2022-2022學(xué)年高中物理第3章第2節(jié)豎直方向上的拋體運(yùn)動(dòng)教案魯科版必修

PAGE7-第2節(jié)豎直方向上的拋體運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)(教師用書(shū)獨(dú)具)1.理解豎直方向上的拋體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律．(重點(diǎn))2．學(xué)會(huì)將豎直方向上的拋體運(yùn)動(dòng)分解為勻速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)．(難點(diǎn))3．會(huì)用分段法、整體法處理豎直上拋運(yùn)動(dòng)．(重點(diǎn))一、豎直下拋運(yùn)動(dòng)1．定義將物體以某一初速度向下豎直拋出，在不考慮空氣阻力的情況下，這樣的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為豎直下拋運(yùn)動(dòng)．2．性質(zhì)初速度不為零，加速度a＝g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．3．規(guī)律二、豎直上拋運(yùn)動(dòng)1．定義把物體以某一初速度豎直向上拋出，僅在重力作用下的運(yùn)動(dòng)．2．性質(zhì)初速度向上，加速度a＝－g的勻變速直線運(yùn)動(dòng)．3．研究方法分段法eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(上升階段：勻減速直線運(yùn)動(dòng),下降階段：自由落體運(yùn)動(dòng)))具有對(duì)稱(chēng)性．4．規(guī)律(1)速度公式(2)位移公式：(3)上升到最高點(diǎn)所用時(shí)間：t＝eq\f(v0,g)，(4)上升的最大高度：h＝eq\f(v\o\al(2,0),2g).1．思考判斷(正確的打“√〞，錯(cuò)誤的打“×〞)(1)豎直下拋運(yùn)動(dòng)是初速度為零，加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)． (×)(2)豎直下拋運(yùn)動(dòng)的速度規(guī)律是v＝gt. (×)(3)豎直上拋運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)． (√)(4)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的速度大小逐漸減小最終減小為零． (×)(5)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的位移大小逐漸減小最后為零． (×)2．將物體以一定的初速度豎直下拋，其速度—時(shí)間圖象可能是()C[豎直下拋運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系式為vt＝v0＋gt，可知C正確．]3．從離地面3m高處豎直拋出一個(gè)小球，它上升5m后回落，最后到達(dá)地面．此過(guò)程中()A．小球通過(guò)的路程是7mB．小球的位移大小是13mC．小球的位移大小是3mD．小球的位移方向是豎直向上C[小球被拋出后做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，從拋出到落地的過(guò)程中，先向上運(yùn)動(dòng)5m，再向下做自由落體運(yùn)動(dòng)8m到達(dá)地面，小球的位移大小為3m，方向豎直向下，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；小球的路程是13m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．]豎直下拋運(yùn)動(dòng)豎直下拋?zhàn)杂陕潴w初速度向下的v00速度vt＝v0＋gtvt＝gt下降高度h＝v0t＋eq\f(1,2)gt2h＝eq\f(1,2)gt2區(qū)別運(yùn)動(dòng)圖象聯(lián)系運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受重力，所以運(yùn)動(dòng)的加速度為g1．質(zhì)量為2kg的物體以10m/s的速度從距離地面15m處豎直下拋，g取10m/s2，物體到達(dá)地面的速度為()A．10m/s B．20m/sC．30m/s D．40m/sB[由veq\o\al(2,t)－veq\o\al(2,0)＝2gh得vt＝eq\r(v\o\al(2,0)＋2gh)＝eq\r(102＋2×10×15)m/s＝20m/s，B正確．]2．從離地45m處自由下落一個(gè)小球，1s后再?gòu)耐晃恢秘Q直向下拋出另一個(gè)小球，要使兩個(gè)小球同時(shí)落地，第二個(gè)小球拋出時(shí)的初速度必須多大？(不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2)[解析]設(shè)自由下落的小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，有h＝eq\f(1,2)gt2那么t＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×45,10))s＝3s設(shè)下拋小球的初速度為v0，那么運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1＝2s由位移公式h＝v0t1＋eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)得v0＝eq\f(h,t1)－eq\f(1,2)gt1＝12.5m/s.[答案]12.5m/s豎直下拋的運(yùn)動(dòng)規(guī)律豎直下拋運(yùn)動(dòng)與我們前面學(xué)習(xí)的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是相同的，在處理豎直下拋運(yùn)動(dòng)的題目時(shí)，勻加速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、推論及方法都是適用的．豎直上拋運(yùn)動(dòng)1.豎直上拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性(1)速度對(duì)稱(chēng)：上升階段和下落階段經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)速度等大反向，即v上＝－v下；(2)時(shí)間對(duì)稱(chēng)：上升階段與下落階段經(jīng)過(guò)同一段豎直距離所用的時(shí)間相等，即t上＝t下．2．分析方法(1)分段法．①上升過(guò)程：勻減速直線運(yùn)動(dòng)，取向上為正方向．eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(vt＝v0－gt,s＝v0t－\f(1,2)gt2,v\o\al(2,t)－v\o\al(2,0)＝－2gs))?eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(上升時(shí)間：t＝\f(v0,g),上升高度：h＝\f(v\o\al(2,0),2g)))②下降過(guò)程：自由落體運(yùn)動(dòng)．eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(vt′＝gt′,s＝\f(1,2)gt′2,v′\o\al(2,t)＝2gs))?eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(下降時(shí)間：t′＝\f(vt′,g),落到拋出點(diǎn)的速度：vt′＝－v0))(2)整體法．勻減速直線運(yùn)動(dòng)，取向上為正方向，那么v0＞0，a＝－geq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(vt＝v0－gt,s＝v0t－\f(1,2)gt2,v\o\al(2,t)－v\o\al(2,0)＝－2gs))【例】某人站在高樓的平臺(tái)邊緣，以20m/s的初速度豎直向上拋出一石子．求：(1)物體上升的最大高度，回到拋出點(diǎn)的時(shí)間；(2)石子拋出后通過(guò)距拋出點(diǎn)下方20m處時(shí)所需的時(shí)間．不考慮空氣阻力，取g＝10m/s2.思路點(diǎn)撥：(1)豎直上拋運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，滿(mǎn)足勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．(2)處理豎直上拋運(yùn)動(dòng)可以分段處理，也可以整體處理．[解析]法一：分段法上升過(guò)程做勻減速運(yùn)動(dòng)，取豎直向上為正方向．v01＝20m/s，a1＝－g，v1＝0，根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)公式：veq\o\al(2,1)－veq\o\al(2,01)＝2a1s1，v1＝v01＋a1t，得最大高度H＝s1＝eq\f(－v\o\al(2,01),2a1)＝eq\f(v\o\al(2,01),2g)＝eq\f(202,2×10)m＝20m，上升時(shí)間t1＝eq\f(－v01,a1)＝eq\f(v0,g)＝eq\f(20,10)s＝2s，下落過(guò)程做自由落體運(yùn)動(dòng)，取豎直向下為正方向，v02＝0，a2＝g，從最高點(diǎn)回到拋出點(diǎn)時(shí)位移s2＝H，到拋出點(diǎn)下方20m處時(shí)位移s3＝40m，根據(jù)自由落體公式得，從最高點(diǎn)下落到拋出點(diǎn)的時(shí)間t2＝eq\r(\f(2s2,g))＝eq\r(\f(2×20,10))s＝2s，從最高點(diǎn)下落到拋出點(diǎn)下方20m處的時(shí)間t3＝eq\r(\f(2s3,g))＝eq\r(\f(2×40,10))s＝2eq\r(2)s，所以物體上升的最大高度H＝20m，回到拋出點(diǎn)的時(shí)間為4s，落到拋出點(diǎn)下方20m處所經(jīng)歷的時(shí)間為2(1＋eq\r(2))s.法二：整體法取向上為正方向，v0＝20m/s，a＝－g，上升到最大高度時(shí)v＝0，落到拋出點(diǎn)下方20m處時(shí)s＝－20m，由勻變速運(yùn)動(dòng)公式得最大高度：H＝eq\f(－v\o\al(2,0),－2g)＝eq\f(202,2×10)m＝20m，回到原拋出點(diǎn)時(shí)，由0＝v0t1－eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)得t1＝eq\f(2v0,g)＝eq\f(2×20,10)s＝4s，落到拋出點(diǎn)下方20m處時(shí)，有：－20＝20t2－eq\f(1,2)×10teq\o\al(2,2)解得t2＝2(1＋eq\r(2))s.[答案](1)20m4s(2)2(1＋eq\r(2))s豎直上拋運(yùn)動(dòng)的求解技巧1．正方向與各矢量正、負(fù)號(hào)確實(shí)定：使用整體法處理豎直上拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，要特別注意公式中各矢量的方向，一般以向上的方向?yàn)檎较颍?．求解豎直上拋運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)根本方法(1)分段法：上升過(guò)程用初速度不為零的勻減速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律計(jì)算；下降過(guò)程用自由落體運(yùn)動(dòng)的公式計(jì)算．(2)整體法：加速度方向與初速度的方向相反，把豎直上拋運(yùn)動(dòng)看做勻變速直線運(yùn)動(dòng)．3．豎直上拋運(yùn)動(dòng)的上升階段和下降階段具有對(duì)稱(chēng)性．3．一小孩站在水平地面上，用彈弓豎直向上對(duì)空彈射小石子．彈弓發(fā)射小石子的初速度為40m/s，并設(shè)想空氣對(duì)小石子的阻力為零，g取10m/s2.求發(fā)射后經(jīng)過(guò)5s，小石子位移大小和方向及發(fā)射后經(jīng)過(guò)10s小石子的速度．[解析]設(shè)豎直向上為正方向，由位移公式可得：s＝v0t－eq\f(1,2)gt2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(40×5－\f(1,2)×10×52))m＝75m，方向豎直向上．小石子經(jīng)過(guò)時(shí)間t′落地，那么t′＝eq\f(2v0,g)＝eq\f(2×40,10)s＝8s，故10s時(shí)小石子早已落地，速度為零．[答案]75m豎直向上01．關(guān)于豎直下拋運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．下落過(guò)程是加速運(yùn)動(dòng)，加速度越來(lái)越大B．下落過(guò)程是勻速直線運(yùn)動(dòng)C．在下拋時(shí)，由于給物體一定的作用力，所以在下落過(guò)程中的加速度大于重力加速度D．下落過(guò)程中，物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)D[豎直下拋的物體只受重力，故其加速度為g恒定不變，物體的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確．]2．(多項(xiàng)選擇)有關(guān)豎直上拋運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．是a＝g的勻變速運(yùn)動(dòng)B．可分解為豎直向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)C．可以把從最高點(diǎn)下落的后半段運(yùn)動(dòng)看成是自由落體運(yùn)動(dòng)D．上升過(guò)程的加速度小于下落過(guò)程的加速度ABC[根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解的知識(shí)，豎直上拋運(yùn)動(dòng)可分解為豎直向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)，也可以把從最高點(diǎn)下落的后半段運(yùn)動(dòng)看成是自由落體運(yùn)動(dòng)，并且是a＝g的勻變速運(yùn)動(dòng)，所以A、B、C正確，D錯(cuò)誤．]3．物體豎直上拋后又落回地面，設(shè)向上的速度為正，它在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度v跟時(shí)間t的關(guān)系應(yīng)為圖中的()B[整個(gè)過(guò)程加速度相同，上升和下降的速度方向相反．]4．(2022·全國(guó)卷Ⅰ)如圖，籃球架下的運(yùn)發(fā)動(dòng)原地垂直起跳扣籃，離地后重心上升的最大高度為H.上升第一個(gè)eq\f(H,4)所用的時(shí)間為t1，第四個(gè)eq\f(H,4)所用的時(shí)間為t2.不計(jì)空氣阻力，那么eq\f(t2,t1)滿(mǎn)足()A．1<eq\f(t2,t1)<2 B．2<eq\f(t2,t1)<3C．3<eq\f(t2,t1)<4 D．4<eq\f(t2,t1)<