教育科學(xué)版 必修一1.9自由落體運(yùn)動的研究 （學(xué)案含答案）

1、.高中物理對自由落體運(yùn)動的研究一、考點(diǎn)打破：此部分內(nèi)容在高考物理中的要求如下：知識點(diǎn)考綱要求題型說明自由落體運(yùn)動1. 掌握自由落體的運(yùn)動規(guī)律及其應(yīng)用；2. 掌握豎直上拋運(yùn)動的規(guī)律及其應(yīng)用。選擇題、計算題高考中一般以選擇題或在計算題中的一個小過程的形式出現(xiàn)二、重難點(diǎn)提示：重點(diǎn)：自由落體和豎直上拋運(yùn)動的規(guī)律應(yīng)用。難點(diǎn)：豎直上拋運(yùn)動的對稱性的應(yīng)用。一、自由落體運(yùn)動：1. 概念：物體只在重力作用下，從靜止開場下落的運(yùn)動叫自由落體運(yùn)動。2. 根本特征：只受重力，且初速度為零、加速度為g的勻加速直線運(yùn)動。3. 根本規(guī)律：由于自由落體運(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，所以勻變速直線運(yùn)動的根本公式及其推論都適

2、用于自由落體運(yùn)動。1速度公式：vgt2位移公式：hgt23位移與速度的關(guān)系：v22gh4. 推論1平均速度等于中間時刻的瞬時速度，也等于末速度的一半，即gt2在相鄰的相等時間內(nèi)下落的位移差hgT2T為時間間隔5. 應(yīng)用：1測反響時間；2估測曝光時間二、豎直上拋運(yùn)動：1. 概念：將物體以一定的初速度沿豎直方向向上拋出去，物體只在重力作用下所做的運(yùn)動叫豎直上拋運(yùn)動。2. 根本特征：只受重力作用且初速度豎直向上，以初速度的方向?yàn)檎较颍敲碼g。3. 運(yùn)動分析：上升階段做勻減速直線運(yùn)動，下降階段做勻加速直線運(yùn)動，全過程可看作勻減速直線運(yùn)動。4. 根本公式：v，h，v2v。5. 豎直上拋運(yùn)動的重要特性

3、1對稱性時間對稱性：上升過程和下降過程時間相等；速度對稱性：上升過程和下降過程通過同一點(diǎn)時速度大小相等。2多解性通過某一點(diǎn)對應(yīng)兩個時刻，即：物體可能處于上升階段，也可能處于下降階段。例題1 在學(xué)習(xí)了伽利略對自由落體運(yùn)動的研究后，甲同學(xué)給乙同學(xué)出了這樣一道題：一個物體從塔頂落下不考慮空氣阻力，物體到達(dá)地面前最后一秒內(nèi)通過的位移為整個位移的，求塔高H取g10 m/s2。乙同學(xué)的解法：根據(jù)hgt2得物體在最后1s內(nèi)的位移h1gt25m，再根據(jù)得H13.9 m，乙同學(xué)的解法是否正確？假如正確說明理由，假如不正確請給出正確的解析過程和答案。思路分析：乙同學(xué)的解法不正確。根據(jù)題意設(shè)物體從塔頂落到地面所經(jīng)歷

4、的時間為t，通過的位移為H，物體在t1秒內(nèi)的位移為h。據(jù)自由落體運(yùn)動規(guī)律，有Hgt2hgt12由題意得聯(lián)立以上各式解得H125 m思維打破：由此題的解答過程，我們可以體會到選取適宜的物理過程作為研究對象是多么重要，運(yùn)動學(xué)公式都對應(yīng)于某一運(yùn)動過程，復(fù)雜的運(yùn)動過程中選擇恰當(dāng)?shù)难芯窟^程是關(guān)鍵。例題2 某人站在高樓的平臺邊緣，以20 m/s的初速度豎直向上拋出一石子。求：1石子上升的最大高度是多少？回到拋出點(diǎn)所用的時間為多少？2石子拋出后通過距拋出點(diǎn)下方20m處所需的時間。不考慮空氣阻力，取g10m/s2。思路分析：解法一：上升過程，勻減速直線運(yùn)動，取豎直向上為正方向，v020 m/s，a1g，v0，

5、根據(jù)勻變速直線運(yùn)動公式：v2v2ax，vv0at，得物體上升的最大高度：Hm20 m；上升時間：t1s2 s下落過程，自由落體運(yùn)動，取豎直向下為正方向，v020，a2g，回到拋出點(diǎn)時，x1H，到拋出點(diǎn)下方20 m處時，x240 m，根據(jù)自由落體公式，得下落到拋出點(diǎn)的時間：t2 s2 s下落到拋出點(diǎn)下方20 m處的時間：t2s2 s所以最大高度H20 m，回到拋出點(diǎn)所用的時間為4 s，落到拋出點(diǎn)下方20 m處所經(jīng)歷時間為21s。解法二：全過程分析，取向上為正方向，v020 m/s，ag，最大高度時v0，回到原拋出點(diǎn)時x10 m，落到拋出點(diǎn)下方20 m處時x20 m，由勻變速運(yùn)動公式得最大高度：H m20 m回到原拋出點(diǎn)：x1v0t1gt，t1 s4 s落到拋出點(diǎn)下方20 m處時：xv0t2gt，代入數(shù)據(jù)得2020t2×10t解得答案：120 m4 s222 s【知識脈絡(luò)】1. 自由落體2. 豎直上拋【技巧打破】1. 豎直上拋運(yùn)動的研究方法1分段法：可以把豎直上拋運(yùn)動分成上升階段的勻減速直線運(yùn)動和下降階段的自由落體運(yùn)動處理，下降過程是上升過程的逆過程。2整體法：從全過程來看，加速度方向始終與初速度的方向相反，所以也可把豎直上拋運(yùn)動看成是一個勻變速直線運(yùn)動。2. 豎直上拋運(yùn)動的對稱性如下圖，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)