2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)大通關(guān) 專題1.3 自由落體運(yùn)動與豎直拋體運(yùn)動學(xué)案.doc

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專題1.3 自由落體運(yùn)動與豎直拋體運(yùn)動考點(diǎn)精講一、自由落體運(yùn)動和豎直上拋運(yùn)動的規(guī)律1自由落體運(yùn)動規(guī)律(1)速度公式：vgt(2)位移公式：hgt2(3)速度位移關(guān)系式：v22gh2豎直上拋運(yùn)動規(guī)律(1)速度公式：vv0gt(2)位移公式：hv0tgt2(3)速度位移關(guān)系式：v2v2gh.(4)上升的最大高度：h(5)上升到最大高度用時(shí)：t二、應(yīng)用自由落體運(yùn)動規(guī)律解題時(shí)的兩點(diǎn)注意1. 物體由靜止開始的自由下落過程才是自由落體運(yùn)動，從中間截取的一段運(yùn)動過程不是自由落體運(yùn)動，而是豎直下拋運(yùn)動，應(yīng)該用初速度不為零的勻變速直線運(yùn)動規(guī)律去解決豎直下拋運(yùn)動問題2. 可充分利用自由落體運(yùn)動初速度為零的特點(diǎn)、比例關(guān)系及推論等規(guī)律解題從運(yùn)動開始連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)位移之比為1357(2n1)一段時(shí)間內(nèi)的平均速度，gt.連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)位移的增加量相等，即hgT2.三、豎直上拋運(yùn)動的三種對稱性(1)時(shí)間的對稱性：物體上升到最高點(diǎn)所用時(shí)間與物體從最高點(diǎn)落回到原拋出點(diǎn)所用時(shí)間相等，即t上t下.物體在上升過程中從某點(diǎn)到達(dá)最高點(diǎn)所用的時(shí)間和從最高點(diǎn)落回該點(diǎn)所用的時(shí)間相等(2)速度的對稱性：物體上拋時(shí)的初速度與物體又落回原拋出點(diǎn)時(shí)的速度大小相等、方向相反物體在上升階段和下降階段經(jīng)過同一個(gè)位置時(shí)的速度大小相等、方向相反(3)能量的對稱性：豎直上拋運(yùn)動物體在上升和下降過程中經(jīng)過同一位置時(shí)的動能、重力勢能及機(jī)械能分別相等四、豎直上拋運(yùn)動的兩種處理方法(1)分段法：將全程分為兩個(gè)階段，即上升過程的勻減速階段和下落過程的自由落體階段(2)全程法：將全過程視為初速度為v0，加速度ag的勻變速直線運(yùn)動，必須注意物理量的矢量性習(xí)慣上取v0的方向?yàn)檎较颍瑒t：v0時(shí)，物體正在上升；v0時(shí)，物體在拋出點(diǎn)上方；h0時(shí)，物體在拋出點(diǎn)下方考點(diǎn)精練題組1 自由落體運(yùn)動1下列說法正確的是 ()A將一枚硬幣和一張紙片從同一高度自由下落，紙片下落得慢是因?yàn)榧埰pB真空管中羽毛和金屬片同時(shí)落下，說明物體下落快慢與物體重力無關(guān)C真空管中的羽毛和金屬片會同時(shí)落下是因?yàn)榻饘倨容^小可能與羽毛的重力差不多D越重的物體下落得越快，說明物體下落的時(shí)間與重量成反比【答案】B【解析】物體下落的快慢與物體的重力無關(guān)，若物體不受阻力，或所受的空氣阻力相對于物體的重力小的很多時(shí)，物體由靜止開始下落時(shí)運(yùn)動情況是相同的，故B選項(xiàng)正確。2在忽略空氣阻力的條件下，讓一輕一重的兩塊石塊由靜止從不同高度同時(shí)自由落下，則下列說法錯誤的是 ()A一定是重的下落得快，先落地B在它們下落過程中的任意時(shí)刻，它們一定具有相同的速度C在整個(gè)下落過程中，從比較高處下落的石塊具有的平均速度和位移都大D它們從靜止開始下落相同的高度或相同的時(shí)間具有相同的速度【答案】A3物體做自由落體運(yùn)動，則()A第2 s內(nèi)的位移是9.8 m B第2 s內(nèi)的位移是14.7 mC第2 s內(nèi)的平均速度是9.8 m/s D第2 s內(nèi)的平均速度是14.7 m/s【答案】BD【解析】第2 s內(nèi)的平均速度等于第1.5 s末的瞬時(shí)速度，v1.5 sgt9.81.5 m/s14.7 m/s，則第2 s內(nèi)的位移為sv1.5 st14.7 m。4伽利略對自由落體運(yùn)動的研究，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯思維的完美結(jié)合，如圖所示，可大致表示其實(shí)驗(yàn)和思維的過程，對這一過程的分析，下列說法正確的是()A運(yùn)用甲圖的實(shí)驗(yàn)，可“沖淡”重力的作用，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯B丁圖是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，甲圖是經(jīng)過合理的邏輯推理得到的結(jié)論C伽利略從實(shí)驗(yàn)得到速度與位移成正比的結(jié)論D通過上百次實(shí)驗(yàn)，伽利略得到：斜面的傾角一定，小球從不同的高度滾落，小球的加速度是不同的【答案】A5關(guān)于自由落體運(yùn)動，下列說法中正確的是 ()A開始下落時(shí)，速度、加速度均為零B開始下落時(shí)，速度為零，加速度為gC下落過程中，速度、加速度都在增大D下落過程中，速度增大，加速度不變【答案】BD【解析】自由落體運(yùn)動是初速度為零、加速度為g的勻加速直線運(yùn)動，下落過程中，加速度保持不變，速度均勻增加，故A、C錯誤，B、D正確。6甲小球的重力是乙小球的5倍，甲從H高處自由落下，乙從2H高處與甲同時(shí)自由落下，在它們落地之前，下列說法中正確的是 ()A甲、乙小球下落過程中，在同一時(shí)刻甲的速度比乙大B下落1秒時(shí)它們離地的高度一樣大C下落1秒時(shí)它們的速度一樣大D下落過程中甲的加速度比乙大【答案】C【解析】甲、乙同時(shí)做自由落體運(yùn)動，在同一時(shí)刻甲的速度與乙的速度相同，下落的高度相同，離地的高度不同，下落過程中加速度相同，都為重力加速度，所以A、B、D錯，C正確。7一位同學(xué)在某星球上完成自由落體運(yùn)動實(shí)驗(yàn)：讓一個(gè)質(zhì)量為2 kg的小球從一定的高度自由下落，測得在第5 s內(nèi)的位移是18 m，則()A物體在2 s末的速度大小是20 m/sB物體在第5 s內(nèi)的平均速度大小是3.6 m/sC物體在前2 s內(nèi)的位移大小是20 mD物體在5 s內(nèi)的位移大小是50 m【答案】D.8. 如圖所示木桿長5 m，上端固定在某一點(diǎn)，由靜止放開后讓它自由落下(不計(jì)空氣阻力)，木桿通過懸點(diǎn)正下方20 m處圓筒AB，圓筒AB長為5 m，求： (1)木桿經(jīng)過圓筒的上端A所用的時(shí)間t1是多少？(2)木桿通過圓筒AB所用的時(shí)間t2是多少？(g取10 m/s2)【答案】(1)(2)s(2)()s【解析】 (1)木桿由靜止開始做自由落體運(yùn)動，木桿的下端到達(dá)圓筒上端A用時(shí)t下A s s木桿的上端到達(dá)圓筒上端A用時(shí)t上A s2 s則木桿通過圓筒上端A所用的時(shí)間t1t上At下A(2)s.(2)木桿的上端離開圓筒下端B用時(shí)t上B s s則木桿通過圓筒所用的時(shí)間t2t上Bt下A()s.題組3 豎直上拋運(yùn)動9從水平地面豎直向上拋出一物體，物體在空中運(yùn)動到最后又落回地面。在不計(jì)空氣阻力的條件下，以下判斷正確的是()A物體上升階段的加速度與物體下落階段的加速度相同B物體上升階段的加速度與物體下落階段的加速度方向相反C物體上升過程經(jīng)歷的時(shí)間等于物體下落過程經(jīng)歷的時(shí)間D物體上升過程經(jīng)歷的時(shí)間小于物體下落過程經(jīng)歷的時(shí)間【答案】AC10將一物體以某一初速度豎直上拋物體在運(yùn)動過程中受到一大小不變的空氣阻力作用，它從拋出點(diǎn)到最高點(diǎn)的運(yùn)動時(shí)間為t1，再從最高點(diǎn)回到拋出點(diǎn)的運(yùn)動時(shí)間為t2.如果沒有空氣阻力作用，它從拋出點(diǎn)到最高點(diǎn)所用的時(shí)間為t0.則()At1t0，t2t1Bt1t0，t2t1Ct1t0，t2t1 Dt1t0，t2t1【答案】B.【解析】物體在上升和下降過程中的位移h相同，但由于空氣阻力的作用，在上升過程中的加速度a1g，下降過程中的加速度a2g，根據(jù)hat2可知，t1t2；如果沒有空氣阻力，a0g，根據(jù)vat可知，t1t0.故選B.11在塔頂上將一物體豎直向上拋出，拋出點(diǎn)為A，物體上升的最大高度為20 m，不計(jì)空氣阻力，設(shè)塔足夠高，則物體位移大小為10 m時(shí)，物體通過的路程可能為()A10 m B20 mC30 m D50 m【答案】 ACD【解析】物體在塔頂上的A點(diǎn)拋出，位移大小為10 m的位置有兩處，如圖所示，12. 如圖所示，在一個(gè)桌面上方有三個(gè)金屬小球a、b、c，離桌面高度分別為h1h2h3321.若先后順次釋放a、b、c，三球剛好同時(shí)落到桌面上，不計(jì)空氣阻力，則()A三者到達(dá)桌面時(shí)的速度大小之比是 1B三者運(yùn)動時(shí)間之比為321Cb與a開始下落的時(shí)間差小于c與b開始下落的時(shí)間差D三個(gè)小球運(yùn)動的加速度與小球受到的重力成正比，與質(zhì)量成反比【答案】AC【解析】 由v22gh，得v，故v1v2v31，A正確；由t得三者運(yùn)動的時(shí)間之比t1t2t31，B錯誤；b與a開始下落的時(shí)間差t1() ，c與b開始下落的時(shí)間差t2(1) ，故C正確；三個(gè)小球的加速度與重力及質(zhì)量無關(guān)，都等于重力加速度，D錯誤方法突破方法1 利用減法處理自由落體運(yùn)動的方法物體在做自由落體的運(yùn)動過程中，從開始下落到運(yùn)動中的任一時(shí)刻都屬于自由落體運(yùn)動，但在研究下落過程中某一段過程時(shí)，由于初速度不為零，故此段運(yùn)動屬于豎直下拋運(yùn)動。對于此過程除了可用豎直下拋運(yùn)動來處理外，還以借用自由落體運(yùn)動利用“減法”來處理。題組4 利用減法處理自由落體運(yùn)動的方法13一個(gè)物體從某一高度做自由落體運(yùn)動， 已知它第一秒內(nèi)的位移恰為它最后一秒內(nèi)位移的一半， g取10 m/s2，則它開始下落時(shí)距地面的高度為()A5 m B11.25 m C20 m D31.25 m【答案】B14兩個(gè)物體用長9.8 m的細(xì)繩連接在一起，從同一高度以1s的時(shí)間差先后自由下落，當(dāng)繩拉緊時(shí)，第二個(gè)物體下落的時(shí)間是（ ）A0.1 s B0.4 s C0.5 s D1.5 s【答案】C【解析】設(shè)第二個(gè)物體下落時(shí)間t時(shí)，繩子被拉緊，則：g(t1)2gt2L，代入數(shù)據(jù)：4.9(t1)24.9t29.8，解得：t0.5 s，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)ABD錯誤。15設(shè)宇航員在某行星上從高32 m處自由釋放一重物，測得在下落最后1 s內(nèi)所通過的距離為14 m，則重物下落的時(shí)間是（ ）A1 s Bs C3 s D4 s【答案】D【解析】設(shè)物體下落的時(shí)間為t，星球表面的重力加速度為g，則由hgt2得hgt 2 ，h14g(t1)2 ,由題意知h32 m，解得t14 s，t2 s (舍去)，選項(xiàng)D正確。方法2處理豎直上拋運(yùn)動問題的方法處理豎直上拋運(yùn)動問題的常用的方法：（1）豎直上拋運(yùn)動的對稱性，速度對稱和時(shí)間對稱；（2）分段法，上升階段是勻減速直線運(yùn)動，下降階段是自由落體運(yùn)動；（3）整體法，從全過程來看是勻減速直線運(yùn)動。題組5 處理豎直上拋運(yùn)動問題的方法16（對稱性）一小球豎直向上拋出，先后經(jīng)過拋出點(diǎn)的上方h5 m處的時(shí)間間隔t2 s，小球從拋出到返回原處所經(jīng)歷的時(shí)間（ ）(g取10 m/s2)A1 s B2 s C2 s D4 s【答案】C【解析】畫出小球運(yùn)動的情景圖，如圖所示。小球先后經(jīng)過A點(diǎn)的時(shí)間間隔t2 s，根據(jù)豎直上拋運(yùn)動的對稱性，小球從A點(diǎn)到最高點(diǎn)的時(shí)間t11 s，小球在A點(diǎn)處的速度vAgt110 m/s；在OA段根據(jù)公式vv2gh得v010 m/s；小球從O點(diǎn)上拋到A點(diǎn)的時(shí)間t2 s(1) s，根據(jù)對稱性，小球從拋出到返回原處所經(jīng)歷的總時(shí)間t2(t1t2)2 s。17（整體法）一物體自空中的A點(diǎn)以一定的初速度豎直向上拋出，2s后物體的速率變?yōu)?5 m/s，則此時(shí)物體的位置和速度方向可能是(不計(jì)空氣阻力，g10 m/s2)()A在A點(diǎn)上方，速度方向向下 B在A點(diǎn)上方，速度方向向上C在A點(diǎn)下方，速度方向向下 D正在A點(diǎn)，速度方向向下【答案】BC18（分段法）一個(gè)氣球以4m/s的速度勻速豎直上升，氣球下面系著一個(gè)重物，當(dāng)氣球上升到下面的重物離地面217m時(shí)，系重物的繩斷了。經(jīng)過一段時(shí)間后，重物著地，此時(shí)重物的速度為（ ）(g取10m/s2) A50m/s B60m/s C66m/s D70m/s【答案】C【解析】繩未斷時(shí)，重物隨氣球以4m/s的速度勻速上升，繩斷后，由于慣性，物體將在離地面217m處，以初速度4m/s作豎直上拋運(yùn)動如圖所示。上升階段物體作勻減速直線運(yùn)動。上升的最大高度h1m0.8m，上升到最高點(diǎn)時(shí)間t1s0.4s，下落階段物體作自由落體運(yùn)動h1hgt，t2s6.6s。故從繩斷開始到重物著地的時(shí)間tt1t27s，重物著地時(shí)的速度vgt2106.6m/s66m/s。19（分段法 整體法）某校一課外活動小組自制一枚火箭，設(shè)火箭從地面發(fā)射后，始終在垂直于地面的方向上運(yùn)動?；鸺c(diǎn)火后可認(rèn)為做勻加速直線運(yùn)動，經(jīng)過4 s到達(dá)離地面40 m高處時(shí)燃料恰好用完，若不計(jì)空氣阻力，取g10 m/s2，燃料恰好用完時(shí)火箭的速度為 ；火箭上升離地面的最大高度為 ；火箭從發(fā)射到殘骸落回地面過程的總時(shí)間為 ?！敬鸢浮?20 m/s 60 m (62) s所以火箭上升離地面的最大高度hh1h240 m20 m60 m。(3)方法一：分段分析法從燃料用完到運(yùn)動至最高點(diǎn)的過程中，由v1gt2，得t2 s2 s從最高點(diǎn)落回地面的過程中由hgt，而h60 m，代入得t32 s故總時(shí)間t總t1t2t3(62) s。方法二：整體分析法考慮從燃料用完到殘骸落回地面的全過程，以豎直向上為正方向，全過程為初速度v120 m/s，加速度g10 m/s2，位移h40 m的勻變速直線運(yùn)動，即有hv1tgt2，代入數(shù)據(jù)解得t(22) s或t(22) s(舍去)，故t總t1t(62) s。點(diǎn)評：分析解答豎直上拋運(yùn)動的問題時(shí)，既可采用分段法，也可采用整體法分段法物理過程清晰，但解題步驟較多，整體法是直接把已知量代入公式，但必須注意h、vt正負(fù)號的意義及其取舍。方法3 利用相對運(yùn)動解決多物體運(yùn)動的方法在自由落體或拋體運(yùn)動中，因物體運(yùn)動的加速度都相同，故選取其中一物體作為參考系時(shí)，其他物體的運(yùn)動必為靜止或勻速直線運(yùn)動，從而使問題得到簡化。20. 甲、乙兩小球先后從空中同一位置自由下落，乙比甲遲t0.1s釋放，當(dāng)甲、乙均在下落過程中時(shí)，下列說法中正確的是（ ）A甲、乙兩球的速度之差越來越大 B甲、乙兩球的速度之差越來越小C甲、乙兩球之間的距離越來越大 D甲、乙兩球之間的距離保持不變 【答案】C點(diǎn)評：多個(gè)物體同時(shí)運(yùn)動時(shí)，以其中某一物體為參考系，研究另一個(gè)物體的運(yùn)動情況，即考慮二者間的相對速度、相對加速度和相對位移的問題。