第3讲 - 自由落体与竖直上抛运动(2)

2019-05-17 17:29

为1.60s,即上升阶段时间为0.80s,根据竖直上抛运动规律可知,上升和下落时间对称,故球达到的最大高度为:h?121gt??10?0.802m?3.2m. 22[答案] C

[名师指引]考点:竖直上抛运动.利用竖直上抛运动的上升和下落时间的对称性求解. 热点1:竖直上抛运动模型的应用

[题2]原地起跳时,先屈腿下蹲,然后突然蹬地.从开始蹬地到离地是加速过程(视为匀加速),加速过程中重心上升的距离称为“加速距离”.离地后重心继续上升,在此过程中重心上升的最大距离称为“竖直高度”.现有以下数据:人原地上跳的“加速距离”“竖直高度”h1?1.0m;跳蚤原地上跳的“加速距离”d2?0.00080m,“竖d1?0.50m,

直高度”h2?0.10m.假想人具有与跳蚤相等的起跳加速度,而“加速距离”仍为0.50m,则人上跳的“竖直高度”是多少?

[解析] 用a表示跳蚤起跳的加速度,v表示离地时的速度,则对加速过程和离地过程分别有v?2ad2..............(1) v?2gh2..............(2)

若假想人具有和跳蚤相同的加速度a,令v表示在这种假想下人离地时的速度,H表示与此相应的竖直高度,则对加速过程和离地后上升过程分别有

22v2?2ad1..............(3) v2?2gH..............(4)

由以上各式可得 H?[答案] 63m

[名师指引]考点:竖直上抛运动.认识、了解人跳离地面的全过程是解决此类问题的关键.

h2d1...................(5)代入数值,得 H?63m................(6) d2

★课后精练★

◇限时基础训练(20分钟)

班级 姓名 成绩

1.(原创题)伽利略通过观察与思考,提出一个大胆的猜想:下落物体的速度随着时间均匀增加.伽利略直接用实验验证下落物体的速度v?t遇到了一些困难,因此他设计了斜面实验,下列叙述错误的是( )

A.不能测出下落物体的瞬时速度

B.如何用斜面实验验证了v?t的关系来说明落体运动也符合这个规律 C.下落物体定位困难

D.当时还没有准确的计时工具

2.一位同学在探究影响落体运动的因素时,设计了如下四个小实验: 实验(1):让一张纸片和一枚硬币同时从同一高度落下 实验(2):让两张相同纸片,一张揉成一团,一张摊开,同时从同一高度下落

实验(3):让小纸团与硬币同时从同一高度下落 实验(4):在抽成真空的玻璃管中,让小纸片、小纸团、小硬币同时从人同一高度落下 对上述四个实验,下列说法正确的是( ) A.(1)中硬币与纸片同时落地 B.(2)中两者同时着地 C.(3)中硬币先着地 D.(4)中三者同时落地

3.石块A自塔顶自由落下H时,石块B自离塔顶h处自由下落,两石块同时着地,则塔高为( )

(H?h)2(H?h)2H2A.H?h B. C. D.

4(H?h)4HH?h4.某人在高层建筑的阳台外侧以v?20m/s的速度竖直向上发出一个小物体,当小物

块运动到离抛出点15m处时,所经历的时间可能是( )

A.1s B.(2?7)s C.3s D.4s

5.一物体从较高处作自由落体运动,经ts后刚好着地.已知t为大于3的整数,取

g?10m/s2,则( )

A.第1s内物体下落的高度为5m B.第3s内物体下落的高度为25m

C.第ts内物体下落的高度为5(2t?1)m D.第(t?1)s内物体下落的高度为5(2t?3)m

6. 一根长L=1m的铁索从楼顶自由下落,则此铁索经过楼顶下距楼顶h=5m的A点,需时间为多少?(g取10m/s)

7.自由下落的物体,自起点开始依次下落三段相等位移所用时间的比是

A.1∶3∶5 B.1∶2 ∶3

C.1∶4∶9 D.1∶(2 -1)∶(3-2 )

8.在一根轻绳的两端各拴一个小球,一人用手拿绳上端的小球站在三层楼的阳台上放手让小球自由下落,两球落地时间差为△t.如果站在四楼阳台上,重复上述实验,则两球落地时间差会( )

A.不变 B.变大 C.变小 D.由于层高不知,无法比较

2

9.在离地高20m处将一小球以速度v0竖直上抛,不计空气阻力,取g=10m/s,当它到达上升最大位移的3/4 时,速度为10m/s,则小球抛出后5s内的位移及5s末的速度分别为( )

A.-25m,-30m/s B.-20m,-30m/s C.-20m,0 D.0,-20m/s 10.从某一高处先后落下两个铁球,两球用长35m的细绳相连.第一球降落1s后,第

2

二球开始降落,若不计空气阻力,第二个球下降多长时间细绳刚好被拉直(g取10m/s)?

限时基础训练参考答案 1.答案:C.

2.答案:D点拨: 自由落体运动是一个理性化运动模型,在考虑受力的主要因素(重力)、可以忽略次要因素(阻力)情况下,一般物体运动就可看成自由落体运动.能否将不同情景下的小纸团、小纸片、小硬币所做的运动看成是自由落体运动,关键在于除要求其初速度为零之外,它是否只受重力作用或者受到的阻力与重力相比可以忽略.

3.答案:B.点拨:用速度时间图像或选择B作参考系求解.选择B作参考系,则A

2

h?H12(H?h)2相对B作匀速直线运动,两石块相遇时t?,故塔高x?h?gt?

4H22gH4.答案:ABC.点拨:15m可能在抛出点之上,也可能在抛出点之下.

5.答案:A、B、C、D.关键是求出第ts内物体下落高度的通项表达式, 第ts内的平均速度等于第ts的中间时刻的瞬时速度,第ts的中间时刻是(t?0.5)s末,而(t?0.5)s末的速度为vt?0.5?a(t?0.5).用h表示第ts内物体下落的高度,则第ts内平均速度

h?g(ts?0.5s),h?10(t?0.5)m 1s6.解析:铁链下端到达A点的时间为:t1?端到达A点的时间为: t1?2(h?L)?g2?4s?0.894s,铁链上102h?g2?5s?1s,所以铁链通过A点的时间是:10?t?t2?t1?(1?0.894)s?0.106s

7.D 解析:直接应用初速度为零的匀变速直线运动规律可得 8.C 解析:t1?2h,t2?g2(h?l),?t?t1?t2?g2h2(h?l)?,对此式应gg用极限分析法:当楼层高度趋近无穷时,时间差趋近于零,所以楼层越高则时间差越小.

29.C 解析:v0?2gH,v2?v0??2g?23?H,解得v0?20m/s.抛出的物体在空4中运动时间设为t,则有:?20?20t?静止,C正确.

10.3s 解析:

12gt,解得t?(2?22)s?5s,5s后小球在地面211g(t?1)2?gt2?35,t?3s 22◇基础提升训练

1.物体做自由落体运动,则

A.第2s内的位移是9.8m B.第2s内的位移是14.7m

C.第2s内的平均速度是9.8m/s D.第2s内的平均速度是14.7m/s

2.物体由某一高度处自由落下,经过最后2m所用的时间是0.15s,则物体开始下落的高度约为( )

A. 10m B. 12m C. 14m D. 15m

3.某人在静止的湖面上竖直上抛一小铁球,小铁球上升到最高点后自由下落,穿过湖水并陷入湖底淤泥中一段深度.不计空气阻力,取向上为正方向,如图1-3-4所示,最能反映小铁球运动过程的速度时间图线的是( )

v v v v

t A B t C 图1-3-4

t D A t 刻度cm 0 25 60 105 B C

光源 D 图1-3-5

4.科技馆中有一个展品,如图1-3-5所示,在较暗处有一个不断均匀滴水的水龙头,在一种特殊的灯光照射下,可观察到一个个下落的水滴,缓慢调节水滴下落时间间隔到适当情况,可看到一种奇特现象,水滴似乎不再下落,而是像固定在图中A、B、C、D四个位置不动.一般要出现这种现象,照明光源应该满足( g = 10m/s2)

A.普通光源即可 B.间歇发光,间歇时间0.02s C.间歇发光,间歇时间0.1s D.间歇发光,间歇时间0.5s

5.为了求出某一高楼的高度,让一石子从楼顶自由下落,空气阻力不计,测出下列哪个物理量的值就能计算出高楼的高度( )

A.石子开始下落1s内的位移 B.石子落地时的速度

C.石子最后1s内的位移 D.石子通过最后1m的时间 基础提升训练参考答案

1.答案:BD.第2s内的平均速度等于1.5s末的瞬时速度,v1.5s?gt?9.8?1.5m/s?14.7m/s.

2.答案:A.设总时间为ts,则最后一段时间0.15s的中间时刻为(t?0.075)s末,故最后2m的平均速度为

2m1?g(t?0.075)s,t?1.4s,故可得下落的高度h?gt2?10m. 0.15s23.答案:C.点拨:根据各阶段的受力特点判断加速度大小的变化情况.

4.答案CD. 点拨:运用逐差法计算时间间隔,另外还需要考虑水滴位置的重叠特点..若

A、B、C、D四个位置处水滴为连续掉下的水滴,则设相邻两个水滴间时间间隔为T,则有

CD?BC?gT2,得T?CD?BC,代入数据可得T = 0.1s.由于人观察水滴的视觉,在g间隔地光照时水滴位置可能出现重叠现象,因此照明光源应该间歇发光,且间歇时间为0.1s或为0.1s的整数倍,选项CD正确.

5.答案:BCD.解析:要求出高楼的高度,必须事先知道与末状态有关的物理量,故选项A错误,选项BCD正确.

◇能力提升训练

1.一个物体从高h处自由落下,其时间达到落地时间一半时,下落的高度为 A.

1h 2 B.

11h C.h 48 D.

1h?? 122.甲的重力是乙的3倍,它们从同一地点同一高度处同时自由下落,则下列说法正确的是?

A.甲比乙先着地

B.甲比乙的加速度大? C.甲、乙同时着地

D.无法确定谁先着地?

3.图1-3-2中所示的各图象能正确反映自由落体运动过程的是 ?

图1-3-2 4.一观察者发现,每隔一定时间有一个水滴自8 m高处的屋檐落下,而且看到第五滴水刚要离开屋檐时,第一滴水正好落到地面,那么这时第二滴水离地的高度是

A.2 m B.2.5 m C.2.9 m D.3.5 m?

5.一个石子从高处释放,做自由落体运动,已知它在第1 s内的位移大小是s,则它在第3 s内的位移大小是?

A.5s B.7s? C.9s D.3s

6.自来水由水管口滴出水滴,每相邻水滴滴出的时间间隔基本上是相等的,在水管口的正下方,倒扣一个小盆,水滴滴到盆底,发出响声.逐渐向上移动小盆,直到看到水滴从水管口刚好滴出时,恰听到水滴落到盆底的响声,记录盆底距地面的高度H1=10cm,再继续上移小盆,第二次、第三次看到水从水管口滴出同时听到水滴到盆底的响声,分别测出H2=75cm,H3=130cm,g取10m/s2.求:

(1)相邻水滴滴出的时间间隔; (2)自来水水管口离地面的高度.

7.起跳摸高是学生常进行的一项活动,小亮同学身高1.72 m,体重60 kg,站立时举手达到2.14 m,他弯曲两腿,再用力蹬地,经0.4 s竖直跳起,设他蹬地的力大小恒为1050 N,不计空气阻力,取g=10 m/s2,求小亮同学起跳摸高的最大高度是多少?

8.在地面上以初速度2V0竖直上抛一物体A后,又以初速V0同地点竖直上抛另一物体B,若要使两物体能在空中相遇,则两物体抛出的时间间隔?t必须满足什么条件?(不计空气阻力)

9.如图1-3-3所示是我国某优秀跳水运动员在跳台上腾空而起的英姿.跳台距水面高度为10 m,此时她恰好到达最高位置,估计此时她的重心离跳台台面的高度为1 m,当她下降到手触及水面时要伸直双臂做一个翻掌压水花的动作,这时她的重心离水面也是

2

1 m.(取g=10 m/s)?

(1)从最高点到手触及水面的过程中其重心可以看作是

自由落体运动,则该运动员在空中完成一系列动作可利用 图1-3-3 的时间为多长??

(2)假设该运动员身高160cm,重心在近似与其中点重合,则该运动员离开跳台的速度大小约多大?

10.一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,弹簧床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来,如图1-3-6所示,取重力加速度g=10m/s2.试结合图象,求运动员在运动

图1-3-6 过程中:

(1)跳起的最大高度,起跳时的初速度; (2)最大加速度.


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