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2019人教版高中物理必修1《专题强化 竖直上抛运动》学案(含解析)

1、专题强化竖直上抛运动学科素养与目标要求物理观念:知道什么是竖直上抛运动,理解竖直上抛运动是匀变速直线运动科学思维:1.会分析竖直上抛运动的运动规律.2.会利用分段法或全程法求解竖直上抛运动的有关问题1竖直上抛运动将一个物体以某一初速度v0竖直向上抛出,抛出的物体只在重力作用下运动,这种运动就是竖直上抛运动2竖直上抛运动的运动性质(1)上升阶段:初速度v0向上,加速度为g,方向竖直向下,是匀减速直线运动(2)下降阶段:初速度为零、加速度为g,是自由落体运动(3)全过程可以看做是初速度为v0(竖直向上)、加速度为g(竖直向下)的匀变速直线运动3竖直上抛运动的运动规律通常取初速度v0的方向为正方向,

2、则ag.(1)速度公式:vv0gt.(2)位移公式:hv0tgt2.(3)位移和速度的关系式:v2v022gh.(4)上升的最大高度:H.(5)上升到最高点(即v0时)所需的时间:t.4竖直上抛运动的对称性(1)时间对称物体从某点上升到最高点和从最高点回到该点的时间相等,即t上t下(2)速率对称物体上升和下降通过同一位置时速度的大小相等、方向相反例1气球下挂一重物,以v010 m/s匀速上升,当到达离地面高175 m处时,悬挂重物的绳子突然断裂,那么重物经多长时间落到地面?落地速度多大?(空气阻力不计,g取10 m/s2)答案7 s60 m/s解析解法一分段法绳子断裂后,重物先匀减速上升,速度

3、减为零后,再匀加速下降重物上升阶段,时间t11 s,由v022gh1知,匀减速上升的高度h15 m重物下降阶段,下降距离Hh1175 m180 m设下落时间为t2,则Hgt22,故t2 6 s重物落地速度vgt260 m/s,总时间tt1t27 s解法二全程法取初速度方向为正方向重物全程位移hv0tgt2175 m可解得t17 s,t25 s(舍去)由vv0gt,得v60 m/s,负号表示方向竖直向下1分段法(1)上升过程:v00、ag的匀减速直线运动(2)下降过程:自由落体运动2全程法(1)整个过程:初速度v0向上、加速度g竖直向下的匀变速直线运动,应用规律vv0gt,hv0tgt2.(2)

4、正负号的含义v0表示物体上升,v0表示物体下降h0表示物体在抛出点上方,h0表示物体在抛出点下方针对训练1竖直上抛的物体,初速度为30 m/s,经过2.0 s、4.0 s,物体的位移分别是多大?通过的路程分别是多长?第2.0 s末、第4.0 s末的速度分别是多大?(g取10 m/s2,忽略空气阻力)答案见解析解析物体上升到最高点所用时间t3 s上升的最大高度H m45 m由xv0tgt2得当t12.0 st时,位移x2304.0 m104.02 m40 m,所以路程s245 m(4540) m50 m速度v2v0gt230 m/s104.0 m/s10 m/s,负号表示速度方向与初速度方向相反

5、例2(2019太和一中学情调研)不计空气阻力情形下将一物体以一定的初速度竖直上抛,从抛出至回到抛出点的时间为2t,若在物体上升的最大高度的一半处放置一水平挡板,仍将该物体以相同的初速度竖直上抛,物体撞击挡板前后的速度大小相等、方向相反,撞击所需时间不计,则这种情况下物体上升和下降的总时间约为()A0.2t B0.3tC0.5t D0.6t答案D解析竖直上抛时,物体从被抛出至回到抛出点的时间为2t,所以上升和下降的时间都为tv0gthgt2设上升到时,速度为v,上升和下降的总时间为tv02v22g由得vgt所以t(2)t0.6t,故选D.针对训练2一个从地面开始做竖直上抛运动的物体,它两次经过一

6、个较低点A的时间间隔是TA,两次经过一个较高点B的时间间隔是TB,则A、B两点之间的距离为()A.g(TA2TB2) B.g(TA2TB2)C.g(TA2TB2) D.g(TATB)答案A解析物体做竖直上抛运动两次经过同一点时,上升时间与下落时间相等,则从竖直上抛运动的最高点到点A的时间tA,从竖直上抛运动的最高点到点B的时间tB,则A、B两点的距离xgtA2gtB2g(TA2TB2).1(多选)某人在高层楼房的阳台上以20 m/s的速度竖直向上抛出一个石块,石块运动到离抛出点15 m处时,所经历的时间可能是(不计空气阻力,g取10 m/s2)()A1 s B2 s C3 s D(2) s答案

7、ACD解析取竖直向上为正方向,竖直上抛运动可以看成加速度为g的匀变速直线运动当石块运动到抛出点上方离抛出点15 m时,位移为x15 m,由xv0tgt2,解得t11 s,t23 s其中t11 s对应着石块上升过程中运动到离抛出点15 m处时所用的时间,而t23 s对应着从最高点下落时运动到离抛出点15 m处时所用的时间当石块运动到抛出点下方离抛出点15 m处时,位移为x15 m,由xv0tgt2,解得t3(2) s,t4(2) s(舍去)2(多选)某物体以30 m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力,g取10 m/s2,5 s内物体的()A路程为65 mB位移大小为25 m,方向竖直向上C速度改

8、变量的大小为10 m/sD平均速度大小为13 m/s,方向竖直向上答案AB解析初速度为v030 m/s,只需要t13 s即可上升到最高点,上升最大高度为h1gt1245 m,再自由落体t22 s时间,下降高度为h2gt2220 m,故路程为sh1h265 m,A项对;此时离抛出点高xh1h225 m,位移方向竖直向上,B项对;5 s末时速度为v5v0gt20 m/s,所以速度改变量大小为v|v5v1|50 m/s,C项错;平均速度为5 m/s,方向竖直向上,D项错3如图1所示,一同学从一高为H10 m的平台上竖直向上抛出一个可以看成质点的小球,小球的抛出点距离平台的高度为h00.8 m,小球抛

9、出后升高了h0.45 m到达最高点,最终小球落在地面上g10 m/s2,求:图1(1)小球抛出时的初速度大小v0;(2)小球从抛出到落到地面的过程中经历的时间t.答案(1)3 m/s(2)1.8 s解析(1)上升阶段,由0v022gh得:v03 m/s(2)设上升阶段经历的时间为t1,则:0v0gt1自由落体过程经历的时间为t2,则:h0hHgt22又tt1t2,联立解得:t1.8 s.4(2019太原五中阶段性检测)一颗子弹以40 m/s的速度从地面竖直向上射出.2 s后,再从同一位置竖直向上射出另一颗子弹,两颗子弹在离射出点60 m的高度相遇,求第二颗子弹射出时的初速度大小(不计空气阻力,

10、取g10 m/s2)答案35 m/s解析设第一颗子弹在射出t s后与第二颗子弹相遇,则:hv0tgt2t16 s或t22 s(舍)即第二颗子弹射出t4 s后与第一颗子弹相遇:hv0tgt2得v035 m/s.5一只气球以10 m/s的速度匀速竖直上升,某时刻在气球正下方距气球s06 m处有一小球以20 m/s的初速度竖直上抛,g取10 m/s2,不计小球受到的空气阻力(1)不考虑上方气球对小球运动的可能影响,求小球抛出后上升的最大高度和时间(2)小球能否追上气球?若追不上,说明理由;若能追上,需要多长时间?答案(1)20 m2 s(2)小球追不上气球,理由见解析解析(1)设小球上升的最大高度为h,时间为t,则h,解得h20 m,又t,解得t2 s.(2)设小球达到与气球速度相同时经过的时间是t1,则v气v小v0gt1,解得t11 s设在这段时间内气球上升的高度为x气,小球上升的高度为x小,则x气vt110 mx小v0t1gt1215 m由于x气6 mx小,所以小球追不上气球