【與名師對(duì)話】2014年高考物理總復(fù)習(xí) 第3講 自由落體和豎直上拋運(yùn)動(dòng)課件 新人教版必修1

1、重力,靜止,初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的其它推論，同樣適用于自由落體運(yùn)動(dòng)．,豎直向上,重力,豎直向上,－g,v0－gt,,－2gh,思考　豎直上拋運(yùn)動(dòng)中若計(jì)算得出的速度和位移的值為負(fù)值，則它們表示的意義是什么？[提示] 速度是負(fù)值表示物體正在下落，而位移是負(fù)值則表示物體正在拋出點(diǎn)下方．,[嘗試解答]　解法一：設(shè)屋檐離窗戶(hù)頂沿的距離為h1，窗戶(hù)的高度為h2，如右圖所示．,在水滴經(jīng)過(guò)窗戶(hù)的過(guò)程中，并不是做自由落體運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗谓?jīng)過(guò)窗戶(hù)頂沿

2、時(shí)，速度并不等于零，但是其加速度仍為g.只有從水滴剛離開(kāi)屋檐時(shí)開(kāi)始的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，才是自由落體運(yùn)動(dòng)．畫(huà)出運(yùn)動(dòng)草圖，有助于分析和解決問(wèn)題．,(2012·鄭州模擬)如右圖所示，小球從豎直磚墻某位置靜止釋放，用頻閃照相機(jī)在同一底片上多次曝光，得到了圖中1、2、3、4、5…所示小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中每次曝光的位置．連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔均為T(mén)，每塊磚的厚度為d.根據(jù)圖中的信息，下列判斷錯(cuò)誤的是(　　),1.處理方法(1)全程法將豎直上拋運(yùn)

3、動(dòng)視為豎直向上的加速度為g的勻減速直線運(yùn)動(dòng)．(2)分階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．豎直上拋運(yùn)動(dòng)的重要特性(1)對(duì)稱(chēng)性如圖所示，物體以初速度v0豎直上拋，A、B為途中的任意兩點(diǎn)，C為最高點(diǎn)，則①時(shí)間對(duì)稱(chēng)性物體上升過(guò)程中從A→C所用時(shí)間tAC和下降過(guò)程中從C→A所用時(shí)間tCA相等，同理tAB＝tBA.,②速度對(duì)稱(chēng)性物體上升過(guò)程經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度與下降過(guò)程經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度大小相等(

4、方向相反)．③能量對(duì)稱(chēng)性物體從A→B和從B→A重力勢(shì)能變化量的大小相等，均等于mghAB.(2)多解性當(dāng)物體經(jīng)過(guò)拋出點(diǎn)上方某個(gè)位置時(shí)，可能處于上升階段，也可能處于下降階段，造成雙解．,對(duì)稱(chēng)法在運(yùn)動(dòng)學(xué)中的應(yīng)用對(duì)稱(chēng)性是物理美的重要體現(xiàn)，在很多物理現(xiàn)象和物理過(guò)程中都存在對(duì)稱(chēng)問(wèn)題．而利用對(duì)稱(chēng)法解題也是一種科學(xué)的思維方法，應(yīng)用該法可以避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算和推導(dǎo)，直接抓住問(wèn)題的實(shí)質(zhì)、出奇制勝、快速簡(jiǎn)潔地解答問(wèn)題．針對(duì)本題，豎直上拋運(yùn)動(dòng)的上升

5、過(guò)程和下降過(guò)程具有對(duì)稱(chēng)性，物體經(jīng)過(guò)某點(diǎn)或某段的位移、時(shí)間、速度等都可利用對(duì)稱(chēng)法快速求出．,(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P10)一、建模思想的應(yīng)用這是物理學(xué)中常用的一種方法．在研究具體問(wèn)題時(shí)，為了研究的方便，抓住主要因素，忽略次要因素，從實(shí)際問(wèn)題中抽象出物理模型，把實(shí)際復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)化處理．如勻變速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)等都是抽象了的理想化物理模型．,它以自身的驚險(xiǎn)和挑戰(zhàn)性，被世人譽(yù)為“勇敢者的運(yùn)動(dòng)”“空中芭蕾”“空中體操”，具有較強(qiáng)的觀賞性．某跳傘

6、運(yùn)動(dòng)員做低空跳傘表演，飛機(jī)離地面224 m時(shí)，運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)飛機(jī)下落．運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，立即打開(kāi)降落傘，展開(kāi)傘后運(yùn)動(dòng)員以12.5 m/s2的平均加速度勻減速下降，為了運(yùn)動(dòng)員的安全，要求運(yùn)動(dòng)員落地速度最大不得超過(guò)5 m/s.取g＝10 m/s2，求：(1)運(yùn)動(dòng)員展開(kāi)傘時(shí)，離地面的高度至少為多少？著地時(shí)相當(dāng)于從多高處自由落下？(2)運(yùn)動(dòng)員在空中的最短時(shí)間為多少？,[思路啟迪]　跳傘運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)飛機(jī)下落時(shí)，可忽略空氣阻力的影響，在豎直方向看做自由

7、落體運(yùn)動(dòng)．打開(kāi)降落傘后，運(yùn)動(dòng)員減速下降，可把這段運(yùn)動(dòng)抽象為勻減速直線運(yùn)動(dòng)．,[解題樣板]　運(yùn)動(dòng)員跳傘表演的過(guò)程可分為兩個(gè)階段，即降落傘打開(kāi)前和打開(kāi)后．在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)情況，如下圖所示．,對(duì)于這種多過(guò)程問(wèn)題，簡(jiǎn)要地畫(huà)出運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖，并且在圖上標(biāo)出相對(duì)應(yīng)的物理量，不僅能使較復(fù)雜的物理過(guò)程直觀化，而且更能較快地提高分析和解決復(fù)雜物理問(wèn)題的能力．,北京時(shí)間2010年11月23日下午，在第十六屆亞洲奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)跳水項(xiàng)目的比賽中，中國(guó)隊(duì)的兩名

8、小將陳若琳和汪皓上演女子跳臺(tái)雙飛燕，以完美的表現(xiàn)和默契的配合輕松摘得10米跳臺(tái)的金牌．當(dāng)她們?cè)谔_(tái)上騰空而起時(shí)，此時(shí)她們恰好到達(dá)最高點(diǎn)，估計(jì)她們的重心離臺(tái)面高度為1 m，當(dāng)她們下降到手觸及水面時(shí)要伸直雙臂做一個(gè)翻掌壓花的動(dòng)作，這時(shí)她們的重心離水面高度也是1 m．設(shè)她們靜止站在臺(tái)面上時(shí)重心距臺(tái)面的高度為0.8 m，重力加速度g＝10 m/s2，試求：,(1)她們的起跳速度約是多大？(2)從起跳到入水(手掌觸水)共需多長(zhǎng)時(shí)間？,[解析]　

9、運(yùn)動(dòng)員的跳水過(guò)程是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，主要是豎直方向上的運(yùn)動(dòng)，也有水平方向上的運(yùn)動(dòng)，更有運(yùn)動(dòng)員做的各種動(dòng)作．現(xiàn)在要研究的是運(yùn)動(dòng)員的起跳速度和在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間從根本上講與運(yùn)動(dòng)員做的各種動(dòng)作及水平方向的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，僅由豎直分運(yùn)動(dòng)決定，因此忽略運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作，把運(yùn)動(dòng)員當(dāng)成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，同時(shí)忽略她們的水平運(yùn)動(dòng)，這樣我們把問(wèn)題提煉成了質(zhì)點(diǎn)做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的模型．運(yùn)動(dòng)員上升過(guò)程的高度h1＝0.2 m．下降過(guò)程的高度h2＝10 m.,二、兩類(lèi)復(fù)雜拋體運(yùn)

10、動(dòng)問(wèn)題的求解1．自由落體與豎直上拋物體的相遇問(wèn)題當(dāng)兩個(gè)物體從不同位置先后做自由落體運(yùn)動(dòng)或兩個(gè)物體分別做自由落體與豎直上拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩物體在空中相遇的條件都是兩物體在同一時(shí)刻位于同一位置．上述兩種情況下兩個(gè)物體的相遇問(wèn)題，可以地面為參考系根據(jù)自由落體規(guī)律結(jié)合位移關(guān)系和時(shí)間關(guān)系求解，也可以某一物體為參考系根據(jù)兩物體相對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)結(jié)合相對(duì)位移和時(shí)間關(guān)系求解．,對(duì)兩個(gè)分別做自由落體與豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體在空中相遇的問(wèn)題，還可以結(jié)合上拋運(yùn)動(dòng)的臨界

11、條件如“恰到達(dá)最高點(diǎn)”、 “恰好返回地面”等，求解上升過(guò)程或下降過(guò)程相遇的條件等問(wèn)題．,2．豎直上拋和自由落體運(yùn)動(dòng)的多體問(wèn)題豎直上拋和自由落體運(yùn)動(dòng)的多體問(wèn)題一般具有如下特征：(1)每個(gè)物體都經(jīng)歷相同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程；(2)每個(gè)物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差相等．對(duì)此類(lèi)問(wèn)題如水龍頭滴水、雜技演員連續(xù)拋球、直升機(jī)定點(diǎn)空降等問(wèn)題，可把多體問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單體問(wèn)題求解．,對(duì)稱(chēng)法是豎直上拋問(wèn)題常用的解題方法．,(2012·合肥模擬)如右圖所示，A、B

12、兩棒長(zhǎng)均為L(zhǎng)＝1 m，A的下端和B的上端相距s＝20 m，若A、B同時(shí)運(yùn)動(dòng)，A做自由落體運(yùn)動(dòng)，B做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，初速度v0＝40 m/s.求：(1)A、B兩棒何時(shí)相遇；(2)從相遇開(kāi)始到分離所需的時(shí)間．,物體從塔頂落下時(shí)，對(duì)整個(gè)過(guò)程而言是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．而對(duì)最后1 s內(nèi)物體的運(yùn)動(dòng)，則不能視為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．因?yàn)樽詈? s內(nèi)初始時(shí)刻物體具有一定的初速度，由于對(duì)整體和部分的關(guān)系不清，導(dǎo)致物理規(guī)律用錯(cuò)，造成錯(cuò)解．,

13、[正確解答]　 根據(jù)題意畫(huà)了運(yùn)動(dòng)草圖，如右圖所示，設(shè)物體從塔頂落到地面所經(jīng)歷的時(shí)間為t，通過(guò)的位移為H，物體在(t－1)s內(nèi)的位移為h，因?yàn)関0＝0，則有,易錯(cuò)點(diǎn)2：分不清豎直上拋運(yùn)動(dòng)及矢量方向,[易錯(cuò)分析] 本題的“陷阱”在于一個(gè)“掉”字，如果不認(rèn)真分析題意，忽略開(kāi)始重物隨氣球一起勻速上升的初速度，認(rèn)為重物從開(kāi)始脫離氣球就做自由落體運(yùn)動(dòng)，就會(huì)落入題目設(shè)置的“陷阱”。另外對(duì)重物從開(kāi)始下落到落地的位移方向很多同學(xué)出錯(cuò)．,在豎直上拋等具

14、有對(duì)稱(chēng)性的運(yùn)動(dòng)中，物體達(dá)到某一位置的過(guò)程中可能有兩種情況，但涉及距離拋出點(diǎn)一段長(zhǎng)度時(shí)，要分在拋出點(diǎn)上方和下方兩種情況進(jìn)行分析，求解時(shí)易漏掉．,(2012·湖南雅禮月考)在某一高度以v0＝20 m/s的初速度豎直上拋一個(gè)小球(不計(jì)空氣阻力)，當(dāng)小球速度大小為10 m/s時(shí)，以下判斷正確的是(g取10 m/s2)A．小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為15 m/s，方向向上B．小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為5 m/s，方

15、向向下,C．小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為5 m/s，方向向上D．小球的位移大小一定是15 m,(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P11)1．某同學(xué)身高1.8 m，在運(yùn)動(dòng)會(huì)上他參加跳高比賽，起跳后身體橫著越過(guò)了1.8 m高度的橫桿．據(jù)此可估算出他起跳時(shí)豎直向上的速度大約為(g取10 m/s2)(　　)A．2 m/s　　　B．4 m/s　　　C．6 m/s　　　D．8 m/s,[解析]　人的重心大約在身體的中間位置，由題意知人重心上升了0.9

16、 m．由v＝2gh可知本題應(yīng)選B，即人的起跳速度約為4 m/s.[答案] B,3．取一根長(zhǎng)2 m左右的細(xì)線，5個(gè)鐵墊圈和一個(gè)金屬盤(pán)．在線的一端系上第一個(gè)墊圈，隔12 cm再系一個(gè)，以后墊圈之間的距離分別為36 cm、60 cm、84 cm，如右圖所示，站在椅子上，向上提起線的另一端，讓線自由垂下，且第一個(gè)墊圈緊靠放在地面上的金屬盤(pán)內(nèi)．松手后開(kāi)始計(jì)時(shí)，若不計(jì)空氣阻力，則第2、3、4、5各墊圈(　　),[解析]　墊圈之間的距離分別為1