自由落體和豎直上拋運(yùn)動課件 新人教版必修1

1、重力重力 靜止靜止 初速度為零的勻變速直線運(yùn)動的其它推論，同樣適用于初速度為零的勻變速直線運(yùn)動的其它推論，同樣適用于自由落體運(yùn)動自由落體運(yùn)動豎直向上豎直向上 重力重力 豎直向上豎直向上 g v0gt 2gh 思考思考豎直上拋運(yùn)動中若計(jì)算得出的速度和位移的值為豎直上拋運(yùn)動中若計(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？負(fù)值，則它們表示的意義是什么？提示提示 速度是負(fù)值表示物體正在下落，而位移是負(fù)值則速度是負(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)下方表示物體正在拋出點(diǎn)下方嘗試解答嘗試解答解法一：設(shè)屋檐離窗戶頂沿的距離為解法一：設(shè)屋檐離窗戶頂沿的距離為h1，窗，窗戶的高度為

2、戶的高度為h2，如右圖所示，如右圖所示在水滴經(jīng)過窗戶的過程中，并不是做自由落體運(yùn)動，因在水滴經(jīng)過窗戶的過程中，并不是做自由落體運(yùn)動，因?yàn)樗谓?jīng)過窗戶頂沿時(shí)，速度并不等于零，但是其加速度仍為水滴經(jīng)過窗戶頂沿時(shí)，速度并不等于零，但是其加速度仍為為g.只有從水滴剛離開屋檐時(shí)開始的運(yùn)動過程，才是自由落體只有從水滴剛離開屋檐時(shí)開始的運(yùn)動過程，才是自由落體運(yùn)動畫出運(yùn)動草圖，有助于分析和解決問題運(yùn)動畫出運(yùn)動草圖，有助于分析和解決問題(2012鄭州模擬鄭州模擬)如右圖所示，小球從豎直磚墻某位置靜如右圖所示，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，得到了圖中止釋放，用頻閃照相機(jī)在同一底片

3、上多次曝光，得到了圖中1、2、3、4、5所示小球運(yùn)動過程中每次曝光的位置連續(xù)所示小球運(yùn)動過程中每次曝光的位置連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔均為兩次曝光的時(shí)間間隔均為T，每塊磚的厚度為，每塊磚的厚度為d.根據(jù)圖中的信根據(jù)圖中的信息，下列判斷錯誤的是息，下列判斷錯誤的是()1.處理方法處理方法(1)全程法全程法將豎直上拋運(yùn)動視為豎直向上的加速度為將豎直上拋運(yùn)動視為豎直向上的加速度為g的勻減速直線的勻減速直線運(yùn)動運(yùn)動(2)分階段法分階段法將全程分為兩個(gè)階段，即上升過程的勻減速階段和下落將全程分為兩個(gè)階段，即上升過程的勻減速階段和下落過程的自由落體階段過程的自由落體階段2豎直上拋運(yùn)動的重要特性豎直上拋運(yùn)動的重

4、要特性(1)對稱性對稱性如圖所示，物體以初速度如圖所示，物體以初速度v0豎直上拋，豎直上拋，A、B為途中的任意兩點(diǎn)，為途中的任意兩點(diǎn)，C為最高點(diǎn)，則為最高點(diǎn)，則時(shí)間對稱性時(shí)間對稱性物體上升過程中從物體上升過程中從AC所用時(shí)間所用時(shí)間tAC和和下降過程中從下降過程中從CA所用時(shí)間所用時(shí)間tCA相等，同理相等，同理tABtBA.速度對稱性速度對稱性物體上升過程經(jīng)過物體上升過程經(jīng)過A點(diǎn)的速度與下降過程經(jīng)過點(diǎn)的速度與下降過程經(jīng)過A點(diǎn)的速度點(diǎn)的速度大小相等大小相等(方向相反方向相反)能量對稱性能量對稱性物體從物體從AB和從和從BA重力勢能變化量的大小相等，均等重力勢能變化量的大小相等，均等于于mghAB

5、.(2)多解性多解性當(dāng)物體經(jīng)過拋出點(diǎn)上方某個(gè)位置時(shí)，可能處于上升階當(dāng)物體經(jīng)過拋出點(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，造成雙解段，也可能處于下降階段，造成雙解對稱法在運(yùn)動學(xué)中的應(yīng)用對稱法在運(yùn)動學(xué)中的應(yīng)用對稱性是物理美的重要體現(xiàn)，在很多物理現(xiàn)象和物理過對稱性是物理美的重要體現(xiàn)，在很多物理現(xiàn)象和物理過程中都存在對稱問題而利用對稱法解題也是一種科學(xué)的思程中都存在對稱問題而利用對稱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)，直接抓住問題的實(shí)質(zhì)、出奇制勝、快速簡潔地解答問題針對本住問題的實(shí)質(zhì)、出奇制勝、快速簡潔

6、地解答問題針對本題，豎直上拋運(yùn)動的上升過程和下降過程具有對稱性，物體題，豎直上拋運(yùn)動的上升過程和下降過程具有對稱性，物體經(jīng)過某點(diǎn)或某段的位移、時(shí)間、速度等都可利用對稱法快速經(jīng)過某點(diǎn)或某段的位移、時(shí)間、速度等都可利用對稱法快速求出求出(對應(yīng)學(xué)生用書對應(yīng)學(xué)生用書P10)一、建模思想的應(yīng)用一、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題時(shí)，為這是物理學(xué)中常用的一種方法在研究具體問題時(shí)，為了研究的方便，抓住主要因素，忽略次要因素，從實(shí)際問題了研究的方便，抓住主要因素，忽略次要因素，從實(shí)際問題中抽象出物理模型，把實(shí)際復(fù)雜的問題簡化處理如勻變速中抽象出物理模型，把實(shí)際復(fù)雜的問題簡化處理如勻變速直

7、線運(yùn)動、自由落體運(yùn)動等都是抽象了的理想化物理模型直線運(yùn)動、自由落體運(yùn)動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)勇敢者的運(yùn)動動”“”“空中芭蕾空中芭蕾”“”“空中體操空中體操”，具有較強(qiáng)的觀賞性某跳，具有較強(qiáng)的觀賞性某跳傘運(yùn)動員做低空跳傘表演，飛機(jī)離地面?zhèn)氵\(yùn)動員做低空跳傘表演，飛機(jī)離地面224 m時(shí)，運(yùn)動員離開時(shí)，運(yùn)動員離開飛機(jī)下落運(yùn)動一段時(shí)間后，立即打開降落傘，展開傘后運(yùn)飛機(jī)下落運(yùn)動一段時(shí)間后，立即打開降落傘，展開傘后運(yùn)動員以動員以12.5 m/s2的平均加速度勻減速下降，為了運(yùn)動員的安的平均加速度勻減速下降，為了運(yùn)動員的安全

8、，要求運(yùn)動員落地速度最大不得超過全，要求運(yùn)動員落地速度最大不得超過5 m/s.取取g10 m/s2，求：求：(1)運(yùn)動員展開傘時(shí)，離地面的高度至少為多少？著地時(shí)運(yùn)動員展開傘時(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？相當(dāng)于從多高處自由落下？(2)運(yùn)動員在空中的最短時(shí)間為多少？運(yùn)動員在空中的最短時(shí)間為多少？思路啟迪思路啟迪跳傘運(yùn)動員離開飛機(jī)下落時(shí)，可忽略空氣阻跳傘運(yùn)動員離開飛機(jī)下落時(shí)，可忽略空氣阻力的影響，在豎直方向看做自由落體運(yùn)動打開降落傘后，力的影響，在豎直方向看做自由落體運(yùn)動打開降落傘后，運(yùn)動員減速下降，可把這段運(yùn)動抽象為勻減速直線運(yùn)動運(yùn)動員減速下降，可把這段運(yùn)動抽象為勻減速

9、直線運(yùn)動解題樣板解題樣板運(yùn)動員跳傘表演的過程可分為兩個(gè)階段，即運(yùn)動員跳傘表演的過程可分為兩個(gè)階段，即降落傘打開前和打開后在豎直方向上的運(yùn)動情況，如下圖降落傘打開前和打開后在豎直方向上的運(yùn)動情況，如下圖所示所示對于這種多過程問題，簡要地畫出運(yùn)動過程示意圖，并對于這種多過程問題，簡要地畫出運(yùn)動過程示意圖，并且在圖上標(biāo)出相對應(yīng)的物理量，不僅能使較復(fù)雜的物理過程且在圖上標(biāo)出相對應(yīng)的物理量，不僅能使較復(fù)雜的物理過程直觀化，而且更能較快地提高分析和解決復(fù)雜物理問題的能直觀化，而且更能較快地提高分析和解決復(fù)雜物理問題的能力力北京時(shí)間北京時(shí)間2010年年11月月23日下午，在第十六屆亞洲奧林匹日下午，在第十六

10、屆亞洲奧林匹克運(yùn)動會跳水項(xiàng)目的比賽中，中國隊(duì)的兩名小將陳若琳和汪克運(yùn)動會跳水項(xiàng)目的比賽中，中國隊(duì)的兩名小將陳若琳和汪皓上演女子跳臺雙飛燕，以完美的表現(xiàn)和默契的配合輕松摘皓上演女子跳臺雙飛燕，以完美的表現(xiàn)和默契的配合輕松摘得得10米跳臺的金牌當(dāng)她們在跳臺上騰空而起時(shí)，此時(shí)她們米跳臺的金牌當(dāng)她們在跳臺上騰空而起時(shí)，此時(shí)她們恰好到達(dá)最高點(diǎn)，估計(jì)她們的重心離臺面高度為恰好到達(dá)最高點(diǎn)，估計(jì)她們的重心離臺面高度為1 m，當(dāng)她們，當(dāng)她們下降到手觸及水面時(shí)要伸直雙臂做一個(gè)翻掌壓花的動作，這下降到手觸及水面時(shí)要伸直雙臂做一個(gè)翻掌壓花的動作，這時(shí)她們的重心離水面高度也是時(shí)她們的重心離水面高度也是1 m設(shè)她們靜止站

11、在臺面上時(shí)設(shè)她們靜止站在臺面上時(shí)重心距臺面的高度為重心距臺面的高度為0.8 m，重力加速度，重力加速度g10 m/s2，試求：，試求：(1)她們的起跳速度約是多大？她們的起跳速度約是多大？(2)從起跳到入水從起跳到入水(手掌觸水手掌觸水)共需多長時(shí)間？共需多長時(shí)間？解析解析運(yùn)動員的跳水過程是一個(gè)很復(fù)雜的過程，主要是運(yùn)動員的跳水過程是一個(gè)很復(fù)雜的過程，主要是豎直方向上的運(yùn)動，也有水平方向上的運(yùn)動，更有運(yùn)動員做豎直方向上的運(yùn)動，也有水平方向上的運(yùn)動，更有運(yùn)動員做的各種動作現(xiàn)在要研究的是運(yùn)動員的起跳速度和在空中運(yùn)的各種動作現(xiàn)在要研究的是運(yùn)動員的起跳速度和在空中運(yùn)動的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間從根本上講與運(yùn)動員做

12、的各種動作及水動的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間從根本上講與運(yùn)動員做的各種動作及水平方向的運(yùn)動無關(guān)，僅由豎直分運(yùn)動決定，因此忽略運(yùn)動員平方向的運(yùn)動無關(guān)，僅由豎直分運(yùn)動決定，因此忽略運(yùn)動員的動作，把運(yùn)動員當(dāng)成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，同時(shí)忽略她們的水平運(yùn)的動作，把運(yùn)動員當(dāng)成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，同時(shí)忽略她們的水平運(yùn)動，這樣我們把問題提煉成了質(zhì)點(diǎn)做豎直上拋運(yùn)動的模動，這樣我們把問題提煉成了質(zhì)點(diǎn)做豎直上拋運(yùn)動的模型運(yùn)動員上升過程的高度型運(yùn)動員上升過程的高度h10.2 m下降過程的高度下降過程的高度h210 m.二、兩類復(fù)雜拋體運(yùn)動問題的求解二、兩類復(fù)雜拋體運(yùn)動問題的求解1自由落體與豎直上拋物體的相遇問題自由落體與豎直上拋物體的相遇問題當(dāng)兩個(gè)物

13、體從不同位置先后做自由落體運(yùn)動或兩個(gè)物體當(dāng)兩個(gè)物體從不同位置先后做自由落體運(yùn)動或兩個(gè)物體分別做自由落體與豎直上拋運(yùn)動時(shí)，兩物體在空中相遇的條分別做自由落體與豎直上拋運(yùn)動時(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)物體的相遇問題，可以地面為參考上述兩種情況下兩個(gè)物體的相遇問題，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)兩物體相對勻速運(yùn)動結(jié)合相對位移和某一物體為參考系根據(jù)兩物體相對勻速運(yùn)動結(jié)合相對位移和時(shí)間關(guān)系求解時(shí)間關(guān)系求解對兩個(gè)分別做

14、自由落體與豎直上拋運(yùn)動的物體在空中相對兩個(gè)分別做自由落體與豎直上拋運(yùn)動的物體在空中相遇的問題，還可以結(jié)合上拋運(yùn)動的臨界條件如遇的問題，還可以結(jié)合上拋運(yùn)動的臨界條件如“恰到達(dá)最高恰到達(dá)最高點(diǎn)點(diǎn)”、 “恰好返回地面恰好返回地面”等，求解上升過程或下降過程相遇等，求解上升過程或下降過程相遇的條件等問題的條件等問題2豎直上拋和自由落體運(yùn)動的多體問題豎直上拋和自由落體運(yùn)動的多體問題豎直上拋和自由落體運(yùn)動的多體問題一般具有如下特豎直上拋和自由落體運(yùn)動的多體問題一般具有如下特征：征：(1)每個(gè)物體都經(jīng)歷相同的運(yùn)動過程；每個(gè)物體都經(jīng)歷相同的運(yùn)動過程；(2)每個(gè)物體開始運(yùn)動的時(shí)間差相等每個(gè)物體開始運(yùn)動的時(shí)間差相

15、等對此類問題如水龍頭滴水、雜技演員連續(xù)拋球、直升機(jī)對此類問題如水龍頭滴水、雜技演員連續(xù)拋球、直升機(jī)定點(diǎn)空降等問題，可把多體問題轉(zhuǎn)化為單體問題求解定點(diǎn)空降等問題，可把多體問題轉(zhuǎn)化為單體問題求解對稱法是豎直上拋問題常用的解題方法對稱法是豎直上拋問題常用的解題方法(2012合肥模擬合肥模擬)如右圖所示，如右圖所示，A、B兩棒長均為兩棒長均為L1 m，A的下端和的下端和B的上端相距的上端相距s20 m，若，若A、B同時(shí)運(yùn)動，同時(shí)運(yùn)動，A做自由做自由落體運(yùn)動，落體運(yùn)動，B做豎直上拋運(yùn)動，初速度做豎直上拋運(yùn)動，初速度v040 m/s.求：求：(1)A、B兩棒何時(shí)相遇；兩棒何時(shí)相遇；(2)從相遇開始到分離所

16、需的時(shí)間從相遇開始到分離所需的時(shí)間物體從塔頂落下時(shí)，對整個(gè)過程而言是初速度為零的勻物體從塔頂落下時(shí)，對整個(gè)過程而言是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動而對最后加速直線運(yùn)動而對最后1 s內(nèi)物體的運(yùn)動，則不能視為初速內(nèi)物體的運(yùn)動，則不能視為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動因?yàn)樽詈蠖葹榱愕膭蚣铀僦本€運(yùn)動因?yàn)樽詈? s內(nèi)初始時(shí)刻物體具有內(nèi)初始時(shí)刻物體具有一定的初速度，由于對整體和部分的關(guān)系不清，導(dǎo)致物理規(guī)一定的初速度，由于對整體和部分的關(guān)系不清，導(dǎo)致物理規(guī)律用錯，造成錯解律用錯，造成錯解正確解答正確解答 根據(jù)題意畫了運(yùn)動草圖，如右圖所示，設(shè)物體從塔頂落根據(jù)題意畫了運(yùn)動草圖，如右圖所示，設(shè)物體從塔頂落到地面所經(jīng)歷的時(shí)

17、間為到地面所經(jīng)歷的時(shí)間為t，通過的位移為，通過的位移為H，物體在，物體在(t1)s內(nèi)的內(nèi)的位移為位移為h，因?yàn)?，因?yàn)関00，則有，則有易錯點(diǎn)易錯點(diǎn)2：分不清豎直上拋運(yùn)動及矢量方向：分不清豎直上拋運(yùn)動及矢量方向易錯分析易錯分析 本題的本題的“陷阱陷阱”在于一個(gè)在于一個(gè)“掉掉”字，如果不字，如果不認(rèn)真分析題意，忽略開始重物隨氣球一起勻速上升的初速認(rèn)真分析題意，忽略開始重物隨氣球一起勻速上升的初速度，認(rèn)為重物從開始脫離氣球就做自由落體運(yùn)動，就會落入度，認(rèn)為重物從開始脫離氣球就做自由落體運(yùn)動，就會落入題目設(shè)置的題目設(shè)置的“陷阱陷阱”。另外對重物從開始下落到落地的位移。另外對重物從開始下落到落地的位移方

18、向很多同學(xué)出錯方向很多同學(xué)出錯在豎直上拋等具有對稱性的運(yùn)動中，物體達(dá)到某一位置在豎直上拋等具有對稱性的運(yùn)動中，物體達(dá)到某一位置的過程中可能有兩種情況，但涉及距離拋出點(diǎn)一段長度時(shí)，的過程中可能有兩種情況，但涉及距離拋出點(diǎn)一段長度時(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)易漏掉掉(2012湖南雅禮月考湖南雅禮月考)在某一高度以在某一高度以v020 m/s的初速度豎的初速度豎直上拋一個(gè)小球直上拋一個(gè)小球(不計(jì)空氣阻力不計(jì)空氣阻力)，當(dāng)小球速度大小為，當(dāng)小球速度大小為10 m/s時(shí)，以下判斷正確的是時(shí)，以下判斷正確的是(g取取10 m/s2)A

19、小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為15 m/s，方，方向向上向向上B小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為5 m/s，方向，方向向下向下C小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為小球在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可能為5 m/s，方，方向向上向向上D小球的位移大小一定是小球的位移大小一定是15 m(對應(yīng)學(xué)生用書對應(yīng)學(xué)生用書P11)1某同學(xué)身高某同學(xué)身高1.8 m，在運(yùn)動會上他參加跳高比賽，起跳，在運(yùn)動會上他參加跳高比賽，起跳后身體橫著越過了后身體橫著越過了1.8 m高度的橫桿據(jù)此可估算出他起跳時(shí)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豎直向上的速度大約為(g取取10 m/s2)()A2 m/sB4 m/sC6 m/sD8 m/s解析解析人的重心大約在身體的中間位置，由題意知人重人的重