一、自由落體運動
⑴只受重力作用,由靜止開始的運動.
、谱杂陕潴w運動的特點
自由落體運動是初速度為零,加速度為重力加速度g的勻加速度直線運動.
、亲杂陕潴w運動的運動規(guī)律
①速度公式:vt=gt
、谖灰乒剑篽=gt2/2
③速度位移關(guān)系式:vt2=2gh
、軓倪\動開始連續(xù)相等的時間內(nèi)位移之比為1∶3∶5∶7∶…
⑤連續(xù)相等的時間t內(nèi)位移的增加量相等,即Δx=gt2
、抟欢螘r間內(nèi)的平均速度v=h/t=gt/2
二、豎直上拋運動
、胖皇苤亓ψ饔,初速度方向豎直向上的運動.
、曝Q直上拋運動的特點
、偕仙A段:速度越來越小,加速度與速度方向相反,是勻減速直線運動.
、谙陆惦A段:速度越來越大,加速度與速度方向相同,是勻加速直線運動.
、墼谧罡唿c:速度為零,但加速度仍為重力速度g,所以物體此時并不處于平衡狀態(tài).
、秦Q直上拋運動的規(guī)律
、偎俣裙剑
、谖灰乒剑
、鬯俣龋灰脐P(guān)系式:
、葞讉特征量
①上升的最大高度:
、谏仙阶畲蟾叨忍幩钑r間t上和最高點處落回原拋出點所需時間t下相等,
【重點精析】
一、自由落體運動的規(guī)律及其應(yīng)用
【例1】一個物體從H高處自由落下,經(jīng)過最后196m所用的時間是4s,求物體下落H高所用的總時間T和高度H是多少?(取g=9.8m/s2,空氣阻力不計)
【規(guī)律總結(jié)】解決自由落體運動問題要弄清運動過程,作好示意圖,然后利用自由落體運動規(guī)律分析求解;同時要注意自由落體運動是初速度v0=0的勻加速直線運動,可靈活運用相關(guān)推論求解.
【變式練習(xí)1】屋檐定時滴出水滴,當(dāng)?shù)?滴正欲滴下時,第1滴已剛好達到地面,而第3滴與第2滴正分別位于高1m的窗戶上、下沿,如圖所示,取g=10m/s2,問:
(1)此屋檐離地面多少米?
(2)滴水的時間間隔是多少?
二、豎直上拋運動的處理方法
1、分段法
(1)上升過程:vt=0,a=-g的勻減速直線運動.
(2)下降過程:自由落體運動.
2、整體法
(1)將上升和下降過程統(tǒng)一看成是初速度v0向上,加速度g向下的勻變速直線運動,vt=v0-gt,h=v0t-gt2.
(2)若vt>0,則物體在上升;vt<0,則物體在下落.h>0,物體在拋出點上方;h<0,物體在拋出點下方.
【例2】氣球以10m/s的速度勻速上升,當(dāng)它上升到175m的高處時,一重物從氣球上掉落,則重物需要經(jīng)過多長時間才能落到地面?到達地面時的速度是多大?(g取10m/s2)
【規(guī)律總結(jié)】(1)研究豎直上拋運動時,要靈活選用分段法和整體法,同時要注意各物理量的取值正負(fù).
(2)畫好過程示意圖是解決運動學(xué)問題的關(guān)鍵.同時正確判斷物體的運動情況.
三、豎直上拋運動的對稱性
1、時間的對稱性
(1)物體上升到最高點所用時間與物體從最高點落回到原拋出點所用時間相等:t上=t下=v0/g.
(2)物體在上升過程中從某點到達最高點所用的時間和從最高點落回該點所用的時間相等.
2、速度的對稱性
(1)物體上拋時的初速度與物體又落回原拋出點時的速度大小相等、方向相反.
(2)在豎直上拋運動中,同一個位置對應(yīng)兩個等大反向的速度.
【例3】以v0=20m/s速度豎直上拋一個小球,2s后以相同的初速度在同一位置上拋另一小球,g=10m/s2,則兩球相碰處離出發(fā)點的高度是多少?
【規(guī)律總結(jié)】運用豎直上拋運動的對稱性分析解決物理問題,不僅可以加深對豎直上拋運動的理解和認(rèn)識,還可以活躍思維,提升能力.
【變式練習(xí)2】一個從地面豎直上拋的物體,兩次經(jīng)過一個較低點a的時間間隔是Ta,兩次經(jīng)過一個較高點b的時間間隔是Tb,則a、b之間的距離為()
【同步作業(yè)】
1、一條鐵鏈長15m,鐵鏈上端懸掛在某一點,鐵鏈下端正下方5m處有一觀察點A,放開后讓它自由落下,求鐵鏈經(jīng)過觀察點A所用的時間是多少?(g=10m/s2)
2、一個物體從塔頂上下落,在到達地面前最后1s內(nèi)通過的位移是整個位移的9/25,求塔高.(g取10m/s2)
3、從足夠高處先后讓兩個鋼球自由下落,兩球間用長為9.8米的細(xì)繩連結(jié).第一個球下落1秒鐘后第二個球開始下落.不計空間阻力及繩的質(zhì)量,試求在第二個球開始下落后多長的時間,連結(jié)兩球的細(xì)繩剛好被拉直?(g取9.8m/s2)
4、一跳水運動員從離水面10m高的平臺上向上躍起,舉雙臂直體離開臺面,此時其重心位于從手到腳全長的中點,躍起后重心升高0.45m達到最高點,落水時身體豎直,手先入水(在此過程中運動員水平方向的運動忽略不計),從離開跳臺到手觸水面,他可用于完成空中動作的時間是______s.(計算時,可以把運動員看作全部質(zhì)量集中在重心的一個質(zhì)點.g取10m/s2,結(jié)果保留二位數(shù)字.)
5、調(diào)節(jié)水龍頭,讓水一滴滴流出,在下方放一盤子,調(diào)節(jié)盤子高度,使一滴水滴碰到盤子時,恰有另一滴水滴開始下落,而空中還有一滴正在下落中的水滴,測出水龍頭到盤子的距離為h,從第一滴開始下落時計時,到第n滴水滴落在盤子中,共用去時間t,則此時第(n+1)滴水滴與盤子的距離為多少?當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹槎嗌伲?/p>
6、一根長L=1m的鐵索從樓頂自由下落,則此鐵索經(jīng)過樓頂下距樓頂h=5m的A點,需時間為多少?(g取10m/s2)
7、一個小球作豎直上拋運動,經(jīng)過時間t1上升到位置x1,經(jīng)過時間t2上升到位置x2,小球上升到最高點后下落到位置x2的時間為t3,繼續(xù)下落到位置x1的時間為t4.
8、(2004廣東)一雜技演員,用一只手拋球、接球.他每隔0.40s拋出一球,接到球便立即把球拋出.已知除正在拋、接球的時刻外,空中總有4個球.將球的運動近似看做是豎直方向的運動,球到達的最大高度是(高度從拋球點算起,g取10m/s2):
A.1.6mB.2.4mC.3.2mD.4.0m
9、(2005全國Ⅰ)原地起跳時,先屈腿下蹲,然后突然蹬地.從開始蹬地到離地是加速過程(視為勻加速),加速過程中重心上升的距離稱為“加速距離”.離地后重心繼續(xù)上升,在此過程中重心上升的最大距離稱為“豎直高度”.現(xiàn)有以下數(shù)據(jù):人原地上跳的“加速距離”d1=0.50m,“豎直高度”h1=1.0m;跳蚤原地上跳的“加速距離”d2=0.00080m,“豎直高度”h2=0.10m.假想人具有與跳蚤相等的起跳加速度,而“加速距離”仍為0.50m,則人上跳的“豎直高度”是多少?
10、小球從離地面h=5米高處自由下落,小球每次與地面碰撞后又反彈起來的上升高度總是前一次下落高度的4/5,忽略空氣阻力的影響,試求小球從自由下落開始直到最后停在地面上,該整個過程的運動時間.(忽略地面與小球碰撞所用的時間,g取10米/秒2)
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