2.如图所示,描述的是一个小球从桌面上方一点自由下落,与桌面经多次碰撞最后落在桌面上的运动过程。图线所示反映的是下列哪个物理量随时间的变化过程( )
A. 位移 B. 路程
C. 速度 D. 加速度
1.(镇江中学08届高三第一学期期中考试卷)四个小球在离地面不同高度同时从静止释放,不计空气阻力,从开始运动时刻起每隔相等的时间间隔,小球依次碰到地面.下列各图中,能反映出刚开始运动时各小球相对地面的位置的是( )
3.运动规律:υt=υ0-gt;
h=υ0t-gt2/2; υt2=υt2-2gh
自由落体加速度的方向始终竖直向下,其大小与在地球上的位置和高度有关(通常不考虑高度的影响),在地面上自赤道到两极,重力加速度逐渐变大,通常在计算中取g=9.8m/s2≈10m/s2。
知识点一对自由落体运动的理解
自由落体运动实际上是一种理想化模型,必须同时满足两个条件:只受重力、初速为零。
在同一地点,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同,也就是说,一切物体自由下落时的快慢都相同。平时看到轻重不同、密度不同的物体下落时快慢不同,是由于它们受到的阻力不同的缘故。
[应用1](华南师大附中08届高三综合测试)为了测定某建筑物的高度,从其顶上自由落下一光滑的小石子,除了知道当地的重力加速度以外,还需要知道下述哪个量( )
A.第一秒的末速度 B.第一秒内的位移
C.最后一秒的位移 D.最后一秒的初速度
导示: 选CD。
若知道第一秒的末速度或第一秒内的位移无法求出建筑物的高度,故A、B错误。
若知道最后1秒的位移,可以根据平均速度公式求出最后1秒中点时刻的瞬时速度v,则物体落地时间t=v/g+0.5,则建筑物高h=gt2/2。C正确。
若知道最后一秒的初速度v0,则物体落地时速度vt= v0+g×1,则建筑物高h=vt2/2g。D正确。
本题的关键是灵活应用自由落体运动的规律,要注意,自由落体运动是一种特殊的匀变速直线运动,前面介绍的匀变速直线运动的所有规律都适用。
知识点二对竖直上抛运动的分析和处理
对于竖直上抛运动,有分段分析法和整体法两种处理方法。分段法以物体上升到最高点为运动的分界点,根据可逆性可得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。整体法是以抛出点为计时起点,速度、位移用下列公式求解:υt=υ0-gt;h=υ0t-gt2/2。
[应用2](常州高中08届高考物理模拟卷)以速度V上升的电梯内竖直向上抛出一球,电梯内观察者看见小球经时间t后到达最高点,则 ( )
A、电梯中的人看见球抛出时的初速度V0=gt
B、地面的人所见球抛出时的速度为V0=gt;
C、地面上的人看见球上升的最大高度h=1/2gt2;
D、地面上的人看见球上升的时间也为t;
导示: 选A。本题关键是注意参照物的选取,以电梯为参照物时,物体的初速度应为V0=gt;而从地面看,物体的初速则为V0′=v+gt。故地面上的人看见球上升的时间应该为t′= V0′/g;地面上的人看见球上升的最大高度h′= V0′2/2g。
类型一自由落体运动规律的应用
[例1]在2008奥运场馆建设中,建筑工人安装搭手架进行高空作业,有一名建筑工人由于不慎将抓在手中的一根长5m的铁杆在竖直状态下脱落了,使其做自由落体运动,铁杆在下落过程中经过某一层面的时间为0.2s,试求铁杆下落时其下端到该楼层的高度?(g=10m/s2,不计层面的厚度)
导示:根据题意,如图可知运动过程,题目明确告诉的已知物理量是: a=g 、 SAB=5m 、tAB=0.2S
因此, 我们对AB运动过程可以据匀变速直线运动的公式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
再对0A过程分析可知题目已知的物理量是:V0 =0m/s、VA =24m/s、a=g
由公式:VA2- V02=2ah,解得h=28.8m。
追问:这道题还有哪些方法可以解决吗?请同学们试一试。
类型二实验探究类问题分析
[例2]人对周围发生的事情,都需要一段时间来作出反应,从发现情况到采取行动所经历的时间称为反应时间.下面是某种测定反应时间的方法:甲同学用两手指捏住木尺顶端,乙同学一只手在木尺下部做握住木尺的准备如图(a),但手的任何部位都不要碰到木尺,当看到甲同学放开手时,乙同学立即握住木尺.现记录如图(b),请回答下列问题:
(1)这个实验可以测出____同学的反应时间.
(2)计算该同学的反应时间;
(3)设计一把能直接读出反应时间的尺子(尺子上至少标有3个能读的数据),并写出该工具的使用说明.
导示:(1)根据示意图和题意可知,乙看到甲同学放开手时,立即握住木尺,因此可以测量出乙从看到甲同学放开手到采取握手动作的时间,即乙的反应时间。
(2)根据自由落体运动规律s=gt2/2, 可得 t=0.2s
(3)如右图
类型三竖直上抛物体运动规律的应用
[例3](常州中学08届高三第二阶段调研)在跳马运动中,运动员完成空中翻转的动作,能否稳住是一个得分的关键,为此,运动员在脚接触地面后都有一个下蹲的过程,为的是减小地面对人的冲击力。某运动员质量为m,从最高处下落过程中在空中翻转的时间为t,接触地面时所能承受的最大作用力为F(视为恒力),双脚触地时重心离脚的高度为h,能下蹲的最大距离为s,若运动员跳起后,在空中完成动作的同时,又使脚不受伤,则起跳后的高度H的范围为多大?(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计,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.)
导示:设人起跳后重心离地高度为H1,为完成空中动作,须有
即
设人起跳后从H2高度下落,下落过程:
下蹲过程根据牛顿第二定律,得
根据运动学公式
解得:
则的范围为
本题的关键是抓住运动员跳起后,在空中完成动作,同时又使脚不受伤,这两种条件;以这两个条件作为切入口,根据运动学公式和牛顿定律建立关系式。
2.特点:只受重力作用且与初速度方向反向,以初速方向为正方向则a=-g
1.物体获得竖直向上的初速度υ0后仅在重力作用下的运动。
自由落体运动时可以看成是匀变速直线运动在初速v0=0,加速度a=g时的一种特例.因此其运动规律可由匀变速直线运动的一般公式来推导:
速度公式:v1=gt;
位移公式:h= gt2/2 ; vt2=2gh
3.性质:初速为零的匀加速直线运动.
2.特点:
①只受一个力,即重力.
②初速v0=0,且加速度a=g.
③方向竖直向下
1.定义:只受重力作用,从静止开始下落的运动。
3、(1)
(2)
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