m/s.(√)考向1自由落体运动基本公式的应用例1如图所示木杆长5m ,上端固定在某一点,由静止放开后让它自由落下(不计空气阻力),木杆通过悬点正下方20m处的圆筒AB,圆筒AB长为5m,取g=10m/s2,求:(1)木杆通过圆筒的上端A所用的时间t1;(2)木杆通过圆筒AB所用的时间t2.答案(1)(2-3)s(2)(5-3)s解析(1)木杆由静止开始做自由落体运动,设木杆的下端到达圆筒上端A所用的时间为t下Agt下A2h下A=12h下A=20m-5m=15m=3s解得t下A设木杆的上端到达圆筒上端A所用的时间为t上Agt上A2h上A=12=2s解得t上A则木杆通过圆筒上端A所用的时间t1=t上A-t下A=(2-3)s(2)设木杆的上端到达圆筒下端B所用的时间为t上Bgt上B2h上B=12h上B=20m+5m=25m=5s解得t上B则木杆通过圆筒所用的时间t2=t上B-t下A=(5-3)s.考向2自由落体运动中的“比例关系”问题例2一石块从楼房阳台边缘做自由落体运动,到达地面,若把它在空中运动的距离分为相等的三段,如果它在第一段距离内所用的时间是1s ,则它在第三段距离内所用的时间是(g 取10m/s 2)()A .(3-2)s B.3sC.2sD .(3-1)s答案A解析根据由自由落体运动规律,石块下落连续相等距离所用时间之比为:1∶(2-1)∶(3-2),则它在第三段距离内所用的时间为(3-2)s ,故选A.考向3自由落体运动中的“两物体先后下落”问题例3从高度为125m 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1s ,g 取10m/s 2,不计空气阻力,以下判断正确的是()A .b 球下落高度为20m 时,a 球的速度大小为20m/sB .a 球接触地面瞬间,b 球离地高度为45mC .在a 球接触地面之前,两球保持相对静止D .在a 球接触地面之前,两球离地的高度差恒定答案B解析b 球下落高度为20m 时t 1=2h g=2×2010s =2s ,则A 下降了3s ,A 的速度为v =30m/s ,故A 错误;A 球下降的总时间为:t 2=2×12510s =5s ,此时B 下降4s ,B 的下降高度为:h ′=12×10×42m =80m ,故B 离地面的高度为h B =(125-80)m =45m ,故B 正确;由自由落体的规律可得,在a 球接触地面之前,两球的速度差恒定,两球离地的高度差变大,故C 、D 错误.考点二竖直上抛运动竖直上抛运动(1)运动特点:初速度方向竖直向上,加速度为g,上升阶段做匀减速运动,下降阶段做自由落体运动.(2)基本规律①速度与时间的关系式:v=v0-gt;②位移与时间的关系式:x=v0t-12 gt2.1.物体做竖直上抛运动,速度为负值时,位移也一定为负值.(×)2.做竖直上抛运动的物体,在上升过程中,速度变化量方向是竖直向下的.(√)1.重要特性(如图)(1)对称性①时间对称:物体上升过程中从A→C所用时间t AC和下降过程中从C→A所用时间t CA相等,同理t AB=t BA.②速度对称:物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等.(2)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,在解决问题时要注意这个特性.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,加速度为-g的匀变速直线运动,v=v0-gt,h=v0t-12gt2(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,物体在抛出点下方考向1竖直上抛运动的对称性例4一个从地面上竖直上抛的物体,它两次经过一个较低点A的时间间隔是5s,两次经过一个较高点B的时间间隔是3s,则A、B之间的距离是(不计空气阻力,g=10m/s2)() A.80m B.40mC.20m D.无法确定答案C解析物体做竖直上抛运动,根据运动时间的对称性得,物体从最高点自由下落到A点的时间为t A2,从最高点自由下落到B点的时间为t B2,A、B间距离为:h AB=12g[(t A2)2-(t B2)2]=12×10×(2.52-1.52)m=20m,故选C.考向2竖直上抛运动的多解性例5(多选)从高为20m的位置以20m/s的初速度竖直上抛一物体,g取10m/s2,当物体到抛出点距离为15m时,所经历的时间可能是()A.1s B.2sC.3s D.(2+7)s解析取竖直向上方向为正方向,当物体运动到抛出点上方离抛出点15m 时,位移为x =15m ,由竖直上抛运动的位移公式得x =v 0t -12gt 2,解得t 1=1s ,t 2=3s ;当物体运动到抛出点下方离抛出点15m 时,位移为x ′=-15m ,由x ′=v 0t -12gt 2,解得t =(2+7)s 或t =(2-7)s(负值舍去),选项A 、C 、D 正确,B 错误.考向3竖直上抛和自由落体运动相遇问题例6(多选)如图所示,乙球静止于地面上,甲球位于乙球正上方h 处,现从地面上竖直上抛乙球,初速度v 0=10m/s ,同时让甲球自由下落,不计空气阻力.(取g =10m/s 2,甲、乙两球可看作质点)下列说法正确的是()A .无论h 为何值,甲、乙两球一定能在空中相遇B .当h =10m 时,乙球恰好在最高点与甲球相遇C .当h =15m 时,乙球能在下落过程中与甲球相遇D .当h <10m 时,乙球能在上升过程中与甲球相遇答案BCD解析设两球在空中相遇,所需时间为t ,根据运动学公式可得12gt 2+v 0t -12gt 2=h ,可得t =h v 0,而乙球的落地时间t 1=2v 0g ,两球在空中相遇的条件是t <t 1,整理得h <20m ,A 错误;若乙球恰好在最高点与甲球相遇,满足的条件是t =12t 1,代入数据整理得h =10m ,B 正确;由于10m<h =15m<20m ,可得乙球能在下落过程中与甲球相遇,C 正确;当h <10m 时,乙球还没有上升到最高点就与甲球相遇,D 正确.考点三多过程问题1.一般的解题步骤(1)准确选取研究对象,根据题意画出物体在各阶段运动的示意图,直观呈现物体运动的全过程.(2)明确物体在各阶段的运动性质,找出题目给定的已知量、待求未知量,设出中间量.(3)合理选择运动学公式,列出物体在各阶段的运动方程及物体各阶段间的关联方程.2.解题关键多运动过程的连接点的速度是联系两个运动过程的纽带,因此,对连接点速度的求解往往是解题的关键.例7在一次低空跳伞演练中,当直升机悬停在离地面224m高处时,伞兵离开飞机做自由落体运动.运动一段时间后,打开降落伞,展伞后伞兵以12.5m/s2的加速度匀减速下降.为了伞兵的安全,要求伞兵落地速度最大不得超过5m/s.(g取10m/s2)求:(1)伞兵展伞时,离地面的高度至少为多少;(2)以5m/s着地时相当于从多高处自由落下;(3)伞兵在空中的最短时间为多少.答案(1)99m(2)1.25m(3)8.6s解析(1)设伞兵展伞时,离地面的高度至少为h,此时速度为v0,则有v2-v02=-2ahv02=2g(H-h)联立解得h=99m,v0=50m/s(2)以5m/s的速度落地相当于从h1高处自由落下h1=v22g=1.25m(3)落地时速度刚好为5m/s时在空中的时间最短.设加速时间为t1,减速时间为t2,t 1=v0g =5st 2=v 0-v a=3.6s总时间为t =t 1+t 2=8.6s.例8(2022·黑龙江牡丹江一中月考)一物体(可视为质点)以4m/s 的速度滑上光滑固定斜面,做加速度大小为2m/s 2的匀减速直线运动,经过一段时间后上滑到最高点C 点速度恰好减为零,途经A 、B 两点,然后又以相同大小的加速度下滑到斜面底端D 点,已知BC =25cm ,求:(1)物体第一次经过B 点的速度;(2)物体由底端D 点滑到B 点所需要的时间.答案(1)1m/s ,方向沿斜面向上(2)第一次滑到B 点用时1.5s ,第二次滑到B 点用时2.5s解析(1)从B 到C 是匀减速直线运动,末速度为零,逆向思维,从C 到B 是初速度为零的匀加速直线运动,以沿斜面向下为正方向,加速度a 1=2m/s 2,位移大小为x BC =25cm =0.25m 根据位移—时间关系式,有x BC =12a 1t 12解得t 1=0.5s再根据速度-时间关系式,有v 1=a 1t 1解得v 1=1m/s故第一次经过B 点时速度大小为1m/s ,方向沿斜面向上(2)以沿斜面向上为正方向,对从D 到B 过程,由v 1=v 0+at 可得从D 上滑第一次到达B 点所用时间为:t =v 1-v 0a =1-4-2s =1.5s 由对称性可知:t BC =t CB =t 1=0.5s则t ′=t +2t BC =1.5s +0.5×2s =2.5s.课时精练1.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”,从而创造了一种科学研究的方法.利用斜面实验主要是考虑到实验时便于测量小球运动的()A .速度B .时间C .路程D .加速度答案B2.(多选)物理图象能直观地反映物理量间的变化关系.关于自由落体运动的规律,下列各物理量的图象正确的是(g 取10m/s 2)()答案AC解析根据速度与时间的关系式,有v =gt =10t ∝t ,故A 正确,B 错误;自由落体运动的加速度始终等于重力加速度g ,故C 正确;根据位移与时间的关系式,有x =12gt 2=5t 2,x ∝t 2,故D 错误.3.一名宇航员在某星球上做自由落体运动实验,让一个质量为2kg 的小球从一定的高度自由下落,测得在第4s 内的位移是42m ,球仍在空中运动,则()A .小球在2s 末的速度大小是16m/sB .该星球上的重力加速度为12m/s 2C .小球在第4s 末的速度大小是42m/sD .小球在0~4s 内的位移是80m 答案B解析设该星球的重力加速度为g ,第4s 内的位移是42m ,有12gt 42-12gt 32=42m ,t 4=4s ,t 3=3s ,解得g =12m/s 2,所以小球在2s 末的速度大小为v 2=gt 2=24m/s ,故A 错误,B 正确;小球在第4s 末的速度大小是v 4=gt 4=48m/s ,故C 错误;小球在0~4s 内的位移是x 4=12gt 42=96m ,故D 错误.4.(多选)物体以初速度v 0竖直上抛,经3s 到达最高点,空气阻力不计,g 取10m/s 2,则下列说法正确的是()A .物体的初速度v 0为60m/sB .物体上升的最大高度为45mC .物体在第1s 内、第2s 内、第3s 内的平均速度之比为5∶3∶1D .物体在前1s 内、前2s 内、前3s 内的平均速度之比为9∶4∶1答案BC解析物体做竖直上抛运动,有h =v 0t -12gt 2①v =v 0-gt ②联立①②可得v 0=30m/s ,h =45m ,故A 错误,B 正确;物体在第1s 内、第2s 内、第3s 内的位移分别为25m 、15m 、5m ,已知v =xt ,故在相等时间内的平均速度之比为v 1∶v 2∶v 3=x 1∶x 2∶x 3=5∶3∶1,物体在前1s 内、前2s 内、前3s 内的平均速度之比为v 1′∶v 2′∶v 3′=251∶402∶453=5∶4∶3,故C 正确,D 错误.5.(2019·全国卷Ⅰ·18)如图,篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮,离地后重心上升的最大高度为H .上升第一个H 4所用的时间为t 1,第四个H 4所用的时间为t 2.不计空气阻力,则t2t 1满足()A .1<t2t 1<2B .2<t 2t 1<3C .3<t 2t 1<4D .4<t 2t 1<5答案C解析由逆向思维和初速度为零的匀加速直线运动比例式可知t 2t 1=14-3=2+3,即3<t2t 1<4,选项C 正确.6.如图所示,地面上方离地面高度分别为h 1=6L ,h 2=4L ,h 3=3L 的三个金属小球a 、b 、c .若先后释放a 、b 、c ,三球刚好同时落到地面上,不计空气阻力,重力加速度为g ,则()A .b 与a 开始下落的时间差等于c 与b 开始下落的时间差B .三小球运动时间之比为6∶2∶1C .a 比b 早释放的时间为2Lg(3-2)D .三小球到达地面时的速度大小之比是6∶4∶3答案C解析由h =12gt 2,可得t a =12Lg,t b =8Lg,t c =6Lg,则(t a -t b )>(t b -t c ),三小球运动时间之比为6∶2∶3,a 比b 早释放的时间为Δt =t a -t b =2Lg(3-2),选项A 、B 错误,C 正确;根据v 2=2gh 可计算出三小球到达地面时的速度大小之比是6∶2∶3,选项D 错误.7.为了测一口枯井的深度,用一把玩具小手枪从井口竖直向下打出颗弹珠,1s 后听到弹珠撞击井底的声音,然后再用玩具小手枪从井口竖直向上打出另一颗弹珠,2s 后听到弹珠从井口落回井底撞击的声音,假设弹珠从枪口射出速度大小不变,忽略声音传播时间及空气阻力.g =10m/s 2,则()A .枯井的深度为5mB .弹珠从枪口射出速度大小为10m/sC .向下打出一颗弹珠运动过程平均速度为5m/sD .两次打出弹珠方式,弹珠到达井底的速度都为15m/s 答案D解析由h =v 0t 1+12gt 12,h =-v 0t 2+12gt 22,解得v 0=5m/s ,h =10m ,故A 、B 项错误;向下打出一颗弹珠运动过程平均速度v =10m/s ,C 项错误;根据对称性,两次打出弹珠方式,弹珠到达井底的速度一样,都为v t =15m/s ,D 项正确.8.屋檐离地面的高度为45m ,每隔相等时间滴下一滴水,当第7滴水刚滴下时,第一滴水恰好落到地面上,则第3滴水与第5滴水的高度差为()A .5mB .10mC .15mD .20m答案C解析根据题意画出雨滴下落过程的示意图如图所示,根据自由落体运动的规律可知,在连续相等的时间内位移之比为1∶3∶5…,所以第3滴水与第5滴水的高度差h =5+71+3+5+7+9+11H =1236H =15m ,故C 正确,A 、B 、D 错误.9.(多选)矿井中的升降机以5m/s的速度竖直向上匀速运行,某时刻一螺钉从升降机底板松脱,经过3s升降机底板上升至井口,此时松脱的螺钉刚好落到井底,不计空气阻力,取重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是()A.螺钉松脱后做自由落体运动B.矿井的深度为45mC.螺钉落到井底时的速度大小为25m/sD.螺钉随升降机从井底出发到落回井底共用时6s答案BC解析螺钉松脱时具有与升降机相同的向上的初速度,故螺钉脱落后做竖直上抛运动,选项A错误;取竖直向下为正方向,由运动学公式可得,螺钉自脱落至井底的位移h1=-v0t+1gt22=30m,升降机这段时间的位移h2=v0t=15m,故矿井的深度为h=h1+h2=45m,选项B 正确;螺钉落到井底时速度大小为v=-v0+gt=25m/s,选项C正确;螺钉松脱前运动的位移为h1=v0t′,解得t′=6s,所以螺钉运动的总时间为t+t′=9s,选项D错误.10.在某星球表面,t=0时刻小球以初速度v0开始做竖直上抛运动,取抛出位置位移x=0,以v0方向为正方向,则小球位移x随速度的平方v2变化的x-v2图象如图所示,下列说法正确的是()A.小球的初速度为100m/sB .小球位移x =5m 时对应的运动时间为2sC .小球加速度与初速度方向相反D .图中m 点坐标值为-7.2答案C解析t =0时x =0,由题图知v 02=100(m/s)2,所以小球的初速度v 0=10m/s ,选项A 错误;由v 2-v 02=2ax 得x =v 22a -v 022a ,图线斜率k =12a =-5100,解得a =-10m/s 2,小球位移x =5m时v =0,所以对应运动时间t =0-v 0a =1s ,选项B 错误,C 正确;由题图可知-m 5=144-100100,解得m =-2.2,选项D 错误.11.(2022·陕西省黄陵县中学月考)某消防员在一次执行任务过程中,遇到突发事件,需从10m 长的直杆顶端先从静止开始匀加速下滑,加速度大小a 1=8m/s 2,然后立即匀减速下滑,减速时的最大加速度a 2=4m/s 2,若落地时的速度不允许超过4m/s ,把消防员看成质点,求该消防员下滑全过程的最短时间.答案2s解析设匀加速直线运动的最大速度为v ,加速下滑部分长为h 1,减速下滑部分长为h 2,最大速度为v ,落地速度为v 1,由速度位移公式h 1=v 22a 1,h 2=v 2-v 122a 2,h 1+h 2=h ,v =a 1t 1联立以上各式解得v =8m/s ,t 1=1s 落地前的速度为v 1=4m/s 由v 1=v -a 2t 2解得t 2=1s该消防员下滑全过程的最短时间为t =t 1+t 2=2s.12.某人从同一点P 以相同的速度先后竖直向上抛出两小球A 、B ,两球的v -t 图象分别如图中A 、B 所示,不计空气阻力,不考虑两球相撞,g 取10m/s 2.下列说法正确的是()A .B 球上升0.15m 时和A 球相遇B .若抛出两球的时间差合适,A 球可以在上升过程中和B 相遇C .t =0.2s 和t =0.3s 时,两球的间距相等D .t =0到t =0.3s ,A 球运动的平均速度大小为56m/s 答案C解析由题图可知,小球初速度为v 0=2m/s ,上升时间为t 0=0.2s ,上升最大高度为H =v 022g=0.2m ,B 球比A 球晚Δt =0.1s 抛出.B 球上升0.15m 时,有h B =v 0t B -12gt B 2,代入数据解得t B =0.1s 或t B =0.3s(舍去),则可知A 球抛出时间为t A =t B +Δt =0.2s ,则可知此时A 球上升到最大高度0.2m 处,故两球没有相遇,故A 错误;因两球初速度相同,故A 球不可能在上升过程中和B 球相遇,故B 错误;当t =0.2s 时,两球间距为Δh 1=(12×2×0.2-0.15)m =0.05m ,当t =0.3s 时,B 球上升到最大高度,A 球从最大高度下降h ′=12×10×0.12m =0.05m ,则两球间距为Δh 2=0.05m ,故C 正确;t =0到t =0.3s ,A 球的位移为h =v 0t -12gt 2=0.15m ,则A 球运动的平均速度大小为v =ht=0.5m/s ,故D 错误.。
专题03 自由落体运动和竖直上抛运动(解析版)
2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训专题03 自由落体运动和竖直上抛运动特训目标特训内容目标1 自由落体运动四类常见问题(1T—8T)目标2 竖直上抛运动的基本规律及对称性(9T—12T)目标3 自由落体和竖直上抛运动的图像问题(13T—16T)目标4 自由落体和竖直上抛运动的相遇问题(17T—20T)目标5 两个竖直上抛运动的相遇问题(21T—24T)一、自由落体运动四类常见问题(1)曝光径迹问题1.利用手机的照相功能可以研究自由落体运动。
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。
由于石子的运动,它在照片上留下了一条径迹,已知手机照相的曝光时间为0.02s,每块砖的平均厚度为6cm,估算石子释放点距地面的高度最接近()A.2.3m B.2.5m C.1.8m D.2.0m【答案】A【详解】石子在曝光时间内的平均速度为22610m/s=6m/s 0.02x v t -⨯⨯==可近似将此速度看成是石子到A 点时的瞬间速度,取210m/s =g ,根据202v gh -=解得2601.8m 210h -==⨯释放总高度8 1.8m 80.06m 2.3m H h l =+=+⨯≈故选A 。
2.某人在室内以窗户为背景摄影时,恰好把窗外从高处落下的小石子拍在照片中,如图所示,已知本次摄影的曝光时间是0.02s ,量得照片中石子运动轨迹的长度为0.8cm ,实际长度为100cm 的窗框在照片中的长度为4.0cm ,根据以上数据估算,该石子掉下来的位置距窗户上沿的高度约为( )A .0.5mB .3.6mC .5.0mD .125m【答案】C【详解】根据题意得21000.810m 0.2m 4x -=⨯⨯=;0.2m/s 10m/s 0.02x v t ===根据22v gh =解得5m h =故ABD 错误,C 正确。
故选C 。
(2)穿越时间问题3.如图所示,在足够高的空间内,小球位于空心管的正上方h 处,空心管长为L ,小球球心与管的轴线重合,并在竖直线上。
考点03 自由落体运动和竖直上抛运动 (核心考点精讲精练)(教师版) 备战2025年高考物理一轮复习
考点03 自由落体运动和竖直上抛运动1. 高考真题考点分布题型考点考查考题统计选择题自由落体运动基本规律应用2024广西卷计算题竖直上抛运动的相遇问题2023天津卷实验题应用自由落体运动测量重力加速度2023北京卷2. 命题规律及备考策略【命题规律】近几年高考对自由落体运动和竖直上抛运动的考查频率不是特别的高,通常难度不大,多以考查基本规律的应用和对重力加速度的测量。
【备考策略】1.利用自用落体运动的基本规律处理物理问题。
2.掌握并会利用竖直上抛运动的规律处理物理问题。
【命题预测】重点关注通过自由落体运动测量重力加速度的实验,以及竖直上抛运动的基本规律应用。
运动条件(1)物体只受重力作用;(2)由静止开始下落运动性质初速度为零的匀加速直线运动自由落体运动运动规律(1)速度公式:v =gt ;(2)位移公式:h =12gt 2;(3)速度—位移公式:v 2=2gh(1)速度公式:v =v 0-gt ;(2)位移公式:h =v 0t -12gt 2;(3)速度—位移关系式:v 2-v 02=-2gh ;(4)上升的最大高度:H =v 022g ;(5)上升到最高点所用时间:t =v 0g考点一 自由落体运动考向1 自由落体运动的基本规律应用自由落体运动的处理方法:自由落体运动是v 0=0、a =g 的匀变速直线运动,所以匀变速直线运动的所有公式、推论和方法全部适用。
1.某兴趣小组用频闪投影的方法研究自由落体运动,实验中把一高中物理课本竖直放置,将一小钢球从与书上边沿等高处静止释放,整个下落过程的频闪照片如图所示,忽略空气阻力,结合实际,该频闪摄影的闪光频率约为( )A .5HzB .10HzC .20HzD .50Hz【答案】C【详解】由题图可知,设闪光周期为T ,钢球从物理书上边沿到下边沿经过6次闪光,可知钢球下落时间为5t T =物理课本长度约为0.3m l =钢球做自由落体运动()2211522l gt g T ==解得0.05s T »该频闪摄影的闪光频率f 约为120Hz f T=»故选C 。
高中物理高考 物理一轮复习1 3自由落体和竖直上抛运动课件新人教版201908021186
(2018·辽宁学业考试)从高度为 125 m 的塔顶,先后落下 a、b 两球,自由释放这两个球的时间差为 1 s,则以下判断正确 的是(g 取 10 m/s2,不计空气阻力)( )
A.两球落地的时间差是 1 s B.a 球接触地面瞬间,b 球离地高度为 35 m C.在 a 球接触地面之前,两球的速度差越来越大 D.在 a 球接触地面之前,两球离地的高度差恒定
方法一:初始法 利用自由落体初速为零的特点,从初始位置开始 列关系式: 由 OA 段可得:h=12gt12① 由 OB 段可得:h+Δs=12g(t1+Δt)2② 两方程解两个未知量.
方法二:衔接法 利用衔接点的速度列关系式: 由 AB 段可得:Δs=vAΔt+12g(Δt)2① 由 OA 段可得:2gh=vA2② 方法三:推论法 由 AB 段可得:-v AB=ΔΔst① -v AB=g(t1+Δ2t)② 由 OA 段可得:h=12gt12③
(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为 L 的木尺上端,让木尺自 然下垂.乙把手放在尺的下端(位置恰好处于 L 刻度处,但未碰 到尺),准备用手指夹住下落的尺.
(2)甲在不通知乙的情况下,突然松手,尺子下落;乙看到尺 子下落后快速用手指夹住尺子.若夹住尺子的位置刻度为 L1,重 力加速度大小为 g,则乙的反应时间为________(用 L、L1 和 g 表 示).
【答案】 A 【解析】 A 项,根据 h=12gt2 可知,a、b 两球下落的时间 相同,故两球落地的时间差是 1 s,故 A 项正确;B 项,a 球运动 的时间 t= 2gH=5 s,则 b 球的运动时间 t′=4 s,b 球下降的高 度 h=12gt′2=80 m,所以 b 球离地面的高度为 Δh=H-h=45 m.故 B 项错误;C 项,设 b 球下降时间为 t 时,b 球的速度 vb =gt,a 球的速度 va=g(t+1),则 Δv=va-vb=g,与时间无关,
高考一轮物理能力提升(考点 重点 方法)1-3自由落体运动和竖直上抛运动
第三课时 自由落体运动和竖直上抛运动【教学要求】1.了解伽利略研究自由落体运动所用的实验和推理方法;知道自由落体的概念2.掌握自由落体运动和竖直上抛运动的规律并能用来解决一些实际问题。
【知识再现】一、自由落体运动1.定义:只受重力作用,从静止开始下落的运动。
2.特点:①只受一个力,即重力.②初速v 0=0,且加速度a =g.③方向竖直向下3.性质:初速为零的匀加速直线运动.二、自由落体运动的规律自由落体运动时可以看成是匀变速直线运动在初速v 0=0,加速度a =g 时的一种特例.因此其运动规律可由匀变速直线运动的一般公式来推导:速度公式:v 1=gt ;位移公式:h = gt 2/2 ; v t 2=2gh三、竖直上抛运动1.物体获得竖直向上的初速度υ0后仅在重力作用下的运动。
2.特点:只受重力作用且与初速度方向反向,以初速方向为正方向则a=-g3.运动规律:υt =υ0-gt ;h=υ0t-gt 2/2; υt 2=υt 2-2gh自由落体加速度的方向始终竖直向下,其大小与在地球上的位置和高度有关(通常不考虑高度的影响),在地面上自赤道到两极,重力加速度逐渐变大,通常在计算中取g =9.8m/s 2≈10m/s 2。
自由落体运动实际上是一种理想化模型,必须同时满足两个条件:只受重力、初速为零。
在同一地点,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同,也就是说,一切物体自由下落时的快慢都相同。
平时看到轻重不同、密度不同的物体下落时快慢不同,是由于它们受到的阻力不同的缘故。
【应用1】(华南师大附中08届高三综合测试)为了测定某建筑物的高度,从其顶上自由落下一光滑的小石子,除了知道当地的重力加速度以外,还需要知道下述哪个量( )A .第一秒的末速度B .第一秒内的位移C .最后一秒的位移D .最后一秒的初速度选CD 。
重点突破考点剖析若知道第一秒的末速度或第一秒内的位移无法求出建筑物的高度,故A 、B 错误。
2019年高考物理一轮复习精品资料专题1.3 自由落体与竖直上抛运动(教学案) 含解析
2019年高考物理一轮复习精品资料第3课时 自由落体与竖直上抛运动1. 自由落体与竖直上抛运动是高考热点,几乎是每年必考,全国卷多数情况下以计算题形式出现,应高度重视.2. 通常结合生活实例,通过实例的分析,结合情景、过程、建立运动模型,再应用相应规律处理实际问题.一、自由落体运动物体只受重力作用所做的初速度为零的匀加速直线运动. 特点:(l )只受重力;(2)初速度为零.规律:(1)v t =gt ;(2)s=½gt 2;(3)v t 2=2gs ;(4)s=t v t2;(5)gtt h v 21==--;【特别提醒】1.自由落体运动实际上是物理学中的理想化运动,只有满足一定的条件才能把实际的落体运动看成是自由落体运动。
第一,物体只受重力作用,如果还受空气阻力作用,那么空气阻力与重力相比可以忽略不计;第二,物体必须从静止开始下落,即初速为零。
必须是从静止开始算起的自由下落过程才是自由落体运动,从中间取的一段运动过程不是自由落体运动。
2.自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
(1)满足初速度为零的匀变速运动的几个推论的比例关系 (2)连续相等的时间内位移的增加量相等Δx =gt 2(3)一段时间内的平均速度v =h t =12gt 。
例1、一小石块从空中a 点自由落下,先后经过b 点和c 点,不计空气阻力.经过b 点时速度为v ,经过c 点时速度为3v ,则ab 段与ac 段位移之比为( )A .1∶3 B.1∶5 C.1∶8 D.1∶9 答案 D解析 物体做自由落体运动, 2gh ab =v 2① 2gh ac =(3v )2②由①②得h ab h ac =19,故D 正确. 【变式探究】如图3所示,木杆长5m ,上端固定在某一点,由静止放开后让它自由落下(不计空气阻力),木杆通过悬点正下方20m 处圆筒AB ,圆筒AB 长为5m ,取g =10m/s 2,求:图3(1)木杆经过圆筒的上端A 所用的时间t 1是多少? (2)木杆通过圆筒AB 所用的时间t 2是多少? 答案 (1)(2-3) s (2)(5-3) st 上B =2h 上Bg=2×2510s =5s 则木杆通过圆筒所用的时间 t 2=t 上B -t 下A =(5-3) s 二、竖直上抛1、将物体沿竖直方向抛出,物体的运动为竖直上抛运动.抛出后只在重力作用下的运动。
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考点精讲一、自由落体运动和竖直上抛运动的规律 1.自由落体运动规律 (1)速度公式:v =gt . (2)位移公式:h =12gt 2.(3)速度-位移关系式:v 2=2gh . 2.竖直上抛运动规律 (1)速度公式:v =v 0-gt . (2)位移公式:h =v 0t -12gt 2.(3)速度-位移关系式:v 2-v 20=-2gh .(4)上升的最大高度:h =v 202g.(5)上升到最大高度用时:t =v 0g.二、应用自由落体运动规律解题时的两点注意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.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∶…∶(2n -1).②一段时间内的平均速度v =v 2,v =h t ,v =12gt .③连续相等的时间T 内位移的增加量相等,即Δh =gT 2. 三、竖直上抛运动的三种对称性 (1)时间的对称性:①物体上升到最高点所用时间与物体从最高点落回到原抛出点所用时间相等,即t 上=t 下=v 0g. ②物体在上升过程中从某点到达最高点所用的时间和从最高点落回该点所用的时间相等. (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.四、竖直上抛运动的两种处理方法(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:①v>0时,物体正在上升;v<0时,物体正在下降.②h>0时,物体在抛出点上方;h<0时,物体在抛出点下方.考点精练题组1 自由落体运动1.下列说法正确的是 ( )A.将一枚硬币和一张纸片从同一高度自由下落,纸片下落得慢是因为纸片太轻B.真空管中羽毛和金属片同时落下,说明物体下落快慢与物体重力无关C.真空管中的羽毛和金属片会同时落下是因为金属片比较小可能与羽毛的重力差不多D.越重的物体下落得越快,说明物体下落的时间与重量成反比【答案】B【解析】物体下落的快慢与物体的重力无关,若物体不受阻力,或所受的空气阻力相对于物体的重力小的很多时,物体由静止开始下落时运动情况是相同的,故B选项正确。
2.在忽略空气阻力的条件下,让一轻一重的两块石块由静止从不同高度同时自由落下,则下列说法错误..的是 ( )A.一定是重的下落得快,先落地B.在它们下落过程中的任意时刻,它们一定具有相同的速度C.在整个下落过程中,从比较高处下落的石块具有的平均速度和位移都大D.它们从静止开始下落相同的高度或相同的时间具有相同的速度【答案】A3.物体做自由落体运动,则( )A.第2 s内的位移是9.8 m B.第2 s内的位移是14.7 mC.第2 s内的平均速度是9.8 m/s D.第2 s内的平均速度是14.7 m/s【答案】BD【解析】第2 s内的平均速度等于第1.5 s末的瞬时速度,v1.5 s=gt=9.8×1.5 m/s=14.7 m/s,则第2 s内的位移为s=v1.5 s·t=14.7 m。
4.伽利略对自由落体运动的研究,是科学实验和逻辑思维的完美结合,如图所示,可大致表示其实验和思维的过程,对这一过程的分析,下列说法正确的是( )A.运用甲图的实验,可“冲淡”重力的作用,使实验现象更明显B.丁图是实验现象,甲图是经过合理的逻辑推理得到的结论C.伽利略从实验得到速度与位移成正比的结论D.通过上百次实验,伽利略得到:斜面的倾角一定,小球从不同的高度滚落,小球的加速度是不同的【答案】A5.关于自由落体运动,下列说法中正确的是 ( )A.开始下落时,速度、加速度均为零B.开始下落时,速度为零,加速度为gC.下落过程中,速度、加速度都在增大D.下落过程中,速度增大,加速度不变【答案】BD【解析】自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动,下落过程中,加速度保持不变,速度均匀增加,故A、C错误,B、D正确。
6.甲小球的重力是乙小球的5倍,甲从H高处自由落下,乙从2H高处与甲同时自由落下,在它们落地之前,下列说法中正确的是 ( )A.甲、乙小球下落过程中,在同一时刻甲的速度比乙大B.下落1秒时它们离地的高度一样大C.下落1秒时它们的速度一样大D.下落过程中甲的加速度比乙大【答案】C【解析】甲、乙同时做自由落体运动,在同一时刻甲的速度与乙的速度相同,下落的高度相同,离地的高度不同,下落过程中加速度相同,都为重力加速度,所以A、B、D错,C正确。
7.一位同学在某星球上完成自由落体运动实验:让一个质量为2 kg的小球从一定的高度自由下落,测得在第5 s内的位移是18 m,则( )A.物体在2 s末的速度大小是20 m/sB.物体在第5 s内的平均速度大小是3.6 m/sC.物体在前2 s内的位移大小是20 mD.物体在5 s内的位移大小是50 m【答案】D.8. 如图所示木杆长5 m,上端固定在某一点,由静止放开后让它自由落下(不计空气阻力),木杆通过悬点正下方20 m处圆筒AB,圆筒AB长为5 m,求:(1)木杆经过圆筒的上端A所用的时间t1是多少?(2)木杆通过圆筒AB所用的时间t2是多少?(g取10 m/s2)【答案】 (1)(2-3)s (2)(5-3)s【解析】 (1)木杆由静止开始做自由落体运动,木杆的下端到达圆筒上端A 用时t 下A =2h 下Ag=2×1510s = 3 s木杆的上端到达圆筒上端A 用时t 上A =2h 上Ag=2×2010s =2 s 则木杆通过圆筒上端A 所用的时间t 1=t 上A -t 下A =(2-3)s.(2)木杆的上端离开圆筒下端B 用时t 上B =2h 上Bg=2×2510s = 5 s 则木杆通过圆筒所用的时间t 2=t 上B -t 下A =(5-3)s. 题组3 竖直上抛运动9.从水平地面竖直向上抛出一物体,物体在空中运动到最后又落回地面。
在不计空气阻力的条件下,以下判断正确的是( )A .物体上升阶段的加速度与物体下落阶段的加速度相同B .物体上升阶段的加速度与物体下落阶段的加速度方向相反C .物体上升过程经历的时间等于物体下落过程经历的时间D .物体上升过程经历的时间小于物体下落过程经历的时间 【答案】AC10.将一物体以某一初速度竖直上抛.物体在运动过程中受到一大小不变的空气阻力作用,它从抛出点到最高点的运动时间为t 1,再从最高点回到抛出点的运动时间为t 2.如果没有空气阻力作用,它从抛出点到最高点所用的时间为t 0.则( ) A .t 1>t 0,t 2<t 1 B .t 1<t 0,t 2>t 1 C .t 1>t 0,t 2>t 1 D .t 1<t 0,t 2<t 1【答案】B.【解析】物体在上升和下降过程中的位移h 相同,但由于空气阻力的作用,在上升过程中的加速度a 1>g ,下降过程中的加速度a 2<g ,根据h =12at 2可知,t 1<t 2;如果没有空气阻力,a 0=g ,根据v =at 可知,t 1<t0.故选B.11.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20 m,不计空气阻力,设塔足够高,则物体位移大小为10 m时,物体通过的路程可能为( )A.10 m B.20 mC.30 m D.50 m【答案】 ACD【解析】物体在塔顶上的A点抛出,位移大小为10 m的位置有两处,如图所示,12. 如图所示,在一个桌面上方有三个金属小球a、b、c,离桌面高度分别为h1∶h2∶h3=3∶2∶1.若先后顺次释放a、b、c,三球刚好同时落到桌面上,不计空气阻力,则( )A.三者到达桌面时的速度大小之比是3∶2∶1B.三者运动时间之比为3∶2∶1C.b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差D.三个小球运动的加速度与小球受到的重力成正比,与质量成反比【答案】AC【解析】由v2=2gh,得v=2gh,故v1∶v2∶v3=3∶2∶1,A正确;由t=2hg得三者运动的时间之比t1∶t2∶t3=3∶2∶1,B错误;b与a开始下落的时间差Δt1=(3-2) 2h3g,c与b开始下落的时间差Δt2=(2-1)· 2h3g,故C正确;三个小球的加速度与重力及质量无关,都等于重力加速度,D错误.方法突破方法1 利用减法处理自由落体运动的方法物体在做自由落体的运动过程中,从开始下落到运动中的任一时刻都属于自由落体运动,但在研究下落过程中某一段过程时,由于初速度不为零,故此段运动属于竖直下抛运动。
对于此过程除了可用竖直下抛运动来处理外,还以借用自由落体运动利用“减法”来处理。
题组4 利用减法处理自由落体运动的方法13.一个物体从某一高度做自由落体运动, 已知它第一秒内的位移恰为它最后一秒内位移的一半, g 取10 m/s 2,则它开始下落时距地面的高度为( )A .5 mB .11.25 mC .20 mD .31.25 m 【答案】B14.两个物体用长9.8 m 的细绳连接在一起,从同一高度以1s 的时间差先后自由下落,当绳拉紧时,第二个物体下落的时间是( )A .0.1 sB .0.4 sC .0.5 sD .1.5 s 【答案】C【解析】设第二个物体下落时间t 时,绳子被拉紧,则:12g (t +1)2-12gt 2=L ,代入数据:4.9(t +1)2-4.9t2=9.8,解得:t =0.5 s ,选项C 正确,选项ABD 错误。
15.设宇航员在某行星上从高32 m 处自由释放一重物,测得在下落最后1 s 内所通过的距离为14 m ,则重物下落的时间是( )A .1 sB .47s C .3 s D .4 s【答案】D【解析】设物体下落的时间为t ,星球表面的重力加速度为g ,则由h =12gt 2得h =12gt 2 ,h -14=12g (t -1)2 ,由题意知h =32 m ,解得t 1=4 s ,t 2=47 s (舍去),选项D 正确。
方法2处理竖直上抛运动问题的方法处理竖直上抛运动问题的常用的方法:(1)竖直上抛运动的对称性,速度对称和时间对称;(2)分段法,上升阶段是匀减速直线运动,下降阶段是自由落体运动;(3)整体法,从全过程来看是匀减速直线运动。