2019-2020年高考物理知識要點總結(jié) 自由落體運動 豎直上拋運動教案.doc

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2019-2020年高考物理知識要點總結(jié) 自由落體運動 豎直上拋運動教案 落體運動和拋體運動是存在于自然界很普遍的一種運動形式。自由落體運動和豎直上拋運動是在各條件嚴(yán)格約束下理想化的運動。下落的雨滴、飛落的樹葉沒有兩個雨滴和兩片樹葉的運動情況是完全相同的，這是因為它們在下落的過程中受到周圍空氣擾動的結(jié)果，但是，下落的雨滴、飛落的樹葉本質(zhì)上具有相同的共性。把各次要的因素去掉抽象出本質(zhì)的東西，這就是科學(xué)。記得一位諾貝爾物理學(xué)獎獲得者曾經(jīng)說過“只有從實際抽象出來的才是科學(xué)的，只有科學(xué)的才是最聯(lián)系實際的”。 掌握內(nèi)容： 第一要認(rèn)識什么是自由落體運動和豎直上拋運動。因為自由落體運動和豎直上拋運動都屬于勻變速直線運動，因此，第二要掌握自由落體運動和豎直上拋運動的特點和規(guī)律，并能把勻變速直線運動的規(guī)律遷移到解決自由落體運動和豎直上拋運動的問題中。 知識要點： 一、自由落體運動。 1、什么是自由落體運動。 任何一個物體在重力作用下下落時都會受到空氣阻力的作用，從而使運動情況變的復(fù)雜。若想辦法排除空氣阻力的影響（如：改變物體形狀和大小，也可以把下落的物體置于真空的環(huán)境之中），讓物體下落時之受重力的作用，那么物體的下落運動就是自由落體運動。 物體只在重力作用下，從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動。 2、自由落體運動的特點。 從自由落體運動的定義出發(fā)，顯然自由落體運動是初速度為零的直線運動；因為下落物體只受重力的作用，而對于每一個物體它所受的重力在地面附近是恒定不變的，因此它在下落過程中的加速度也是保持恒定的。而且，對不同的物體在同一個地點下落時的加速度也是相同的。關(guān)于這一點各種實驗都可以證明，如課本上介紹的“牛頓管實驗”以及同學(xué)們會做的打點計時器的實驗等。綜上所述，自由落體運動是初速度為零的豎直向下的勻加速直線運動。 二、自由落體加速度。 1、在同一地點，一切物體在自由落體運動中加速度都相同。這個加速度叫自由落體加速度。因為這個加速度是在重力作用下產(chǎn)生的，所以自由落體加速度也叫做重力加速度。通常不用“a”表示，而用符號“g”來表示自由落體加速度。 2、重力加速度的大小和方向。 同學(xué)們可以參看課本或其他讀物就會發(fā)現(xiàn)在不同的地點自由落體加速度一般是不一樣的。如：廣州的自由落體加速度是9.788m/s2，杭州是9.793m/s2，上海是9.794m/s2，華盛頓是9.801m/s2，北京是9.80122m/s2，巴黎是9.809m/s2，莫斯科是9.816m/s2。即使在同一位置在不同的高度加速度的值也是不一樣的。如在北京海拔4km時自由落體加速度是9.789m/s2，海拔8km時是9.777m/s2，海拔12km時是9.765m/s2，海拔16km時是9.752m/s2，海拔20km時是9.740m/s2。 盡管在地球上不同的地點和不同的高度自由落體加速度的值一般都不相同，但從以上數(shù)據(jù)不難看出在精度要求不高的情況下可以近似地認(rèn)為在地面附近（不管什么地點和有限的高度內(nèi)）的自由落體加速度的值為：g = 9.765m/s2。在粗略的計算中有時也可以認(rèn)為重力加速度g = 10m/s2。重力加速度的方向總是豎直向下的。 三、自由落體運動的規(guī)律。 既然自由落體運動是初速度為零的豎直向下的勻加速直線運動。那么，勻變速直線運動的規(guī)律在自由落體運動中都是適用的。勻變速直線運動的規(guī)律可以用以下四個公式來概括： （1） （2） （3） （4） 對于自由落體運動來說：初速度v0 = 0，加速度a = g。因為落體運動都在豎直方向運動，所以物體的位移S改做高度h表示。那么，自由落體運動的規(guī)律就可以用以下四個公式概括： （5） （6） （7） （8） 四、豎直下拋運動。 1、物體只在重力作用下，初速度豎直向下的拋體運動叫豎直下拋運動。一切拋體運動并不是指拋的過程，而是指被拋的物體出手以后的運動。因此，一切拋體運動都是只在重力作用下的運動。不同的拋體運動（如：平拋運動、斜拋運動、豎直上拋運動以及下面將要講到的豎直上拋運動）的區(qū)別僅在于初速度的方向。初速度沿水平方向的是平拋運動，初速度向下的是豎直下拋運動……。 2、既然一切拋體運動都是在恒定重力作用下的運動，那么它也就具有恒定的加速度，屬于勻變速運動。因為重力的方向是向下的，加速度的方向也是向下的，對于豎直下拋運動加速度的方向與物體初速度的方向相同。所以，豎直下拋運動是沿豎直方向的勻加速直線運動。且加速度為g（= 9.8m/s2）。 3、豎直下拋運動的規(guī)律： 將豎直下拋運動與自由落體運動相比，區(qū)別之處僅在于豎直下拋運動有初速度（v0）。既然自由落體運動滿足以下規(guī)律： 那么，豎直下拋運動所遵循的規(guī)律應(yīng)是： （9） （10） （11） （12） 五、豎直上拋運動。 1、結(jié)合上面我們對豎直下拋運動的分析和研究，不難想象豎直上拋運動可以表述為：物體只在重力作用下，初速度豎直向上的拋體運動叫豎直上拋運動。自然它也是勻變速直線運動。這里應(yīng)該提醒大家的是豎直上拋運動的加速度與豎直下拋運動的加速度（包括大小和方向）是一樣的，是同一個加速度。由于初速度的方向向上，因此人們常說豎直上拋運動的加速度與運動的初速度是相反的（不是因為加速度反向，而是初速度的方向發(fā)生了改變而引起的）。那么，豎直上拋運動是沿豎直方向的勻減速直線運動。它的加速度加速度為g（= 9.8m/s2）。 2、豎直上拋運動的規(guī)律。 選定豎直向上的初速度方向為正方向，那么，加速度g的方向應(yīng)為負(fù)?？紤]到重力加速度g是一個特定的加速度不宜將g寫做－9.8m/s2，應(yīng)在公式中符號“g”的前面加一個負(fù)號。規(guī)律如下： （13） （14） （15） （16） 例：現(xiàn)將一個物體以30m/s的速度豎直上拋，若重力加速度取g = 10m/s2，試求1秒末，2秒末，3秒末，4秒末，5秒末，6秒末，7秒末物體的速度和所在的高度。 解這個題目直接套公式就可以了，如求速度用式13來求。 因為 將v0=30m/s，g = 10m/s2及t分別等于1，2，3，4，5，6，7代入公式就可得出需要的速度結(jié)果。 求高度用式14來求。 因為 將v0=30m/s，g = 10m/s2及t分別等于1，2，3，4，5，6，7代入公式就可得出需要的高度結(jié)果。現(xiàn)將結(jié)果例入下表： 每個時刻的速度： 符 號vt v0 v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7 速度（m/s） 30 20 10 0 －10 －20 －30 －40 每段時間的位移： 符 號ht h0 h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 高度（m） 0 25 40 45 40 25 0 －35 小結(jié)： ⑴ 結(jié)合兩個表的數(shù)值可以看出：vt = 0時，上拋的物體在最高點（45m）。 ⑵ vt 物體向上運動；vt 物體向下運動。 ⑶ ht = 0時物體返回拋出點。 ⑷ ht 說明物體在拋出點以上，ht 說明物體在拋出點以下。 豎直上拋運動的幾個特點： （1）物體上升到最大高度時的特點是vt = 0。由（15）式可知，物體上升的最大高度H滿足： （2）上升到最大高度所需要的時間滿足： 。 （3）物體返回拋出點時的特點是h = 0。該物體返回拋出點所用的時間可由（14）式求得： （4）將這個結(jié)論代入（13）式，可得物體返回拋出點時的速度： 這說明物體由拋出到返回拋出點所用的時間是上升段（或下降段）所用時間的二倍。也說明上升段與下降段所用的時間相等。返回拋出點時的速度與出速度大小相等方向相反。 （5）從前面兩個表對比可以看出豎直上拋的物體在通過同一位置時不管是上升還是下降物體的速率是相等的。 （6）豎直上拋運動由減速上升段和加速下降段組成，但由于豎直上拋運動的全過程中加速度的大小和方向均保持不變，所以豎直上拋運動的全過程可以看作是勻減速直線運動。