2.2自在落体和竖直上抛运动教案-经典教学教辅文档.docx

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1、适用学科高中物理沪科版区域适用年级raFrJ适用区域课不时长（分钟）2课时知识点1 .自在落体运动的定义2 .自在落体运动的性质3 .自在落体运动的公式和规律4 .竖直上抛运动的条件5 .竖直上抛运动的规律教学目标1 .自在落体运动的基本公式和规律2 .自在落体运动的性质和特点3 .竖直上抛运动的规律教学重点1 .自在落体运动的规律2 .自在落体运动的分析3 .竖直上抛运动的条件和性质4.运动学公:式教学难点1 .自在落体运动的分析方法2 .自在落体运动和竖直上抛运动的实践成:凄1.1971年美国阿波罗15号的宇航员大卫斯科特在月球上让一把锤子和一根羽毛同时着落,观察到它们几乎同时落到月球表面

2、。生活中常见的着落运动2.竖直上抛运动实例自在落体运动加速度的阐明在同一地点，一切物体在自在落体运动中的加速度都相反，即物体自鄙人落时速度变化的快慢都一样，我们平时看到轻重不同，密度不同的物体着落时的快慢不同，加速度也不同，那是由于它们遭到的阻力不同的缘由，故空气阻力的影响比较明显，与重力比拟不能忽略的话，这个物体的运动就不能看作自在落体运动，即自在落体运动与自在落下不是一回事。自在落体运动的加速度，也叫重力加速度，重力加速度的方向一直竖直向下，其大小与地球上的地位有关，纬度越高，重力加速度值越大；纬度越低，重力加速度值越小。与离地的高度也有关，高度越高，重力加速度值越小。通常情况下不考虑高度

3、的影响；能否考虑所处地位的影响呢？有些标题是必须加以区别的，由于赤道上的重力加速度最小，两极上的最大，在普通计算题中，取g=10ms20（1）定义：物体只在重力作用下从静止开始的运动叫自在落体运动。（2）特点：初速度%=。受力特点：只受重力作用，没有空气阻力或空气阻力可忽略不计。加速度是重力加速度g,其大小不变，方向一直竖直向下。（3）运动性质：自在落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。（自在落体运动实践上是物理学中的理想化运动）1.竖直上抛运动的条件：有一个竖直向上的初速度u。；运动过程中只受重力作用，加速度为竖直向下的重力加速度g。2.竖直上抛运动的规律：竖直上抛运动的上升过程和降落过程的

4、加速度是相反的，若以抛出点为坐标原点，竖直向上为坐标轴正方向建立坐标系，即可将竖直上抛运动的全过程看作一致的匀减速直线运动。其位移公式与速度公式分别为：_1_S=U0t-2gt2U=UO-gtt=t=kH=4上升工夫、着落工夫：2g;上升最大高度：2g当v0时，物体向上运动，当v0时，物体在抛出点的上方，当Ss2,VV2B.SlVS2,Vs2,VV2D.SlVS2,VV2【答案】C【解析】由于上升的加速度四大于着落的加速度a2,根据逆向转换的方法，上升的最初一秒可以看成以加速度a从零降落的第一秒，故有：V=at,而以加速度a2降落的第一秒内有：v2=a2t,因a1a2,所以S1S2,vv2,即

5、C正确.2.【题干】从地面竖直上抛一物体A,同时在离地面某一高度处有一物体B自鄙人落，两物体在空中相遇时速率为V,则以下说法中正确的是()A.物体A,B各自在空中运动的总工夫相等B.物体A上抛的初速度和物体B落地时的速度大小相等，都是2vC.两物体在空中相遇时的地位必然是物体B开始着落时高度的中占八、D.物体A能上升的最大高度和物体B开始着落时的高度相反【答案】BD【解析】A、根据竖直上抛运动的对称性可知，B自在落下到地2v面的速度为2v,在空中运动工夫为tB=,2v4vA竖直上抛物体在空中运动工夫tA=2X=故A错误.B、设两物体从着落到相遇的工夫为t,则对于自鄙人落物体有：gt=v；竖直上

6、抛物体的初速度为V0,则由题V=Vo-gt解得v0=2v,故B正确.(2v)22v2C、D、物体A能上升的最大高度hA=P=,B开始着落的高度12v_2v.hB=(T)2=,明显两者相等.V1V2B着落的工夫为t=I,着落的高度为h=2gt2=2=4-hB.则知不是B物体开始着落时高度的中点.故C错误，D正确.3.【题干】一个从地面上竖直上抛的物体，它两次经过一个较低点A的工夫间隔是5s,两次经过一个较高点B的工夫间隔是3s,则AB之间的距离是(g-10ms2)()A.80mB.40mC.20mD.初速未知，没法确定【答案】C【解析】小球做竖直上抛运动，根据运动工夫的对称性得到物体tAtB从最

7、高点自鄙人落到A点的工夫为，最高点到B点的工夫为,AB间距离为:1,2_2、工hAB=2gttA-tB=210(2.52-1.52)m=20m1.规律方法总结：速度公式线=R；着落高度h4gt着落工夫E；落地速度“阿；在连续相等的工夫(T)内的位移之差为一恒定值，即二g产。某段工夫内两头时辰的瞬间速度等于这段工夫内的平均速度，即某段位移两头地位的瞬时速度七，2与这段位移的初、末速度V。和Vt的关系是：IS末、2s末、3s末瞬时速度之比为力FU-123；第Is内，第2s内，第3s内的位移之比为J11Xm=135；IS内、2s内、3s内的位移之比为x】-2=U2?32.（三）经过连续相反的位移所用

8、工夫之比为tlt2t3=I(2-11(3-2).1、在自来水龙头下放一空罐头盒，如图所示.调理龙头，让水一滴一滴地流出，并调理到使第一滴水碰到盒底的瞬间，第二滴水正好从水龙头开始着落，且能持续下去.若给实验者的测量仪器是直尺和秒表，如何利用上述仪器测定重力加速度g的大小？写出计算重力加速度g的表达式.Ihn2【答案】g=【解析】将水滴着落视为自在落体运动，用直尺量出水滴着落的高度记为h;再用秒表测出水滴着落的工夫t,由于用秒表测一滴水着落的工夫误差很大,为了减小误差可测出n滴水着落的总工夫t,2h竺2万2to=1.由h=5gt可得重力加速度的表达式g=rj=（/=t2.2 .【题干】将一物体以

9、某一初速度竖直上抛，如图所示的四幅图中，能正确表示物体在全部运动过程中的速率V与工夫t的关系是（不计空气阻力）？（）【答案】B【解析】竖直上抛运动的分运动分别是向上的匀减速直线运动和向下的自在落体运动.根据速度叠加原理，上抛运动任一时辰的速度为v=v0-gt.根据速度公式，可以看出竖直上抛过程中速度与工夫成一次函数，到最高点后速度为0,然后做自在落体运动，速度逐渐增大.3 .【题干】A球从塔顶自在落下，当落下am时，B球从距塔顶bm处开始自在落下，两球同时落地，塔高为【答案】(a+b) 24a【解析】设塔高为H,B球落地工夫为3则A球着落的高度h=a+(vt+gt2),B球着落的高度h=gt2

10、ishA=L+b=H,所以:乙乙乙gt2+b=a+(vt+gt2)又根据v2=2ga,则VA=班函kO1(a-Lks)9式代入式，得t=诟，所以塔高H=gt2+b=1.1、气球以4ms的速度竖直匀速上升，其下方悬挂一重物，在气球上升到离地某一高度时悬绳忽然断开，则此时重物的速度是ms,若重物经7s落地，则悬绳断开时重物离地高度为mo【答案】4,217.【解析】重物离开气球时具有惯性，初速度为4s规定向下为正方向，则X=-Vot总gt2=-4X7+/xi0X49n=2i7m2 .【题干】建筑工人安装搭手架进行高空作业，有一位建筑工人由于不慎将抓在手中的一根长5m的铁杆在竖直形状下零落，使其做自在

11、落体运动，铁杆鄙人落过程中经某一楼层面的工夫为0.2s,试求铁杆着落时其下端到该楼层的高度(g取10ms2,不计楼层面的厚度).【答案】28.8m【解析】从铁杆的下端经过楼层面到上端经过楼层面的过程，AB不是自在落体运动，但从开始着落到下端和上端分别经过楼层面两个过程BO、Ao都是自在落体运动，因而可以将AB过程转化为BO、AO两个过程之差，然后按自在落体运动的规则进行求解.设铁杆着落时其下端到该楼层面的高度为h,BO段过程所用工夫为3则AO段所用工夫为(t+0.2)s,由自在落体运动公式得：h=gt2,h+5=g(t+0.2)2,解以上两个方程得:t=2.4s,h=28.8m.3 .【题干】

12、一弹性小球自h=5m处自鄙人落，当它与程度地面每碰撞一次后，速度减小到碰前的7/9.不计每次碰撞工夫，计算小球从开始着落到中止运动所经过的路程.【答案】20.3m【解析】设小球第一次落地时速度为vo,则有VO=N2gh0=10ms,77那么第二，第三，第n+1次落地速度分别为VI=ev。，v2=-72vo,Vn=班V。,小球开始着落到第一次与地相碰经过的路程为h=5m,小球第一次与地相碰到第二次与地相碰经过的路程是L=v72r=o/,小球第二次与地相碰到第三次与地相碰经过的路2g9v27程为L2,则L2=2X;=10Xg4,由数学归纳法可知，小球第n次到2g97第n+1次与地面碰撞经过路程为L

13、n=IOX2n.故从第一次到第n+1次所经过的路程为Sn+l=h+L+L2+L“，则全部过程总路程792由等比数列的求和公式得S=5+10-=20.3m.1921、一跳水运动员从离水面IOm高的平台上向上跃起，举双臂直体离开台面，此时其重心位于从手到脚全长的中点，跃起后重心降低045m到达最高点，落水时身体竖直，手先入水（在此过程中运动员程度方向的运动忽略不计）.从离开跳台到手触水，他可用于完成空中动作的工夫是s（计算时，可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点.g10ms2,结果保留两位有效数字）.【答案】L7s【解析】运动员做竖直上抛运动，上升过程中重心降低0.45m.由于在平台上人的

14、重心位于人手到脚全长的一半，在入水时，重心仍高于水面手脚全长的一半，故人从最高点做自在落体着落高为10.45m.人从平台上升0.45m所需工夫与0.45m自鄙人落工夫相反，故t=2、【题干】一弹性小球自h0=5处自鄙人落，当它与程度地面每碰撞一次后，速度减小到碰前的7/9.不计每次碰撞工夫，计算小球从开始着落到中止运动所经过的路程.【答案】20.3m解析】设小球第一次落地时速度为Vo,则有Vo=q2ghO=lOm/S,77那么第二，第三，第n+1次落地速度分别为Vl=WV。，v2=-72vo,Vn=WVo.小球开始着落到第一次与地相碰经过的路程为h=5m.小球第一次与地相碰到第二次与地相碰经过

15、的路程是L=v72义厂=10义濯，小球第二次与地相碰到第三次与地相碰经过的路2g9v27程为L2,则L2=2X丁=IOXG4,由数学归纳法可知，小球第n次到2g97第n+1次与地面碰撞经过路程为Ln=IOX2n.故从第一次到第n+1次所经过的路程为Sn+l=%+L+L2+J,则全部过程总路程792由等比数列的求和公式得S=5+10-=20.3m.l-923.【题干】竖直上抛的物体，初速度为40ms,经过3s后的位移是多少？路程为多少？5s后的位移是多少？【答案】位移75m,方向竖直向上；路程75m；位移75m,方向竖直向上【解析】经过计算可知，该物体4s可达到最高点，故3s和5s课后反思的位移

16、相等。本题即验证了上升和降落过程的对称性。对f在落体运动的研讨(1)运用“归谬法”否定了亚里士多德关于重物体着落快、轻物体着落慢的推断。(2)提出“自在落体运动是一种最简单的变速运动一一匀变速运动”的假说。(3)由于当时的实验条件下测量工夫有困难，不能用实验直接验证自在落体运动是匀变速运动，伽利略采用了间接验证的方法：运用数学推导的方法得出初速为零的匀变速运动有S8九a.运用斜面实验测出小球沿光滑斜面向下的运动符合是匀变速运动；b.不同质量的小球沿同一倾角的斜面运动，s2的值不变，阐明它们运动的情况相反。C.不断增大斜面倾角，得S/产的值随之增大，阐明小球做匀变速运动的加速度随斜面倾角的增大而增大。d.伽利略将斜面实验结果外推到斜面倾角增大到90。的情况一一小球自鄙人落，认为小球仍会保持匀变速运动的性质。伽利略对自在落体运动的研讨,开创了研讨自然规律的科学方法一一抽象思想、数学推导和科学实验相结合，这类方法至今仍是科学研讨的重要方法之一