第2章 专题强化3 自由落体运动的两种典型情况和竖直上抛运动(练案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程物理必修第一册同步学习指导(人教版2019)

练案!!/" 第二章"专题强化/"自由落体运动的两种典型情况和竖直上抛运动 """ """""" """"" "" !"#$% 知识点一"多物体自由落体运动问题和非质点 的自由落体运动问题 !!!-.-1#山东济宁期末" 雨后!某人用高速相机拍 下一幅水滴下落的照片! 如图所示!其中第1滴水 刚要离开屋檐& 若滴水 的时间间隔相同!第!滴与第-滴水的实际间 距? ;! >!取重力加速度大小> ;!. >A:-!不 计空气阻力!则拍下照片的瞬间!图中第/滴 水的速度大小为 $""% )!- >A: *!/ >A: +!1 >A: ,!3 >A: "!下雨时雨水从屋檐滴落是 生活中常见的现象!如图 所示& 假设屋檐某一位置 每隔相同的时间无初速度滴落一滴雨滴!不计 空气阻力!雨滴可看成质点且处在无风的环境 中!则下列说法正确的是$题目涉及的雨滴都 已滴出且未落地% $""% )!相邻雨滴之间的距离保持不变 *!相邻雨滴的速度之差保持不变 +!相邻雨滴之间的距离越来越小 ,!相邻雨滴的速度之差越来越大 #!在离地面高2!- >处!手提-!- >长的绳子的上端!如图所示! 在绳子的上下两端各拴一小 球!放手后小球自由下落$绳子 的质量不计!球的大小可忽略! > ;!. >A: - %& 求+ $!%两小球落地的时间差/ $-%*球落地时)球的速度大小& 知识点二"竖直上抛运动 $!关于物体做竖直上抛运动!以下说法正确的是 $""% )!从抛出点上升到最高点的时间大于从最高 点下落到抛出点的时间 *!物体在上升过程中!速度和加速度都在减小 +!物体在最高点时速度为零!加速度也为零 ,!上升阶段做匀减速直线运动!下落阶段做 匀加速直线运动 %!从8;!3 >的塔顶以!. >A:的速度竖直上抛 一物体!不计空气阻力!>取!. >A:-& 求+ $!%物体离地面的最大高度D/ $-%落到地面的时间/ $/%物体落地时的速度大小 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! & *((#* &'()% &!!多选"某物体以/. >A:的初速度竖直上抛!不 计空气阻力!>取!. >A:-& 3 :内物体的$""% )!路程为53 > *!位移大小为-3 >!方向向上 +!速度改变量的大小为!. >A: ,!平均速度大小为!/ >A:!方向向上 '!若一物体从某星球表面某 处竖直向上抛出$不计气 体阻力%时的1=5图像如 图所示!则 $""% )!该物体被抛出时的初 速度大小为4 >A: *!星球表面的重力加速度大小为0!4 >A:- +!该物体上升的时间为!. : ,!该物体落到星球表面时的速度大小为!5 >A: (!如图!篮球架下的运动员原 地垂直起跳扣篮!离地后重 心上升的最大高度为8& 上 升第一个8 1 所用的时间为5 ! ! 上升第四个8 1 所用的时间为 5 - & 不计空气阻力!则5- 5 ! 满足 $""% )!! 8 5 - 5 ! 8- *!- 8 5 - 5 ! 8/ +!/ 8 5 - 5 ! 81 ,!1 8 5 - 5 ! 83 )!!-.-1#西安高一检测" 某科技馆中有一个展 品!该展品放在较暗处& 有一个不断均匀滴水的 龙头$刚滴出的水滴速 度为零!即图中(点%! 在平行光源的照射下! 可以观察到一种奇特的 现象+只要耐心地缓慢调节水滴下落的时间间 隔!在适当的情况下!看到的水滴好像都静止 在各自固定的位置不动$如图中('0'$'%所 示!右边数值的单位是%>%& 要想出现这一现 象!所用光源应满足的条件是$>取!. >A:-% $""% )!普通白炽灯光源即可 *!只要是频闪光源即可 +!频闪发光!频闪间隔时间只能取约为.!!1 : ,!频闪发光!频闪间隔时间可能约为.!!1 : !*!在杭州亚运会女子十米台跳水决赛中!运动 员全红婵在最后一跳上演逆袭!以出色的表 现夺得冠军& 图甲为全红婵比赛时的情景! 假设她以1 >A:的初速度从跳台向上跃起! 到最高点后自由下落!入水后以!4 >A:- 的 加速度向下做匀减速运动!速度减为零后立 即上浮& 将全红婵视为质点!起跳过程可视 为竖直上抛运动!运动轨迹如图乙所示!8; !. >!重力加速度>取!. >A:-!不计空气阻 力!求+ $!%全红婵在跳台上起跳后上升的最大高度 $相对于跳台%/ $-%全红婵运动至跳台下方! >处时的速度 大小/ $/%全红婵从起跳到水下最低处的位移 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! & *))** 0-故选D。 体上升阶段加速度方向与速度方向相反,物体做匀减速直线 10 运动,下落阶段加速度方向与速度方向相反,物体做匀加速直 例5:BD 距抛出点10m的位置可能在抛出点上方,也可能在抛 线运动,故D正确 #g*d,解得=(2+^过 出点下方,取x.=10m时,x.=n1- 5.(1)20m (2)3s(3)20m/s 解析:(1)物体上升过程做匀减速直线运动,上升到最高点时, 2)s.=(2-v2)s,取x=-10m时,.=nt'-r”,解得 有0-n=-2gh',代入数据,解得h'=5m. 1.'=(2+v6)s,'=(2-6)s.因为时间不能为负值,所以将 则物体离地面的最大高度h=HM+h'=20m。 (2)以竖直向上为正方向,则有-H=r1- 21_ 1'舍去,B.D正确。 例6:AD 根据自由落体公式v.=v2gh=6m/s.故A正确;下 代入数据,解得1=3s(1=-1s舍去)。 落的时间,=2 (3)根据公式,可得落地速度t=v-g=-20m/s. 负号表示方向竖直向下。 30_) g 10m/s 故B错误;弹起的速度r。=/②gh.=1m/s.手机与地面撞击 上升的最大高度。,-2(300)=45m,物体{ 过程中,速度的变化量为Av=-1m/s-6m/s=-7m/s.故 C错误;手机与地面撞击过程中,加速度为a-Ar--17.5 从最高点自由下落2s的高度-6- 10.mx(2s)=20m.运动过程如图所示,则总$ m/s,负号表示方向向上,大小为17.5m/s},故D正确。故选 AD。 路程为65m,A正确;5s末物体离抛出点的高度为h.-h。= 45m-20m=25m.即位移大小为25m.方向竖直向上.B正 练案[13] 确;5s末物体的速度大小r=gt=10m/s3x2s=20m/s,方 向竖直向下,取竖直向上为正方向,则速度改变量Ar=(-) 1. A 设滴水间隔为7.据题意可得L=士8(37)*-1g(27). -v。=(-20m/s)-30m/s=-50m/s,即速度改变量的大小 解得T=0.2s.则第3滴水的速度大小v=gT=10x0.2m/s -2m/s.故A正确,B.C.D错误。 25m_5m/s,方向竖直向上.D错误。 2.B 相邻雨滴均做自由落体运动,设后滴落的雨滴运动的时间 5 为1.先滴落的雨滴运动时间为1+Ar,则两雨滴的距离Ax= 7.A 由x-t图像可知,物体上升的最大高度为20m.上升时间 &&(t+A)-士gt=gu△+28Ar,可知Ax随时间增长越 为5s,由h-t*得g=1.6m/s,故B.C错误。由r=gt得 来越大,故A、C错误;两雨滴的速度之差Ar=g(1+Ai)-gt= ra=vo=8m/s.故A正确、D错误 gA,为一个定值,故B正确,D错误。 8.C 运动员做竖直上抛运动,其上升阶段可看作反方向的自由 3.(1)0.2s(2)10m/s 解析:(1)设B球落地所需时间为4.,A球落地所需时间为1. 落体运动,由b-t可知= 由h,=,{得B球落地时间为 /2 2x 2x(7.2-2.2) 1 s=1s 正确。 由h=1g{得A球落地时间为 9.D 根据自由落体运动规律的推论可知,水滴从A→B,从B一 2h2 2x7.2=1.28 C和从C→D的所用时间相等,均设为1,则有-gr}=10cm, :=g。 10 解得1~0.14s。由题意可知,光源不可能为持续光源,必须为 所以两小球落地的时间差为 频闪光源,这样才能使每次频闪时刚好有水滴运动至A、B、C △=-1.=0.2s。 D四个位置,根据运动的周期性可知频闪的时间间隔应为:的 (2)当B球落地时,A球的速度与B球的速度相等。 正整数倍,故选D 即t.==gt.=10x1m/s=10m/s。 10.(1)0.8m(2)6m/s(3)16m 位移方向竖直向下 4.D 坚直上抛运动的上升阶段和下降阶段物体加速度相等,位 解析:(1)设全红蝉在跳台上起跳后上升的最大高度为h 移大小相等,前者末速度为0,后者初速度为0.则从抛出点上 升到最高点的时间等于从最高点下落到抛出点的时间,故A 错误;物体在上升过程中,速度减小,加速度恒为g,故B错 (2)由全红婵从最高处自由下落,可知n?=2g(h.+h。) 误;物体到达最高点时,速度为零,加速度为g,故C错误;物 解得v.=6m/s。 -273- (3)设全红婵刚入水时速度大小为n,入水后下降的高度为 4s内位移大小均为0.5m.C错误;第3s内和第4s内加速度 h,根据题意,全红婵在空中自由下落v}=2g(h.+H) 均为-1m/s.D错误 入水后=2ah. 3.D 在2~6s,物体A位置坐标不变,保持静止,即停止了4s, 从起跳到水下最低处的位移x=H+h 故A错误;x-1图像的斜率表示速度,故A物体先做匀速直 代入数据,联立解得x=16m 线运动,后静止,最后又做匀速直线运动,故B错误;1=8s时 且位移方向整直向下。 的交点表明两物体在距A的出发点60m处相遇,故C错误 根据图像知,两物体开始时相距100m,速度方向相反,是相向 专题强化4 运动学图像 运动,故D正确。 例1:CD x-1图像斜率表示速度,则可知4.时刻乙车速度大于 4.BD 匀速直线运动的速度保持不变,而题图(1)中甲物体的 甲车速度,故A错误;由两图线可知,开始时甲车在乙车前面, 速度大小和方向周期性变化,则甲做的不是匀速直线运动;题 1.时刻两车相遇,可得0到4,时间内乙车比甲车多走了一段 图(2)中乙物体的加速度大小和方向周期性变化,乙做的不是 距离;,和么。时刻两车分别处在同一位置,其间两车均做直线 匀加速直线运动,故A错误;0~6s内,甲、乙的位移都为零 运动,所走过的路程相等;在4.到1.时间内,两图线有斜率相 都回到出发点,都做往复运动,故B正瑜;根据题图(1)(2)可 等的某一时刻,即该时刻两车速度相等,故C.D正确,B错误 知,3;末甲回到出发点,乙的位移最大,此时甲、乙两物体不 例2:CD 在r-.图像中,某一点代表此时刻的瞬时速度,从题 是相距最近,故C错误;(=2s时,甲的位移为4m.乙的位移 图中可以看出在0~1.时间内,P质点的速度越来越大,故A 1:=-x2x4m=4m,甲、乙两物体相遇,故D正确。 错误;由于在;一!图像中,图线的切线斜率表示加速度,所以 零时刻P质点的速度虽然为零,但是斜率(即加速度)不为 5.AD“加速度的变化率”是指加速度的变化与所用时间的比 零,故B错误;在+一/图像中,图线与横轴围成的面积代表位 移,所以在0~1.时间内,P质点的位移大于0质点的位移,因 选项A正确;加速度的变化率为0是指加速度保持不变,如果 P.0两质点从同一地点由静止开始运动,则P质点在0质点 加速度为0,则物体做匀速直线运动,如果加速度不为0,则物 前面,根据--可知,在0~4.时间内,P质点的平均速度大 体做匀变速直线运动,而如图所示的a-:图像中加速度在变 于0质点的平均速度,故C.D正确 化.因此描述的不是匀变速直线运动,选项B错误;若加速度 例3:D v-1图像中面积表示位移,由于图线并非直线,则物体 与速度反方向,则物体做减速运动,如题图所示,加速度在减 小,但速度方向未知,因此物体的速度不一定在减小,选项C 错误;在a-:图像中图像与时间轴所围图形的面积表示物体 速度的变化量,则得在0~2:内速度变化量的大小Av-士x 可知,图像斜率:三 2 m/s=2a.解得a=0.5m/s},故B错 误:加速度方向与速度方向相同时物体做加速运动,相反时做 2x3m/s=3m/s,选项D正确。 误;由图丁可知函数关系式为-=51-5.即x=5r*-5t.由x= oa.对比可得,初速度t。=0.5n/s.a=0.5m/s,则 =r+at=(-5+10x3)m/s=25m/s.故D正确 物体的加速度a=1m/s,可知物体做匀加速直线运动,故A. 练案[14] B.C正确,D错误 7.D 根据匀变速直线运动位移与速度关系r^-v。}=2ax得 1.D 位移一时间图像表示直线运动的规律,而不是运动的轨 -2ax+r”,则r*-x图像的斜率表示2a,结合题中图像有 迹,物体在0~1;做变速直线运动,故A错误;在1~2s内的 B-A.D 21 正确。 △-4-0 2m/s=-4m/s.均为负值,方向相同,故B 8.C 在0-1s内,a.=1m/s,物体从静止开始沿正方向做匀 加速运动,v-1图像是一条直线,1s末速度v.=a.!=1m/s. 错误;由图像可知,在1~2s内物体做匀速直线运动,故加选 度大小为0,故C错误;由图像可知,在0~3s内的总位移为 在1~2s内,a:=-1m/;{,物体将仍沿正方向运动,但要减 -4m-0=-4m.故D正确。 速,2s末速度v.=r.+a.t=0.2-3s内重复0-1s内的运动 情况,3~4s内重复1~2s内的运动情况,综上所述,正确的 2.B0~2s内物体的位移x.-(1+2)x1 m=1.5m.则平均 2 图像为题图C.故C项正确,A、B、D三项错误 9.B x-1图像和v-!图像均只能表示物体的直线运动,A错 误;x-1图像中图线的斜率表示物体的速度,故4.时刻t.> r..B正确;v-1图像中图线与时间轴所围图形的面积表示物 _ 体位移的大小,故在0~1。时间内,物体3和4的位移大小不 -274-