第三課時__自由落體與豎直上拋運動

1、第1頁 第1頁 共 42 頁 第三課時第三課時 自由落體與豎直上拋運動自由落體與豎直上拋運動第2頁 第2頁 共 42 頁 第一關(guān)第一關(guān):基礎(chǔ)關(guān)基礎(chǔ)關(guān) 展望高考展望高考基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識第3頁 第3頁 共 42 頁 一一 自由落體運動自由落體運動知識講解知識講解1.定義定義:物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動,叫自由叫自由落體運動落體運動.2.特點特點初速度初速度v0=0.受力特點受力特點:只受重力作用只受重力作用,沒有空氣阻力或空氣阻力可以忽沒有空氣阻力或空氣阻力可以忽略不計略不計.加速度是重力加速度加速度是重力加速度g,方向始終豎直向下方向始終豎直向下

2、.第4頁 第4頁 共 42 頁 3.運動性質(zhì)運動性質(zhì)自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動.4.自由落體加速度自由落體加速度在同一地點在同一地點,一切物體在自由落體運動中的加速度都相同一切物體在自由落體運動中的加速度都相同,這這個加速度叫自由落體加速度個加速度叫自由落體加速度,也叫重力加速度也叫重力加速度.方向方向:重力加速度重力加速度g的方向總是豎直向下的方向總是豎直向下.大小大小:隨地點的不同而不同隨地點的不同而不同.一般計算中取一般計算中取g=9.8 m/s2,題中題中有說明或粗略計算中也可取有說明或粗略計算中也可取g=10 m/s2.第5頁 第

3、5頁 共 42 頁 在地球表面上從赤道到兩極在地球表面上從赤道到兩極,重力加速度隨緯度的增大而逐漸重力加速度隨緯度的增大而逐漸增大增大;在地球表面上方越高處的重力加速度越小在地球表面上方越高處的重力加速度越小.在其他星在其他星球表面的重力加速度不可簡單認(rèn)為與地球表面的重力加速球表面的重力加速度不可簡單認(rèn)為與地球表面的重力加速度相同度相同.第6頁 第6頁 共 42 頁 5.自由落體運動的規(guī)律自由落體運動的規(guī)律自由落體運動可以看成勻變速直線運動在自由落體運動可以看成勻變速直線運動在v0=0,a=g時的一種時的一種特例特例,因此其運動規(guī)律可由勻變速直線運動的一般公式得因此其運動規(guī)律可由勻變速直線運動

4、的一般公式得出出第7頁 第7頁 共 42 頁 t0t2220022vvat112222vgtxv tat xgtttvvaxvgx勻變速直線運動的一般規(guī)律 自由落體運動第8頁 第8頁 共 42 頁 活學(xué)活用活學(xué)活用1.關(guān)于自由落體運動關(guān)于自由落體運動,下列說法正確的是下列說法正確的是( )A.物體豎直向下的運動就是自由落體運動物體豎直向下的運動就是自由落體運動B.加速度等于重力加速度的運動就是自由落體運動加速度等于重力加速度的運動就是自由落體運動C.在自由落體運動過程中在自由落體運動過程中,不同質(zhì)量的物體運動規(guī)律相同不同質(zhì)量的物體運動規(guī)律相同D.物體做自由落體運動位移與時間成反比物體做自由落體

5、運動位移與時間成反比第9頁 第9頁 共 42 頁 解析解析:自由落體運動是指初速度為零自由落體運動是指初速度為零,加速度為加速度為g的豎直向下的的豎直向下的勻加速直線運動勻加速直線運動.A選項加速度不一定為選項加速度不一定為g,故故A錯錯.B選項中選項中物體的初速度不一定為物體的初速度不一定為0,運動方向也不一定豎直向下運動方向也不一定豎直向下,不符不符合自由落體的定義合自由落體的定義,故故B錯錯.加速度加速度g與質(zhì)量無關(guān)與質(zhì)量無關(guān),則運動規(guī)律則運動規(guī)律也與質(zhì)量無關(guān)也與質(zhì)量無關(guān),故故C對對.自由落體的位移自由落體的位移:x= gt2,x與與t2成成正比正比,故故D錯錯.答案答案:C12第10頁

6、 第10頁 共 42 頁 二二 豎直上拋運動豎直上拋運動知識講解知識講解1.概念概念:將物體以一定的初速度豎直向上拋出去將物體以一定的初速度豎直向上拋出去,物體只在重物體只在重力作用下的運動叫豎直上拋運動力作用下的運動叫豎直上拋運動.2.基本特征基本特征:只受重力作用且初速度豎直向上只受重力作用且初速度豎直向上,以初速度方向以初速度方向為正方向則為正方向則a=-g.第11頁 第11頁 共 42 頁 3.豎直上拋運動的基本規(guī)律豎直上拋運動的基本規(guī)律速度公式速度公式:v=v0-gt位移公式位移公式:x=v0t- gt2速度速度位移關(guān)系位移關(guān)系:v2- =-2gx1220v第12頁 第12頁 共 4

7、2 頁 4.豎直上拋運動的基本特點豎直上拋運動的基本特點上升到最高點的時間上升到最高點的時間t=v0/g.上升到最高點所用時間與從最高點落回到拋出點所用時間上升到最高點所用時間與從最高點落回到拋出點所用時間相等相等.落回到拋出點的速度與拋出時速度大小相等、方向相反落回到拋出點的速度與拋出時速度大小相等、方向相反,上升上升過程與下落過程具有對稱性過程與下落過程具有對稱性,利用其運動的對稱性解決問題有利用其運動的對稱性解決問題有時很方便時很方便.上升的最大高度上升的最大高度H=20.2vg第13頁 第13頁 共 42 頁 活學(xué)活用活學(xué)活用2.在在h=12 m高的塔上高的塔上,以一定初速度豎直上拋出

8、一個物體以一定初速度豎直上拋出一個物體,經(jīng)經(jīng)t=2 s到達(dá)地面到達(dá)地面,則物體拋出時初速度則物體拋出時初速度v0多大多大?物體上升的最物體上升的最大高度是多少大高度是多少?(離地面的高度離地面的高度)(g取取10 m/s2)第14頁 第14頁 共 42 頁 解析解析:方法一方法一:把物體看做勻減速上升和自由下落兩個過程把物體看做勻減速上升和自由下落兩個過程.設(shè)設(shè)上升時間為上升時間為t1,下降時間為下降時間為t2.則物體拋出的初速度則物體拋出的初速度v0=gt1,物體物體上升到達(dá)最高點時離地面的高度上升到達(dá)最高點時離地面的高度 ,同時同時H= +h,又又t1+t2=t=2 s,聯(lián)立以上四式得聯(lián)立

9、以上四式得v0=4 m/s,H=12.8 m.2212Hgt202vg第15頁 第15頁 共 42 頁 方法二方法二:看做豎直向上的勻減速運動看做豎直向上的勻減速運動.由于落地點在拋出點的由于落地點在拋出點的下方下方,所以所以h=-12 m.則則:h=v0t- gt2,得得v0=4 m/s,物體上升到物體上升到達(dá)最高點時離塔的距離達(dá)最高點時離塔的距離h= =0.8 m,物體離地面的最大物體離地面的最大高度高度H=h+h=12.8 m.12202vg答案答案:4 m/s 12.8 m第16頁 第16頁 共 42 頁 點評點評:比較二步分析法和整體分析法比較二步分析法和整體分析法,可以看到它們共同

10、之處可以看到它們共同之處是都認(rèn)定運動全過程中的加速度為恒量是都認(rèn)定運動全過程中的加速度為恒量,即是重力加速度即是重力加速度,運動是勻變速直線運動運動是勻變速直線運動.只要公式應(yīng)用得當(dāng)只要公式應(yīng)用得當(dāng),運算正確運算正確,算得算得的結(jié)果肯定一致的結(jié)果肯定一致.它們的區(qū)別在于二步分析法比較形象它們的區(qū)別在于二步分析法比較形象,容容易接受易接受,但計算比較麻煩但計算比較麻煩.整體分析法較為抽象整體分析法較為抽象,但對運動實但對運動實質(zhì)理解得較為透徹質(zhì)理解得較為透徹,具體運算簡便具體運算簡便(運用時需要特別注意公運用時需要特別注意公式的矢量性式的矢量性).第17頁 第17頁 共 42 頁 第二關(guān)第二關(guān):

11、技法關(guān)技法關(guān) 解讀高考解讀高考解題技法解題技法第18頁 第18頁 共 42 頁 一一 豎直上拋運動的基本處理方法豎直上拋運動的基本處理方法技法講解技法講解處理豎直上拋運動的基本方法有兩種處理豎直上拋運動的基本方法有兩種:分段法和整體法分段法和整體法.1.分段法分段法:把豎直上拋運動分為兩段把豎直上拋運動分為兩段:上升階段和下降階段上升階段和下降階段.上上升階段可以看作初速度為升階段可以看作初速度為v0 末速度為末速度為0 加速度加速度a=-g的的勻減速直線運動勻減速直線運動;下降階段可以看作是自由落體運動下降階段可以看作是自由落體運動.這兩這兩段都符合勻變速直線運動的規(guī)律段都符合勻變速直線運動

12、的規(guī)律.第19頁 第19頁 共 42 頁 2.整體法整體法:從整體看來從整體看來,運動全過程中的加速度恒定運動全過程中的加速度恒定,且方向與且方向與初速度初速度v0方向相反方向相反,因此因此,可以把豎直上拋運動看作是一個統(tǒng)可以把豎直上拋運動看作是一個統(tǒng)一的勻減速直線運動一的勻減速直線運動,而上升階段和下降階段不過是整體運動而上升階段和下降階段不過是整體運動的兩個過程的兩個過程,在取初速度在取初速度v0的方向為正方向的條件下的方向為正方向的條件下,可以直可以直接應(yīng)用公式接應(yīng)用公式vt=v0-gt和和s=v0t- gt2等進(jìn)行計算等進(jìn)行計算.若物體位于若物體位于拋出點上方拋出點上方,則位移則位移s

13、為正值為正值;若物體位于拋出點下方若物體位于拋出點下方,則位移則位移s為負(fù)值為負(fù)值.12第20頁 第20頁 共 42 頁 注意注意:如果把豎直上拋運動按整體來處理如果把豎直上拋運動按整體來處理,各量要嚴(yán)格按照正各量要嚴(yán)格按照正負(fù)號法則代入公式負(fù)號法則代入公式,且這種方法求出的是物體的位移且這種方法求出的是物體的位移,而不而不是路程是路程,如果求路程則用分段法如果求路程則用分段法.第21頁 第21頁 共 42 頁 典例剖析典例剖析【例【例1】 氣球以氣球以5 m/s的速度勻速上升的速度勻速上升,當(dāng)它上升到當(dāng)它上升到150 m時時,氣球下面繩子吊的重物掉下氣球下面繩子吊的重物掉下,則重物經(jīng)多長時間

14、才能落回則重物經(jīng)多長時間才能落回到地面到地面?到達(dá)地面時的速度是多大到達(dá)地面時的速度是多大?第22頁 第22頁 共 42 頁 1112t22212212 1:ts0.5shm1.25m:2g hhv55m/s,ts5.5s:ttt6510522 102 ()5510s.ttvgvgvg hhvg解析分段法上升階段下落階段所以重物落回到地面所用的時間第23頁 第23頁 共 42 頁 0t220220002,v5m/s,h150m,ag,v2ghvm/s55m/sh252 10 ( 150)222 ( 15t0)6 .555tttvvghvvhtssvv 整體法繩子斷后 重物以初速度做豎直上拋運動

15、 取向上為正方向 則落回到地面時重物的位移根據(jù)得又答案答案 6 s 55 m/s第24頁 第24頁 共 42 頁 二二 運用對稱性巧解豎直上拋問題運用對稱性巧解豎直上拋問題技法講解技法講解豎直上拋運動的上升階段和下降階段具有對稱性豎直上拋運動的上升階段和下降階段具有對稱性,包括速度對包括速度對稱和時間對稱稱和時間對稱.1.速度對稱速度對稱上升和下降過程經(jīng)過同一位置時的速度大小相等上升和下降過程經(jīng)過同一位置時的速度大小相等 方向相反方向相反.2.時間對稱時間對稱上升和下降過程經(jīng)過同一段高度的上升時間和下降時間相等上升和下降過程經(jīng)過同一段高度的上升時間和下降時間相等.第25頁 第25頁 共 42

16、頁 典例剖析典例剖析【例【例2】 以以v0=20 m/s的速度豎直上拋一小球的速度豎直上拋一小球,2 s后以同一后以同一初速度在同一位置上拋另一小球初速度在同一位置上拋另一小球,則兩球相遇處離拋出點則兩球相遇處離拋出點的高度是多少的高度是多少?第26頁 第26頁 共 42 頁 解析解析 (1)根據(jù)速度對稱性得根據(jù)速度對稱性得:-v0-g(t+2)=v0-gt,解得解得t=1 s,代入位移公式代入位移公式h=v0t- gt2得得:h=15 m.(2)根據(jù)位移相同得根據(jù)位移相同得:v0(t+2)- g(t+2)2=v0t- gt2,解得解得t=1 s,代入位移公式得代入位移公式得h=15 m. 1

17、21212答案答案 15 m第27頁 第27頁 共 42 頁 三三 利用勻變速運動推論解自由落體運動利用勻變速運動推論解自由落體運動技法講解技法講解熟練掌握勻加速直線運動的特殊規(guī)律是解答此題的關(guān)鍵熟練掌握勻加速直線運動的特殊規(guī)律是解答此題的關(guān)鍵.在運在運用這些規(guī)律解題時用這些規(guī)律解題時,一定要注意這些特殊規(guī)律的適用條件一定要注意這些特殊規(guī)律的適用條件,否則容易出現(xiàn)題目的錯解否則容易出現(xiàn)題目的錯解.第28頁 第28頁 共 42 頁 自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動,是勻變速直線是勻變速直線運動中的一種具體而又特殊的運動運動中的一種具體而又特殊的運動

18、.在求解有關(guān)問題時在求解有關(guān)問題時,除除注意應(yīng)用其他規(guī)律外注意應(yīng)用其他規(guī)律外,還要特別注意初速度為零的勻加速還要特別注意初速度為零的勻加速直線運動的特殊規(guī)律在自由落體運動中的應(yīng)用直線運動的特殊規(guī)律在自由落體運動中的應(yīng)用.第29頁 第29頁 共 42 頁 典例剖析典例剖析【例【例3】 在一座高在一座高25 m的屋頂邊的屋頂邊,每隔一定時間有一滴水滴每隔一定時間有一滴水滴落下落下.第一滴水落到地面的時刻第一滴水落到地面的時刻,正好是第六滴水離開屋頂正好是第六滴水離開屋頂?shù)臅r刻的時刻.如果水滴的運動是自由落體運動如果水滴的運動是自由落體運動,求第一個水滴落求第一個水滴落地的時刻空中各相鄰的兩個水滴間

19、的距離地的時刻空中各相鄰的兩個水滴間的距離.(g=10 m/s2)第30頁 第30頁 共 42 頁 解析解析 把六個水滴看作一個水滴的自由落體運動把六個水滴看作一個水滴的自由落體運動.則由自由則由自由落體運動是初速為零的勻加速直線運動落體運動是初速為零的勻加速直線運動.用初速為零的勻用初速為零的勻加速直線運動的特殊規(guī)律進(jìn)行解答加速直線運動的特殊規(guī)律進(jìn)行解答.從第六滴剛離開屋頂?shù)臅r刻算起從第六滴剛離開屋頂?shù)臅r刻算起,由初速為零的勻加速直線運由初速為零的勻加速直線運動的特殊規(guī)律可得動的特殊規(guī)律可得,通過相等的時間間隔內(nèi)各相鄰水滴的通過相等的時間間隔內(nèi)各相鄰水滴的間距之比為間距之比為:s1：s2：s

20、3：s4：s5=1：3：5：7：9第31頁 第31頁 共 42 頁 則則 s1= 25 m=1 m故故s2=3s1=3 m,s3=5s1=5 m,s4=7s1=7 m,s5=9s1=9 m.11 3579 答案答案 1 m 3 m 5 m 7 m 9 m第32頁 第32頁 共 42 頁 第三關(guān)第三關(guān):訓(xùn)練關(guān)訓(xùn)練關(guān) 笑對高考笑對高考隨堂隨堂訓(xùn)練訓(xùn)練第33頁 第33頁 共 42 頁 1.1971年年7月月26號發(fā)射的阿波羅號發(fā)射的阿波羅15號飛船首次把一輛月球號飛船首次把一輛月球車送上月球車送上月球,美國宇航員科特駕駛月球車行駛美國宇航員科特駕駛月球車行駛28千米千米,并做并做了一個落體實驗了一個

21、落體實驗:在月球上的同一高度同時釋放羽毛和鐵在月球上的同一高度同時釋放羽毛和鐵錘錘,如圖所示如圖所示.出現(xiàn)的現(xiàn)象是出現(xiàn)的現(xiàn)象是( )第34頁 第34頁 共 42 頁 A.羽毛先落地羽毛先落地,鐵錘后落地鐵錘后落地B.鐵錘先落地鐵錘先落地,羽毛后落地羽毛后落地C.鐵錘和羽毛都做自由落體運動鐵錘和羽毛都做自由落體運動,重力加速度為重力加速度為9.8 m/s2D.鐵錘和羽毛都做自由落體運動鐵錘和羽毛都做自由落體運動,同時落地同時落地解析解析:由于物體在月球表面只受重力由于物體在月球表面只受重力,物體做自由落體運動物體做自由落體運動,鐵鐵錘和羽毛同時落地錘和羽毛同時落地,但月球表面的重力加速度要小于地

22、球但月球表面的重力加速度要小于地球表面的重力加速度表面的重力加速度,選項選項D正確正確.答案答案:D第35頁 第35頁 共 42 頁 2.從地面豎直上拋一物體從地面豎直上拋一物體A,同時在離地面某一高度處有另一同時在離地面某一高度處有另一物體物體B自由落下自由落下,兩物體在空中同時到達(dá)同一高度時速度都兩物體在空中同時到達(dá)同一高度時速度都為為v,則下列說法中正確的是則下列說法中正確的是( )A.物體物體A上拋的初速度和物體上拋的初速度和物體B落地時速度的大小相等落地時速度的大小相等B.物體物體A B在空中運動的時間相等在空中運動的時間相等C.物體物體A能上升的最大高度和能上升的最大高度和B開始下

23、落的高度相同開始下落的高度相同D.兩物體在空中同時達(dá)到同一高度處一定是兩物體在空中同時達(dá)到同一高度處一定是B物體開始下落物體開始下落時高度的中點時高度的中點答案答案:AC第36頁 第36頁 共 42 頁 3.某人在高層樓房的陽臺外側(cè)上以某人在高層樓房的陽臺外側(cè)上以20 m/s的速度豎直向上拋的速度豎直向上拋出一個石塊出一個石塊,石塊運動到離拋出點石塊運動到離拋出點15 m處所經(jīng)歷的時間可以處所經(jīng)歷的時間可以是是(空氣阻力不計空氣阻力不計,g取取10 m/s2)( )A.1 s B.2 sC.3 s D.(2+ ) s7答案答案:ACD第37頁 第37頁 共 42 頁 4.在一根輕繩的上在一根輕

24、繩的上 下兩端各拴一個小球下兩端各拴一個小球,一人用手拿住上端一人用手拿住上端的小球站在某高臺上的小球站在某高臺上,放手后小球自由下落放手后小球自由下落,兩小球落地的兩小球落地的時間差為時間差為t.如果將它們開始下落的高度提高一些如果將它們開始下落的高度提高一些,用同樣用同樣的方法讓它們自由下落的方法讓它們自由下落,不計空氣阻力不計空氣阻力,則兩小球落地的時則兩小球落地的時間差將間差將( )A.減小減小 B.增大增大C.不變不變 D.無法判定無法判定第38頁 第38頁 共 42 頁 解析解析:兩球在落地之前都做自由落體運動兩球在落地之前都做自由落體運動,速度時刻相同速度時刻相同.當(dāng)下當(dāng)下端小球著地后端小球著地后,上端小球繼續(xù)做勻加速運動上端小球繼續(xù)做勻加速運動.若開始下落的若開始下落的高度提高一些高度提高一些,則下端小球著地時兩球的速度較大則下端小球著地時兩球的速度較大,由于此由于此后上端小球的運動位移等于繩長不變后上端小球的運動位移等于繩長不變,所以兩小球落地的所以兩小球落地的時間差將減小時間差將減小,選項選項A正