2018_2019學(xué)年高中物理第一章拋體運動學(xué)案（打包8套）粵教版必修2.zip

2018_2019學(xué)年高中物理第一章拋體運動學(xué)案（打包8套）粵教版必修2.zip,2018,_2019,學(xué)年,高中物理,第一章,運動學(xué),打包,粵教版,必修 第三節(jié)　豎直方向的拋體運動 知識目標(biāo) 核心素養(yǎng) 1.理解豎直上拋運動和豎直下拋運動的規(guī)律，并能利用所學(xué)規(guī)律解決相關(guān)問題. 2.能用運動的合成與分解的方法研究豎直上拋運動和豎直下拋運動. 3.會用分段法和整體法研究豎直上拋運動. 1.通過對豎直上拋運動和豎直下拋運動的分析，進一步掌握勻變速直線運動的特點. 2.能用合成和分解的思想分析兩種運動，體會豎直上拋運動的對稱性. 一、豎直下拋運動 1．定義：把物體以一定的初速度v0沿著豎直方向向下拋出，僅在重力作用下物體所做的運動． 2．性質(zhì)：初速度不為零，加速度a＝g的勻加速直線運動． 3．規(guī)律 (1)速度公式：vt＝v0＋gt. (2)位移公式：s＝v0t＋gt2. (3)位移、速度與加速度的關(guān)系v－v＝2gs. 二、豎直上拋運動 1．定義：把物體以一定的初速度v0沿著豎直方向向上拋出，僅在重力作用下物體所做的運動． 2．性質(zhì)：初速度向上，加速度a＝g的勻變速直線運動． 3．研究方法 分段法具有對稱性． 4．規(guī)律 (1)速度公式 (2)位移公式 (3)上升到最高點，所用時間t＝. (4)上升的最大高度：h＝. 1．判斷下列說法的正誤． (1)從正在上升的熱氣球上脫落的物體做自由落體運動．(×) (2)物體做豎直上拋運動時，上升過程中速度、加速度都在減?。?×) (3)下拋時要給物體一定的作用力，因此豎直下拋運動的加速度大于重力加速度．(×) 2．質(zhì)量為2 kg的物體以10 m/s的初速度從距離地面15 m處豎直下拋，g取10 m/s2，則物體經(jīng)過________ s到達地面，物體到達地面的速度為________ m/s. 答案　1　20 解析　根據(jù)s＝v0t＋gt2可知t＝1 s， 由vt＝v0＋gt可知vt＝20 m/s. 或根據(jù)vt2－v02＝2gs得vt＝＝20 m/s. 一、豎直下拋運動 在無風(fēng)的雨天，水滴從房檐滴落，不計空氣阻力，試問： (1)水滴從離開房檐開始做什么運動？經(jīng)過2 m高的窗口的運動是不是豎直下拋運動？ (2)做豎直下拋運動的物體在相等時間內(nèi)速度的變化量相等嗎？ (3)從運動的合成與分解看，豎直下拋運動可以看作在同一直線上哪兩個分運動的合運動？ 答案　(1)自由落體　是 (2)相等 (3)自由落體運動和豎直向下的勻速直線運動 1．做豎直下拋運動的條件 (1)具有豎直向下的初速度． (2)只受重力作用． 2．規(guī)律：豎直下拋運動是初速度v0向下，加速度為g的勻加速直線運動，其規(guī)律如下： (1)vt＝v0＋gt. (2)s＝v0t＋gt2. (3)vt2－v02＝2gs. 3．用運動的合成與分解分析豎直下拋運動 從運動的合成角度看，豎直下拋運動可以看成是自由落體運動和豎直向下的勻速直線運動的合運動． 例1　(多選)關(guān)于豎直下拋運動，下列說法正確的是(　　) A．豎直下拋運動是勻變速直線運動，其加速度為重力加速度g B．豎直向下投擲的悠悠球的運動是豎直下拋運動 C．豎直下拋運動可以看作自由落體運動和勻速直線運動兩個分運動的合運動 D．物體在空氣中下落一段時間后，物體的運動可看作豎直下拋運動 答案　AC 解析　豎直下拋運動的物體只受重力作用，其加速度為重力加速度g，是勻變速直線運動，故A正確．豎直向下投擲的悠悠球的運動雖然具有向下的初速度，但由于有線繞在悠悠球上，悠悠球不只受重力作用，故B錯誤．豎直下拋運動可以看作豎直方向的自由落體運動和沿初速度方向的勻速直線運動兩個分運動的合運動，故C正確．如果物體在空氣中下落受空氣阻力作用，則物體的運動不是豎直下拋運動，D錯誤． 例2　一人站在30 m高的樓頂豎直向下投石塊，假設(shè)石塊出手時的位置靠近樓頂，石塊到達地面所用的時間為2 s，不計空氣阻力(g取10 m/s2)，求： (1)石塊出手時速度的大?。? (2)石塊到達地面時速度的大小． 答案　(1)5 m/s　(2)25 m/s 解析　(1)由題意知s＝30 m，t＝2 s， 由位移公式s＝v0t＋gt2 得v0＝－gt＝5 m/s. (2)由速度公式vt＝v0＋gt， 得石塊落地時速度的大小為 vt＝(5＋10×2) m/s＝25 m/s. 二、豎直上拋運動 1．給一紙片一個豎直向上的初速度，則紙片做的是豎直上拋運動嗎？為什么？ 答案　不是．因為紙片除受重力外還受不能忽略的空氣阻力． 2．從運動合成的角度看，豎直上拋運動可以看作在同一直線上哪兩個分運動的合運動？ 答案　自由落體運動和豎直向上的勻速直線運動． 1．處理豎直上拋運動問題的思路和方法 (1)分段法 豎直上拋運動可分為上升階段和下降階段． ①上升過程是初速度為v0、加速度為a＝g的勻減速直線運動(以向上為正方向，不考慮空氣阻力)： vt＝v0－gt，s＝v0t－gt2. ②下降過程是自由落體運動(以向下為正方向，不考慮空氣阻力)： vt＝gt′，s′＝gt′2. (2)整體法 ①將全過程看作是初速度為v0、加速度為a＝g的勻變速直線運動，用勻變速直線運動規(guī)律進行計算(以向上為正方向)：vt＝v0－gt，s＝v0t－gt2. ②若vt>0，則物體在上升；vt<0，則物體在下降．s>0，物體在拋出點上方；s<0，物體在拋出點下方． (3)利用豎直上拋運動的v－t圖象，如圖1所示． 圖1 2．豎直上拋運動的對稱性 (1)速度對稱性：上升和下降經(jīng)過同一位置時，速度等大反向，即v上＝v下． (2)時間對稱性：上升和下降經(jīng)過同一豎直距離所用時間相等，即t上＝t下． (3)過程對稱性：從拋出點拋出到回到拋出點，上升階段為勻減速到速度為零的過程，下降階段為自由落體運動，上升階段可看作下降階段的逆過程． 例3　(多選)關(guān)于豎直上拋運動，以初速度方向為正方向，下列說法正確的是(　　) A．從上升到下降的整個過程中，加速度保持不變 B．到達最高點時速度為零，物體處于靜止?fàn)顟B(tài) C．落回拋出點時的速度與初速度相同 D．在落回拋出點以前，物體的位移方向始終相同 答案　AD 解析　豎直上拋的物體，其加速度總等于重力加速度，A正確；在最高點速度為零，但加速度不為零，物體不是處于靜止?fàn)顟B(tài)，B錯誤；速度是矢量，落回拋出點時速度方向與初速度方向相反，C錯誤；在落回拋出點以前，物體的位移方向始終向上，D正確． 例4　在離地面15 m的高處，以10 m/s的初速度豎直上拋一小球，求小球落地時的速度大小和小球從拋出到落地所用的時間．(忽略空氣阻力的影響，取重力加速度g＝10 m/s2 ) 答案　20 m/s　3 s 解析　解法一　(分段法)：取豎直向上的初速度方向為正方向．小球從豎直拋出到落地經(jīng)歷兩個過程：上升過程和下落過程．上升過程的時間t1＝＝ s＝1 s，上升的高度s1＝＝ m＝5 m；下落的總高度s2＝15 m＋5 m＝20 m，自由下落的時間t2＝＝ s＝2 s 小球落回地面經(jīng)歷的總時間t＝t1＋t2＝1 s＋2 s＝3 s 小球落回地面時的速度方向豎直向下，為負(fù)方向 vt＝－＝－ m/s＝－20 m/s. 解法二　(全程法)：將小球豎直上拋運動的整個過程作為一個整體，取初速度的方向即豎直向上的方向作為正方向，加速度為重力加速度，方向豎直向下，所以a＝－g.已知v0＝10 m/s，s＝－15 m 小球落地時的速度vt＝±＝± m/s＝±20 m/s 由于小球落地時的速度方向豎直向下，所以取vt＝－20 m/s 小球從拋出到落地所用時間t＝＝ s＝3 s. 1．(豎直下拋運動的理解)關(guān)于豎直下拋運動，下列說法正確的是(　　) A．從飛行中的轟炸機拋下的炸彈的運動是豎直下拋運動 B．從屋頂豎直向下拋出的鉛球的運動是豎直下拋運動 C．豎直下拋運動是一種特殊的非勻變速直線運動 D．某同學(xué)站在窗前將衣服豎直向下拋給伙伴，他認(rèn)為衣服的運動是豎直下拋運動 答案　B 解析　從轟炸機上拋下的炸彈具有水平初速度，不是豎直下拋運動，故A錯；衣服向下運動時所受空氣阻力太大，與其重力相比不可忽略，其運動不是豎直下拋運動，故D錯；從屋頂豎直向下拋出的鉛球具有豎直向下的初速度且其所受空氣阻力可以忽略，其運動可以看作豎直下拋運動，故B正確；做豎直下拋運動的物體僅受重力作用，其加速度為重力加速度g，是勻加速直線運動，故C錯． 2．(豎直下拋規(guī)律的應(yīng)用)做豎直下拋運動的物體，第9 s內(nèi)和第4 s內(nèi)的位移之差為(g 取10 m/s2)(　　) A．5 m B．10 m C．25 m D.50 m 答案　D 解析　設(shè)下拋初速度為v0，第9 s內(nèi)的位移大小 s＝s9－s8＝(9v0＋g×92)－(8v0＋g×82)＝v0＋g，第4 s內(nèi)的位移大小 s′＝s4－s3＝(4v0＋g×42)－(3v0＋g×32) ＝v0＋g， 第9 s內(nèi)和第4 s內(nèi)的位移之差 Δs＝s－s′＝g－g＝5g＝50 m．D正確． 3．(豎直上拋運動的理解)關(guān)于豎直上拋運動，下列說法中正確的是(　　) A．將物體以一定初速度豎直向上拋出，且不計空氣阻力，則物體的運動為豎直上拋運動 B．做豎直上拋運動的物體，其加速度與物體重力有關(guān)，重力越大的物體，加速度越小 C．豎直上拋運動只包括上升階段 D．豎直上拋運動其速度和加速度的方向都可以改變 答案　A 解析　豎直上拋運動是初速度向上，只在重力作用下的運動，加速度為g，所以將物體以一定初速度豎直向上拋出，且不計空氣阻力，則物體的運動為豎直上拋運動，故A正確；豎直上拋運動是初速度向上，只在重力作用下的運動，加速度為g，加速度與物體重力無關(guān)，故B、C錯誤；豎直上拋運動速度方向會改變，加速度的方向始終向下，D錯誤． 4．(豎直上拋運動的分析與計算)從高出地面15 m的位置豎直向上拋出一個小球，它上升5 m后回落，最后到達地面．不計空氣阻力．重力加速度g＝10 m/s2.求： (1)小球拋出的初速度大?。? (2)從拋出到落地過程的平均速度． 答案　(1)10 m/s　(2)5 m/s，方向豎直向下 解析　(1)由速度－位移公式得： v02＝2gs 所以v0＝＝10 m/s，方向豎直向上． (2)由速度－位移公式得： vt2＝2g(15 m＋s) 所以落地速度大小為vt＝20 m/s(方向豎直向下) 所以全程平均速度為＝＝－5 m/s， 負(fù)號表示方向豎直向下． 一、選擇題 考點一　對豎直方向拋體運動的理解 1．關(guān)于豎直下拋運動，下列說法正確的是(　　) A．下落過程是加速運動，加速度越來越大 B．下落過程是勻速直線運動 C．在下拋時，由于給物體一定的作用力，所以在下落過程中的加速度大于重力加速度 D．下落過程中物體的運動是勻變速直線運動 答案　D 解析　豎直下拋運動中，物體具有一個豎直向下的初速度，在運動過程中，只受重力的作用，故物體做勻變速直線運動，D正確． 2．鋼球自地面做豎直上拋運動后又落回地面，則(　　) A．上升過程中，加速度方向向上，速度方向向上，相對于拋出點的位移方向向上 B．下落過程中，加速度方向向下，速度方向向下，相對于拋出點的位移方向向下 C．在最高點，加速度大小為零，速度大小為零 D．到達最高點后，加速度方向不變，速度方向改變 答案　D 解析　物體拋出后只受重力作用，加速度方向向下，大小恒定．落地前的位移相對于拋出點方向向上，A、B、C均錯，D對． 3．將一物體以某一初速度豎直上拋，下圖中能反映物體在整個過程中速率v與時間t的關(guān)系的是(不計空氣阻力)(　　) 答案　B 解析　做豎直上拋運動的物體在上升過程中做勻減速直線運動，下降過程做自由落體運動，其加速度均為g，只有B符合題意． 4．(多選)在同一高度將質(zhì)量相等的兩球A、B以大小相等的初速度分別豎直上拋和豎直下拋，則下列說法中正確的是(　　) A．A、B落地時位移相同 B．在運動過程中，A、B的加速度相同 C．A、B落地時速度相同 D．在整個運動過程中，A、B的速度變化量相同 答案　ABC 解析　兩個小球的初位置和末位置都相同，故兩個球落地時位移相同，故A正確；在運動過程中，A、B的加速度相同，均為g，故B正確；根據(jù)勻變速運動的規(guī)律知C正確；設(shè)向上為正，A球的速度變化量為－v－v0，B球的速度變化量為v－v0，故D錯誤． 考點二　豎直方向拋體運動的有關(guān)計算 5．從地面以大小為v1的初速度豎直向上拋出一個皮球，經(jīng)過時間t皮球落回地面，落地時皮球的速度大小為v2.皮球在運動過程中受到的空氣阻力忽略不計，重力加速度大小為g.下面給出時間t的四個表達式中只有一個是合理的，你可能不會求解t，但是你可以通過一定的物理分析，對下列表達式的合理性做出判斷．根據(jù)你的判斷，t的合理表達式應(yīng)為(　　) A．t＝ B．t＝ C．t＝ D．t＝ 答案　A 6．一個人站在樓頂豎直向下拋出一物塊．已知物塊離開手的速度是1.0 m/s，物塊在最后1 s內(nèi)通過的路程是整個樓高的，假設(shè)物塊離開手的位置靠近樓頂，不計空氣阻力，則整座樓的高度為(g取10 m/s2)(　　) A．18 m B．20 m C．22 m D．無法計算 答案　C 解析　設(shè)物塊落地時間為t，則樓高為s1＝v0t＋gt2，前(t－1 s)物塊下落的高度為s2＝v0(t－1 s)＋g(t－1 s)2，由題意可知，s1－s2＝s1，則v0t＋gt2－＝.代入v0＝1.0 m/s解得t＝2 s(t＝0.55 s不符合題意舍去)，所以樓高s1＝v0t＋gt2＝ m＝22 m．故C正確． 7．物體甲自由下落1 s后，將物體乙在甲釋放處以v0＝10 m/s豎直下拋，g取10 m/s2，不計空氣阻力，則在兩物體落地前有(　　) A．乙離甲越來越遠 B．乙離甲越來越近，最終超過甲 C．乙相對甲做加速運動 D．乙相對甲靜止 答案　D 解析　以物體甲開始下落時刻為初始時刻，則對甲有h甲＝gt2，對乙有h乙＝v0(t－1 s)＋g(t－1 s)2， 則h甲－h(huán)乙＝gt2－v0t＋v0－gt2＋gt－， 代入數(shù)值得h甲－h(huán)乙＝5 m，即兩物體的間距不變，它們保持相對靜止，故D正確． 8．一個從地面上豎直上拋的物體，它兩次經(jīng)過一個較低點A的時間間隔是5 s，兩次經(jīng)過一個較高點B的時間間隔是3 s，則A、B之間的距離是(g取10 m/s2)(　　) A．80 m B．40 m C．20 m D．初速度未知，無法確定 答案　C 解析　由題意知：從A到最高點的時間為 s，從B到最高點的時間為 s，因為sAB＝sA－sB，從最高點計算，所以sAB＝[×10×()2－×10×()2] m＝20 m. 9．(多選)把一個小球以20 m/s的初速度豎直向上拋出，若不計空氣阻力，g取10 m/s2，則小球到達距拋出點上方15 m高處的時間可能為(　　) A．1 s B．2 s C．3 s D．4 s 答案　AC 解析　豎直上拋運動的位移公式可以寫成： s＝v0t－gt2 整理得：gt2－v0t＋s＝0 代入數(shù)據(jù)解方程，得：t1＝1 s，t2＝3 s. 故A、C正確． 10．(多選)某升降機用繩子系著一個重物，以10 m/s的速度勻速豎直上升，當(dāng)?shù)竭_40 m高度時，繩子突然斷開，從繩子斷開到重物落地過程重物(不計空氣阻力，g取10 m/s2)(　　) A．距地面的最大高度為45 m B．在空中的運動時間為5 s C．落地速度的大小為10 m/s D．落地速度的大小為30 m/s 答案　AD 解析　繩子斷開后重物上升過程，根據(jù)速度位移關(guān)系公式，有：－v02＝2(－g)s，解得s＝＝ m＝5 m，故物體距離地面的最大高度為45 m，故A正確；根據(jù)位移時間關(guān)系公式，有：s＝v0t－gt2， 代入數(shù)據(jù)得：－40＝10t－×10×t2. 解得：t＝4 s(t＝－2 s不符合題意舍去)，故B錯誤；根據(jù)速度時間關(guān)系公式，有：v＝v0－gt＝－30 m/s，故C錯誤，D正確． 11．在離地高h處，沿豎直方向向上和向下拋出兩個小球，它們的初速度大小均為v，不計空氣阻力，兩球落地的時間差為(　　) A. B. C. D. 答案　A 解析　設(shè)落地速度為v′，規(guī)定向下為正方向， 則無論豎直向下還是豎直向上拋出都滿足 v′2－v2＝2gh 則v′＝， 所以落地時兩球的速度大小相等． 對于豎直上拋的小球運動時間為 t1＝＝， 對于豎直下拋的小球運動時間t2＝， 故兩球落地的時間差為：Δt＝t1－t2＝. 二、非選擇題 12．(豎直上拋運動)一個氫氣球以4 m/s2的加速度由靜止從地面豎直上升，10 s末從氣球中掉下一重物，此重物最高可上升到距地面多高處？此重物從氫氣球中掉下后，經(jīng)過多長時間落回地面？(忽略空氣阻力，g取10 m/s2) 答案　280 m　11.48 s 解析　向上加速階段： H1＝a1t12＝×4×102 m＝200 m，v1＝a1t1＝4×10 m/s＝40 m/s， 豎直上拋階段： H2＝＝80 m，t2＝＝4 s. 自由下落階段： H1＋H2＝gt32 t3＝＝ s≈7.48 s 所以，此重物距地面的最大高度 Hmax＝H1＋H2＝280 m 重物從掉下到落地的總時間 t＝t2＋t3＝11.48 s. 13．(豎直上拋運動)一物體做豎直上拋運動，它經(jīng)過拋出點上方0.4 m處時，速度是3 m/s，求它經(jīng)過拋出點下方0.4 m處時的速度．(g取10 m/s2) 答案　5 m/s，方向豎直向下 解析　解法一　分段法 上升過程：設(shè)到達拋出點上方0.4 m處時還能上升的高度為s1，則s1＝＝ m＝0.45 m. 下降過程：從最高點處下落到拋出點下方0.4 m處時，下落高度s2＝0.45 m＋2×0.4 m＝1.25 m，由vt2＝2gs2得 vt＝ m/s＝5 m/s，方向豎直向下． 解法二　整體法 設(shè)以向上的方向為正方向，距拋出點上方0.4 m處的速度為v0，距拋出點下方0.4 m處的速度為vt，物體在該過程中發(fā)生的位移s＝－0.4 m－0.4 m＝－0.8 m，運動中加速度a＝－g.由vt2－v02＝2as得vt2＝v02＋2as即vt＝±5 m/s，由于是下落，故vt＝－5 m/s，大小為5 m/s，方向豎直向下． 13