物理一 運(yùn)動(dòng)的描述 直線運(yùn)動(dòng) 第3講 自由落體運(yùn)動(dòng)和豎直上拋運(yùn)動(dòng)

第3講自由落體運(yùn)動(dòng)和豎直上拋運(yùn)動(dòng)考點(diǎn) 1自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.自由落體運(yùn)動(dòng)(1)定義：物體僅在_作用下從_開始下落的運(yùn)動(dòng).重力靜止零勻加速(2)實(shí)質(zhì)：初速度為_的_直線運(yùn)動(dòng).2.自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度(重力加速度)(1)特點(diǎn)：在同一地點(diǎn)，一切物體做自由落體運(yùn)動(dòng)中的加速度都_，這個(gè)加速度叫重力加速度，用 g 表示.(2)大?。涸诘厍虮砻嫔喜煌牡胤?，重力加速度的大小是不同的，它隨緯度的升高而_ ，隨海拔的升高而_.無(wú)特殊說(shuō)明，g 一般取_m/s2；粗略計(jì)算時(shí)，g 可取_m/s2.(3)方向：_.3.自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律gt2gh相同增大減小9.810豎直向下考點(diǎn) 2豎直上拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.豎直上拋運(yùn)動(dòng)(1)定義：將物體以一定的初速度_拋出去，物體只在_作用下的運(yùn)動(dòng)叫豎直上拋運(yùn)動(dòng).(2)基本特征：只受重力作用且初速度_，以初速度的方向?yàn)檎较?，則 a_.(3)運(yùn)動(dòng)分析：上升階段做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，下降階段做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，全過(guò)程可看做勻減速直線運(yùn)動(dòng).2.豎直上拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律豎直向上重力豎直向上gv0gt2gh【基礎(chǔ)自測(cè)】1.(2013 年新課標(biāo)卷)如圖 1-3-1 所示是伽利略 1604 年做斜面實(shí)驗(yàn)時(shí)的一頁(yè)手稿照片，照片左上角的三列數(shù)據(jù)如下表所示.表中第二列是時(shí)間，第三列是物體沿斜面運(yùn)動(dòng)的距離，第一列是伽利略在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)添加的.根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，伽利略可以得出的結(jié)論是()圖 1-3-111324213093298164526255824366119249716006482104A.物體具有慣性B.斜面傾角一定時(shí)，加速度與質(zhì)量無(wú)關(guān)C.物體運(yùn)動(dòng)的距離與時(shí)間的二次方成正比D.物體運(yùn)動(dòng)的加速度與重力加速度成正比答案：C2.(多選，2017 年河北衡水饒陽(yáng)高一期中)小明發(fā)現(xiàn)從核桃樹上同一高度的一顆核桃和一片樹葉同時(shí)從靜止落下，下列說(shuō)法正確的是()A.核桃和樹葉的運(yùn)動(dòng)都是自由落體運(yùn)動(dòng)B.核桃先落地是由于核桃受到的重力較大C.核桃的運(yùn)動(dòng)可近似看成自由落體運(yùn)動(dòng)，而樹葉的運(yùn)動(dòng)則不能看成自由落體運(yùn)動(dòng)D.假如地球上沒(méi)有空氣，核桃和樹葉會(huì)同時(shí)落地答案：CD3.(多選)物體以 20 m/s 的初速度做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，空氣阻力忽略不計(jì)，g 取 10 m/s2，則()A.物體上升的最大高度為 40 mB.經(jīng) 2 s 物體上升到最高點(diǎn)C.物體上升階段的平均速度為 10 m/sD.拋出后 1 s 末物體位于拋出點(diǎn)和最高點(diǎn)的中間位置答案：BC4.(2015 年重慶卷) (1)同學(xué)們利用如圖 1-3-2 所示方法估測(cè)反應(yīng)時(shí)間.首先，甲同學(xué)捏住直尺上端，使直尺保持豎直狀態(tài)，直尺零刻度線位于乙同學(xué)的兩指之間.當(dāng)乙看見甲放開直尺時(shí)，立即用手指捏直尺，若捏住位置的刻度讀數(shù)為 x，則乙同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間為_(重力加速度為 g).圖 1-3-2(2)基于上述原理，某同學(xué)用直尺制作測(cè)量反應(yīng)時(shí)間的工具，若測(cè)量范圍為 00.4 s，則所用直尺的長(zhǎng)度至少為_cm(g 取 10 m/s2)；若以相等時(shí)間間隔在該直尺的另一面標(biāo)記出表示反應(yīng)時(shí)間的刻度線，則每個(gè)時(shí)間間隔在直尺上對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度是_(填“相等”或“不相等”)的.熱點(diǎn) 1考向 1自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求解【典題 1】(2016 年湖北重點(diǎn)中學(xué)高三聯(lián)考)如圖 1-3-3 所示木桿長(zhǎng) 5 m，上端固定在某一點(diǎn)，由靜止放開后讓它自由落下(不計(jì)空氣阻力)，木桿通過(guò)懸點(diǎn)正下方 20 m 處圓筒AB，圓筒 AB 長(zhǎng)為 5 m，g 取 10 m/s2，求：(1)木桿經(jīng)過(guò)圓筒的上端 A 所用的時(shí)間 t1 是多少？(2)木桿通過(guò)圓筒 AB 所用的時(shí)間 t2 是多少？圖 1-3-3方法技巧：(1)在計(jì)算桿通過(guò)圓筒的時(shí)間時(shí)，既不能將桿視為質(zhì)點(diǎn)，又不能將圓筒視為質(zhì)點(diǎn)，此時(shí)要注意確定桿通過(guò)圓筒的開始和終止時(shí)刻之間所對(duì)應(yīng)的下落高度.(2)物體由靜止開始的自由下落過(guò)程才是自由落體運(yùn)動(dòng)，從中間截取的一段運(yùn)動(dòng)過(guò)程不是自由落體運(yùn)動(dòng)，而是豎直下拋運(yùn)動(dòng)，應(yīng)該用初速度不為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律去解決豎直下拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題.考向 2利用初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論解題【典題 2】(2017 年江西南昌期末)科技館中的一個(gè)展品如圖 1-3-4 所示，在較暗處有一個(gè)不斷均勻滴水的水龍頭，在一種特殊的間歇閃光燈的照射下，若調(diào)節(jié)間歇閃光的間隔時(shí)間正好與水滴從 A 下落到 B 的時(shí)間相同，可以看到一種奇特的現(xiàn)象，水滴似乎不再下落，而是像固定在圖中的 A、B、C、D 四個(gè)位置不動(dòng)，對(duì)出現(xiàn)的這種現(xiàn)象，下列描述正確的是(g 取 10 m/s2)()圖 1-3-4答案：B方法技巧：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零、加速度為 g 的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，因此一切勻加速直線運(yùn)動(dòng)的公式均適用于自由落體運(yùn)動(dòng)，特別是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的比例關(guān)系式，更是經(jīng)常在自由落體運(yùn)動(dòng)中運(yùn)用到.熱點(diǎn) 2豎直上拋運(yùn)動(dòng)的兩種研究方法熱點(diǎn)歸納1.豎直上拋運(yùn)動(dòng)的兩種研究方法：(1)分段法：將全程分為兩個(gè)階段，即上升過(guò)程的勻減速階段和下落過(guò)程的自由落體階段.(2)全程法：將全過(guò)程視為初速度為 v0，加速度 ag 的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，必須注意物理量的矢量性.習(xí)慣上取 v0 的方向?yàn)檎较颍瑒t v0 時(shí)，物體正在上升；v0 時(shí)，物體在拋出點(diǎn)上方；h0 時(shí)，物體在拋出點(diǎn)下方.時(shí)間的對(duì)稱性物體從拋出點(diǎn)上升到最高點(diǎn)所用時(shí)間與物體從最高點(diǎn)落回到原拋出點(diǎn)所用時(shí)間相等，即物體在上升過(guò)程中某兩點(diǎn)之間所用的時(shí)間與下降過(guò)程中該兩點(diǎn)之間所用的時(shí)間相等速度的對(duì)稱性物體上拋時(shí)的初速度與物體又落回原拋出點(diǎn)時(shí)的速度大小相等、方向相反物體在上升階段和下降階段經(jīng)過(guò)同一個(gè)位置時(shí)的速度大小相等、方向相反能量的對(duì)稱性豎直上拋運(yùn)動(dòng)物體在上升和下降過(guò)程中經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)的動(dòng)能、重力勢(shì)能及機(jī)械能分別相等2.豎直上拋運(yùn)動(dòng)的三種對(duì)稱性：【典題 3】某人站在高樓的平臺(tái)邊緣，以 20 m/s 的初速度豎直向上拋出一石子.不考慮空氣阻力，g 取 10 m/s2.求：(1)石子上升的最大高度及回到拋出點(diǎn)所用的時(shí)間.(2)石子拋出后到達(dá)距拋出點(diǎn)下方 20 m 處所需的時(shí)間.方法技巧：(1)分段法求解時(shí)一定要判斷物體上升的最大高度和上升到最高點(diǎn)的時(shí)間，下落的時(shí)間用總時(shí)間減去上升的時(shí)間.(2)全程法求解時(shí)一定要注意矢量運(yùn)算法則，先選取正方向，所有矢量只要與正方向相同就取正，相反就取負(fù).【遷移拓展】(多選，2013 年全國(guó)大綱卷)將甲、乙兩小球先后以同樣的速度在距地面不同高度處豎直向上拋出，拋出時(shí)間相隔 2 s，它們運(yùn)動(dòng)的圖象分別如圖 1-3-5 中直線甲、乙所示.則()A.t2 s 時(shí)，兩球的高度相差一定為40 mB.t4 s 時(shí)，兩球相對(duì)于各自的拋出點(diǎn)的位移相等圖 1-3-5C.兩球從拋出至落到地面所用的時(shí)間間隔相等D.甲球從拋出至到達(dá)最高點(diǎn)的時(shí)間間隔與乙球相等解析：由于甲、乙兩小球先后以同樣的速度在距地面不同高度處豎直向上拋出，t2 s 時(shí)，兩球的高度相差不一定為40 m，兩球從拋出至落到地面所用的時(shí)間間隔不相等，選項(xiàng) AC錯(cuò)誤.根據(jù)速度-時(shí)間圖象與橫軸所夾面積表示位移可知，t4 s時(shí)，兩球相對(duì)于各自的拋出點(diǎn)的位移相等，選項(xiàng) B 正確.由于甲、乙兩小球先后以同樣的速度豎直向上拋出，甲球從拋出至到達(dá)最高點(diǎn)的時(shí)間間隔與乙球相等，選項(xiàng) D 正確.答案：BD