專題一：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)(2)實(shí)質(zhì)：初速度為_的_直線運(yùn)動(dòng)重力靜止零勻加速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)大小：在地球表面上不同的地方，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：_相同增大減小9.810豎直向下(2)所有勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，包括初速度為零的比例式結(jié)論，都適用于自由落體運(yùn)動(dòng)gt2gh4研究自由落體運(yùn)動(dòng)的方法(1)理想化方法：從最簡(jiǎn)單、最基本的情況入手，抓住影響運(yùn)動(dòng)的主要因素，去掉次要的非本質(zhì)因素的干擾理想化是研究物理問(wèn)題常用的方法之一(2)根據(jù)理想化方法建立自由落體運(yùn)動(dòng)模型：當(dāng)物體所受重力遠(yuǎn)大于空氣阻力時(shí)，空氣阻力就可以忽略不計(jì)，物體近似看成僅受重力作用，這時(shí)的自由下落的運(yùn)動(dòng)就當(dāng)成是自由落體運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)2 豎直上拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律1豎直上拋運(yùn)動(dòng)：把物體以一定初速度 v0 沿著豎直方向向上拋出，僅在_作用下物體所做的運(yùn)動(dòng)2豎直上拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律重力 v0gt 2gh 3兩種處理辦法(1)分段法：上升階段看做末速度為零，加速度大小為 g 的_直線運(yùn)動(dòng)，下降階段為_運(yùn)動(dòng)(2)整體法：從整體來(lái)看，運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程加速度大小恒定且方向與初速度 v0 方向始終相反，因此可以把豎直上拋運(yùn)動(dòng)看做是一個(gè)統(tǒng)一的勻減速直線運(yùn)動(dòng)這時(shí)取拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，初速度 v0 方向?yàn)檎较颍瑒t a_.勻減速 自由落體 g 4豎直上拋運(yùn)動(dòng)上升和下降(落回原處)的兩個(gè)過(guò)程互為逆運(yùn)動(dòng)，具有_性有下列結(jié)論：對(duì)稱 題組1對(duì)應(yīng)考點(diǎn)11“嫦娥奔月”蘊(yùn)含著炎黃兒女千年的飛天夢(mèng)想，隨著我國(guó)“嫦娥計(jì)劃”的逐步開展，奔月夢(mèng)想即將成為現(xiàn)實(shí)某校物理興趣小組收集了月球表面的許多資料，如沒(méi)有空氣；重力加速度約為地球表面的；沒(méi)有磁場(chǎng) 并設(shè)想登上月球后，完成如下實(shí)驗(yàn)：在空中從同一高度同時(shí)自由釋放氫氣球和鉛球，忽略地球和其他星球的影響，你認(rèn)為以下說(shuō)法正確的是（）A氫氣球和鉛球都處于漂浮狀態(tài)B氫氣球和鉛球都將下落，且同時(shí)落地C氫氣球?qū)⒓铀偕仙?，鉛球加速下落D氫氣球和鉛球都將下落，但鉛球先落到地面解析：氫氣球、鉛球均自由下落，重力加速度都相同，高度相同，所以下落時(shí)間也相同答案：B答案：D題組2對(duì)應(yīng)考點(diǎn)23(湛江一中2011 屆高三月考)將一個(gè)物體以某一速度從地面豎直向上拋出，物體在回到拋出點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力忽略不計(jì)，則物體()A落地速度小于拋出速度B在最高點(diǎn)的加速度為零C上升時(shí)間大于下落時(shí)間D上升時(shí)的加速度等于下落時(shí)的加速度解析：根據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)上升和下降過(guò)程的對(duì)稱性可知A、C 選項(xiàng)錯(cuò)誤；由于豎直上拋運(yùn)動(dòng)只受重力的作用，無(wú)論在上升過(guò)程、下降過(guò)程還是在最高點(diǎn)，物體的加速度都為g，故B 錯(cuò)誤、D 正確答案：D4系有一重物的氣球，以 4 m/s 的速度勻速上升，當(dāng)離地9 m 時(shí)，繩斷了，求重物的落地時(shí)間(取 g10 m/s2)熱點(diǎn)1 自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用【例1】(2011年重慶卷)某人估測(cè)一豎直枯井深度，從井口靜止釋放一石頭并開始計(jì)時(shí)，經(jīng)2 s 聽到石頭落地聲，由此可知井深約為(不計(jì)聲音傳播時(shí)間，取 g10 m/s2)()A10 mB20 mC30 mD40 m答案：B1(2010 年惠州三模)在游樂(lè)場(chǎng)中，有一種大型游戲機(jī)叫“跳樓機(jī)”參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上，由電動(dòng)機(jī)將座椅沿光滑的豎直軌道提升到離地面40 m高處，然后由靜止釋放為研究方便，可以認(rèn)為座椅沿軌道做自由落體運(yùn)動(dòng).1.2 s 后，開始受到恒定阻力而立即做勻減速運(yùn)動(dòng)，且下落到離地面 4 m 高處時(shí)速度剛好減小到零然后再讓座椅以相當(dāng)緩慢的速度穩(wěn)穩(wěn)下落，將游客送回地面(取 g10 m/s2)求：(1)座椅在自由下落結(jié)束時(shí)刻的速度是多大？(2)座椅在勻減速階段的時(shí)間是多少？熱點(diǎn)2 “對(duì)稱法”在豎直上拋運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用方法簡(jiǎn)介：對(duì)稱法就是利用給定物理問(wèn)題在結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱性或物理過(guò)程在空間、時(shí)間上的對(duì)稱性來(lái)分析、處理物理問(wèn)題的一種科學(xué)的思維方法在豎直上拋運(yùn)動(dòng)的上升階段和下降階段，速度、時(shí)間都具有對(duì)稱性，分析問(wèn)題時(shí)，注意利用對(duì)稱性如上升、下落經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)的速度大小相等、方向相反；從該位置到最高點(diǎn)的上升時(shí)間與從最高點(diǎn)落回該位置的時(shí)間相等圖131A兩球同時(shí)落地B相遇時(shí)兩球速度大小相等C從開始運(yùn)動(dòng)到相遇，球 a 動(dòng)能的減少量等于球 b 動(dòng)能的增加量D相遇后的任意時(shí)刻，重力對(duì)球 a 做功功率和對(duì)球b 做功功率相等審題突破：利用豎直上拋運(yùn)動(dòng)的上升階段和下降階段具有運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，抓住兩球的質(zhì)量、加速度和相遇時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相同等條件，應(yīng)用豎直上拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律、動(dòng)能定理和功率等知識(shí)解題答案：C同類延伸：高中物理階段我們碰到的對(duì)稱問(wèn)題很多，如斜拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程的對(duì)稱、電路的對(duì)稱、圖象的對(duì)稱、粒子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱以及彈簧振子振動(dòng)過(guò)程的對(duì)稱等等2(雙選，2010 年茂名二模)關(guān)于豎直上拋運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是()A上升過(guò)程的加速度大于下降過(guò)程的加速度B當(dāng)物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)處于平衡狀態(tài)C從拋出點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的時(shí)間和從最高點(diǎn)回到拋出點(diǎn)的時(shí)間相等D拋出時(shí)的初速度大小等于物體回到拋出點(diǎn)時(shí)的速度大小解析：豎直上拋運(yùn)動(dòng)只受到重力作用，全過(guò)程加速度大小恒定，故A 錯(cuò)誤；最高點(diǎn)雖然速度為零，但加速度不為零，不是平衡狀態(tài)，故B 錯(cuò)誤；根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，從拋出點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的時(shí)間和從最高點(diǎn)回到拋出點(diǎn)的時(shí)間相等，上升時(shí)的初速度與落回拋出點(diǎn)的速度等值反向，故C、D 正確答案：CD易錯(cuò)點(diǎn)1 機(jī)械套用自由落體運(yùn)動(dòng)公式圖132指點(diǎn)迷津：解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)，對(duì)整體與局部、局部與局部過(guò)程相互關(guān)系的分析，是解題的重要環(huán)節(jié)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)部分最后一秒內(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)樽詈笠幻雰?nèi)的初始時(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)，形成錯(cuò)解如本題初位置記為A 位置，t1 秒時(shí)記為B 位置，落地點(diǎn)記為C 位置(如圖132 所示)不難看出既可以把BC段看成是整體過(guò)程AC與局部過(guò)程 AB 的差值，也可以把BC段看做是物體以初速度vB 和加速度g 向下做為時(shí)1 s 的勻加速運(yùn)動(dòng)，而vB 可看成是局部過(guò)程AB 的末速度這樣分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)其中一些隱含條件，使得求解準(zhǔn)確1某宇航員在一星球上高32 m 處自由釋放一重物，測(cè)得最后1 s 的路程為14 m，求重物的下落時(shí)間和該星球表面的重力加速度易錯(cuò)點(diǎn)2 從物體上脫離的慣性問(wèn)題【例2】氣球以 10 m/s 的速度勻速豎直上升，從氣球上掉下一個(gè)物體，經(jīng) 17 s 到達(dá)地面求物體剛脫離氣球時(shí)氣球的高度(取 g10 m/s2)正確解析：本題既可以將整個(gè)過(guò)程作為整體處理也可以分段處理圖1332氣球下掛一重物，以 v010 m/s 勻速上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)離地高 h175 m 處時(shí)，懸掛重物的繩子突然斷裂，那么重物經(jīng)多少時(shí)間落到地面？落地時(shí)的速度多大？(空氣阻力不計(jì)，取 g10 m/s2)