2.如圖所示,描述的是一個(gè)小球從桌面上方一點(diǎn)自由下落,與桌面經(jīng)多次碰撞最后落在桌面上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。圖線所示反映的是下列哪個(gè)物理量隨時(shí)間的變化過(guò)程( )
A. 位移 B. 路程
C. 速度 D. 加速度
1.(鎮(zhèn)江中學(xué)08屆高三第一學(xué)期期中考試卷)四個(gè)小球在離地面不同高度同時(shí)從靜止釋放,不計(jì)空氣阻力,從開始運(yùn)動(dòng)時(shí)刻起每隔相等的時(shí)間間隔,小球依次碰到地面.下列各圖中,能反映出剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)各小球相對(duì)地面的位置的是( )
3.運(yùn)動(dòng)規(guī)律:υt=υ0-gt;
h=υ0t-gt2/2; υt2=υt2-2gh
自由落體加速度的方向始終豎直向下,其大小與在地球上的位置和高度有關(guān)(通常不考慮高度的影響),在地面上自赤道到兩極,重力加速度逐漸變大,通常在計(jì)算中取g=9.8m/s2≈10m/s2。
知識(shí)點(diǎn)一對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的理解
自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)際上是一種理想化模型,必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件:只受重力、初速為零。
在同一地點(diǎn),一切物體在自由落體運(yùn)動(dòng)中的加速度都相同,也就是說(shuō),一切物體自由下落時(shí)的快慢都相同。平時(shí)看到輕重不同、密度不同的物體下落時(shí)快慢不同,是由于它們受到的阻力不同的緣故。
[應(yīng)用1](華南師大附中08屆高三綜合測(cè)試)為了測(cè)定某建筑物的高度,從其頂上自由落下一光滑的小石子,除了知道當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣纫酝,還需要知道下述哪個(gè)量( )
A.第一秒的末速度 B.第一秒內(nèi)的位移
C.最后一秒的位移 D.最后一秒的初速度
導(dǎo)示: 選CD。
若知道第一秒的末速度或第一秒內(nèi)的位移無(wú)法求出建筑物的高度,故A、B錯(cuò)誤。
若知道最后1秒的位移,可以根據(jù)平均速度公式求出最后1秒中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度v,則物體落地時(shí)間t=v/g+0.5,則建筑物高h(yuǎn)=gt2/2。C正確。
若知道最后一秒的初速度v0,則物體落地時(shí)速度vt= v0+g×1,則建筑物高h(yuǎn)=vt2/2g。D正確!
本題的關(guān)鍵是靈活應(yīng)用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,要注意,自由落體運(yùn)動(dòng)是一種特殊的勻變速直線運(yùn)動(dòng),前面介紹的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的所有規(guī)律都適用。
知識(shí)點(diǎn)二對(duì)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的分析和處理
對(duì)于豎直上拋運(yùn)動(dòng),有分段分析法和整體法兩種處理方法。分段法以物體上升到最高點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)的分界點(diǎn),根據(jù)可逆性可得t上=t下=υ0/g,上升最大高度H=υ02/2g,同一高度速度大小相等,方向相反。整體法是以拋出點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),速度、位移用下列公式求解:υt=υ0-gt;h=υ0t-gt2/2。
[應(yīng)用2](常州高中08屆高考物理模擬卷)以速度V上升的電梯內(nèi)豎直向上拋出一球,電梯內(nèi)觀察者看見(jiàn)小球經(jīng)時(shí)間t后到達(dá)最高點(diǎn),則 ( )
A、電梯中的人看見(jiàn)球拋出時(shí)的初速度V0=gt
B、地面的人所見(jiàn)球拋出時(shí)的速度為V0=gt;
C、地面上的人看見(jiàn)球上升的最大高度h=1/2gt2;
D、地面上的人看見(jiàn)球上升的時(shí)間也為t;
導(dǎo)示: 選A。本題關(guān)鍵是注意參照物的選取,以電梯為參照物時(shí),物體的初速度應(yīng)為V0=gt;而從地面看,物體的初速則為V0′=v+gt。故地面上的人看見(jiàn)球上升的時(shí)間應(yīng)該為t′= V0′/g;地面上的人看見(jiàn)球上升的最大高度h′= V0′2/2g。
類型一自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用
[例1]在2008奧運(yùn)場(chǎng)館建設(shè)中,建筑工人安裝搭手架進(jìn)行高空作業(yè),有一名建筑工人由于不慎將抓在手中的一根長(zhǎng)5m的鐵桿在豎直狀態(tài)下脫落了,使其做自由落體運(yùn)動(dòng),鐵桿在下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)某一層面的時(shí)間為0.2s,試求鐵桿下落時(shí)其下端到該樓層的高度?(g=10m/s2,不計(jì)層面的厚度)
導(dǎo)示:根據(jù)題意,如圖可知運(yùn)動(dòng)過(guò)程,題目明確告訴的已知物理量是: a=g 、 SAB=5m 、tAB=0.2S
因此, 我們對(duì)AB運(yùn)動(dòng)過(guò)程可以據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式S= V0t +1/2at2, 列出包括已知、未知物理量的方程: S= VAt +1/2gt2,即解得VA =24m/s
再對(duì)0A過(guò)程分析可知題目已知的物理量是:V0 =0m/s、VA =24m/s、a=g
由公式:VA2- V02=2ah,解得h=28.8m。
追問(wèn):這道題還有哪些方法可以解決嗎?請(qǐng)同學(xué)們?cè)囈辉嚒?/p>
類型二實(shí)驗(yàn)探究類問(wèn)題分析
[例2]人對(duì)周圍發(fā)生的事情,都需要一段時(shí)間來(lái)作出反應(yīng),從發(fā)現(xiàn)情況到采取行動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間稱為反應(yīng)時(shí)間.下面是某種測(cè)定反應(yīng)時(shí)間的方法:甲同學(xué)用兩手指捏住木尺頂端,乙同學(xué)一只手在木尺下部做握住木尺的準(zhǔn)備如圖(a),但手的任何部位都不要碰到木尺,當(dāng)看到甲同學(xué)放開手時(shí),乙同學(xué)立即握住木尺.現(xiàn)記錄如圖(b),請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以測(cè)出____同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間.
(2)計(jì)算該同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間;
(3)設(shè)計(jì)一把能直接讀出反應(yīng)時(shí)間的尺子(尺子上至少標(biāo)有3個(gè)能讀的數(shù)據(jù)),并寫出該工具的使用說(shuō)明.
導(dǎo)示:(1)根據(jù)示意圖和題意可知,乙看到甲同學(xué)放開手時(shí),立即握住木尺,因此可以測(cè)量出乙從看到甲同學(xué)放開手到采取握手動(dòng)作的時(shí)間,即乙的反應(yīng)時(shí)間。
(2)根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律s=gt2/2, 可得 t=0.2s
(3)如右圖
類型三豎直上拋物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用
[例3](常州中學(xué)08屆高三第二階段調(diào)研)在跳馬運(yùn)動(dòng)中,運(yùn)動(dòng)員完成空中翻轉(zhuǎn)的動(dòng)作,能否穩(wěn)住是一個(gè)得分的關(guān)鍵,為此,運(yùn)動(dòng)員在腳接觸地面后都有一個(gè)下蹲的過(guò)程,為的是減小地面對(duì)人的沖擊力。某運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量為m,從最高處下落過(guò)程中在空中翻轉(zhuǎn)的時(shí)間為t,接觸地面時(shí)所能承受的最大作用力為F(視為恒力),雙腳觸地時(shí)重心離腳的高度為h,能下蹲的最大距離為s,若運(yùn)動(dòng)員跳起后,在空中完成動(dòng)作的同時(shí),又使腳不受傷,則起跳后的高度H的范圍為多大?(在此過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員水平方向的運(yùn)動(dòng)忽略不計(jì),計(jì)算時(shí),可以把運(yùn)動(dòng)員看作全部質(zhì)量集中在重心的一個(gè)質(zhì)點(diǎn).)
導(dǎo)示:設(shè)人起跳后重心離地高度為H1,為完成空中動(dòng)作,須有
即
設(shè)人起跳后從H2高度下落,下落過(guò)程:
下蹲過(guò)程根據(jù)牛頓第二定律,得
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式
解得:
則的范圍為
本題的關(guān)鍵是抓住運(yùn)動(dòng)員跳起后,在空中完成動(dòng)作,同時(shí)又使腳不受傷,這兩種條件;以這兩個(gè)條件作為切入口,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓定律建立關(guān)系式。
2.特點(diǎn):只受重力作用且與初速度方向反向,以初速方向?yàn)檎较騽ta=-g
1.物體獲得豎直向上的初速度υ0后僅在重力作用下的運(yùn)動(dòng)。
自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)可以看成是勻變速直線運(yùn)動(dòng)在初速v0=0,加速度a=g時(shí)的一種特例.因此其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一般公式來(lái)推導(dǎo):
速度公式:v1=gt;
位移公式:h= gt2/2 ; vt2=2gh
3.性質(zhì):初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).
2.特點(diǎn):
①只受一個(gè)力,即重力.
②初速v0=0,且加速度a=g.
③方向豎直向下
1.定義:只受重力作用,從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)。
3、(1)
(2)
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