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1、
專題2.4 自由落體運(yùn)動
?知識點(diǎn)撥
1、定義:物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動
2、特點(diǎn):V0=0,只受重力
3、性質(zhì):自由落體運(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動
4、自由落體運(yùn)動的規(guī)律
速度公式:vt=gt
位移公式:h=gt2
速度位移關(guān)系:vt2=2gh
【原型】自由落體運(yùn)動模型
甲物體從陽臺自由下落,已知物體在下落過程中最后2秒的位移是60m。(g=10m/s2)
(1)陽臺離地面的高度。
(2)最后1s的平均速度為多少。
(3)若甲釋放2s后,乙也從陽臺釋放,要甲、乙同時(shí)落地,需給乙多大的向下的初速度。
解析:設(shè)陽臺高度為H,最
2、后2s位移為h,下落到O點(diǎn)用時(shí)間是t1,從O點(diǎn)到落地用時(shí)為t2,在O點(diǎn)時(shí)速度為v,則
(1)由h=vt2+at22 ……………………………………………………(1)
得………………………………………………………(2)
又v=gt1……………………………………………………………(3)
t總=t1+t2…………………………………………………………(4)
H=gt總2=80m……………………………………………………(5)
★點(diǎn)評:對于勻變速直線運(yùn)動規(guī)律來說,自由落體運(yùn)動是勻變速直線運(yùn)動的一種特殊情況,勻變速直線運(yùn)動的基本公式和推論在求解自由落體運(yùn)動問題時(shí)可以靈活運(yùn)用。
3、
變型1、條狀物體的自由落體運(yùn)動問題
【延伸1】如圖所示,輕桿BC用細(xì)繩AB懸掛,桿與繩的全長AC為9.4m,一同學(xué)在C點(diǎn)的正下方D點(diǎn)水平觀察,CD距離為0.4m。由靜止釋放輕繩和輕桿,讓其做自由落體運(yùn)動,已知細(xì)繩從他的眼前通過的時(shí)間為0.4s,且細(xì)繩下落的過程中始終保持豎直,取g=10m/s2。求輕桿的長度為多少?
變型2、條狀物體空中相遇問題
【延伸2】如圖所示,A、B兩棒長均為L=1m,A的下端和B的上端相距s=20m.若A、B同時(shí)運(yùn)動,A做自由落體運(yùn)動,B做豎直上拋運(yùn)動,初速度v0=40m/s.求:(g=10m/s2)
(1)A、B兩棒何時(shí)相遇。
(2)
4、A、B兩棒從相遇到分離所需的時(shí)間。
解析:(1)以A為參考系,B以v0向上勻速運(yùn)動,在相遇的過程中,B的位移為s,根據(jù)勻速直線運(yùn)動的公式得:
t==0.5s………………………………………………………(1)
(2)從相遇開始到分離所需時(shí)間,以A為參考系,B的位移為2L,根據(jù)勻速直線運(yùn)動的公式得,
△t==0.05s…………………………………………………(2)
★點(diǎn)評:這一類型的問題把自由落體運(yùn)動和相對運(yùn)動進(jìn)行綜合考查,綜合性較強(qiáng)。
變型3、多個物體的自由落體運(yùn)動問題
【延伸3】利用水滴下落可以測出重力加速度g,調(diào)節(jié)水龍頭,讓水一滴一滴地流出,在水龍頭的正下方放一個盤子,調(diào)整
5、盤子的高度,使一個水滴碰到盤子時(shí),恰好有一滴從水龍頭開始下落,而空中還有一個正在下落中的水滴,測出水龍頭到盤子的距離為h,再從第一滴離開水龍頭開始計(jì)時(shí),到第N滴落至盤中,測出共用時(shí)間為t,求
(1) 當(dāng)?shù)谝坏温涞奖P子時(shí),第二滴水滴離開水龍頭的距離為多少?
(2) 兩滴水間的時(shí)間間隔是多少?
(3) 重力加速度g是多大?
變型4、自由落體的實(shí)際應(yīng)用
【延伸4】用圖所示的方法可以測出一個人的反應(yīng)時(shí)間,設(shè)直尺從開始自由下落,到直尺被受測者抓住,直尺下落的距離h,受測者的反應(yīng)時(shí)間為t,則下列說法正確的是( )
A.∝h B. t∝ C.t∝
6、 D.t∝h2
解析:根據(jù)題意分析,直尺下落可看做自由落體運(yùn)動,由自由落體運(yùn)動公式
解得:
所以
故C正確。
?跟蹤練習(xí):
1.一個小石塊從空中點(diǎn)自由落下,先后經(jīng)過點(diǎn)和點(diǎn).已知它經(jīng)過點(diǎn)時(shí)的速度為,經(jīng)過點(diǎn)時(shí)的速度為.忽略空氣阻力的影響,則段與段位移之比為()
A. B. C. D.
2.石塊A自塔頂自由落下高度為m時(shí),石塊B自離塔頂n處(在塔的下方)自由下落,兩石塊同時(shí)落地,則塔高為( )
A. m+n B. C. D.
3.質(zhì)量為m 的物體從高為h 處自由下落,開始的用時(shí)為t,則
A.物體的落地時(shí)間為
B.物體的落地
7、時(shí)間為3t
C.物體的落地速度為
D.物體的落地速度為
4.一物體從高H處自由下落,當(dāng)它運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)所用的時(shí)間恰好為整個過程時(shí)間的一半,不計(jì)空氣阻力,則P點(diǎn)離地面的高度為( )
A.B.C.D.
5.在高為h的電梯的頂部,有一個小型電磁鐵吸附著一個小球,若在電梯靜止時(shí)切斷電磁鐵電源小球由頂部自由下落到底部所用時(shí)間為t1;若電梯以速度v勻速上升時(shí)切斷電磁鐵電源,小球由電梯頂部下落到底部所用時(shí)間為t2,不考慮空氣的阻力,則()
A. t1>t2 B. C. D.無法確定t1與t2的大小關(guān)系
6.(多選)如圖所示,小球從豎直磚墻某位置由靜止釋放,用頻閃照相機(jī)在同一
8、底片上多次曝光,得到了圖中、、、、所示的每次曝光的小球位置.連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔均為,每塊磚厚度為.根據(jù)圖中的信息,下列判斷正確的是()
A.能判定小球做勻變速直線運(yùn)動
B.能判定位置“”是小球釋放的初始位置
C.能求出小球在位置“”的速度為
D.能求出小球下落的加速度為
7.將巨型娛樂器械由升降機(jī)送到離地面100m的高處,然后讓座艙自由落下。落到離地面20 m高時(shí),制動系統(tǒng)開始啟動,使座艙均勻減速,到達(dá)地面時(shí)剛好停下。試求:
(1)此過程中的最大速度是多少?
(2)當(dāng)座艙落到離地面15m的位置時(shí)的加速度?
(3)整個過程下落的總時(shí)間是多少?
8.一礦井深45米,在井
9、口每隔一定時(shí)間自由落下一個小球,當(dāng)?shù)?個小球從井口開始下落時(shí),第一個小球恰好落至井底,不計(jì)空氣阻力。問:()
(1)相鄰兩個小球下落的時(shí)間間隔是多少?
(2)這時(shí)第3個小球和第5個小球相距多遠(yuǎn)?
9.一個小鋼球從125m高處自由落下,求小球落地所用的時(shí)間?如果每隔一段相等的時(shí)間就自由落下一個相同的小鋼球,當(dāng)?shù)?1個小球剛從125m高處下落時(shí),第1個小球恰好到達(dá)地面,求:此時(shí)第3個小球與第5個小球間的距離.
10.把一條長度為1.4m鐵鏈自由下垂地懸掛在懸點(diǎn),在懸點(diǎn)正下方某處豎直放置一長度為1.8m的鐵管,放開鐵鏈后做自由落體運(yùn)動,已知鐵鏈通過鐵管時(shí)間為0.4s,則懸點(diǎn)距鐵管上端的距離是
10、多少? (g取10 m/s2)
答案與解析:
1.【答案】B
【解析】物體做自由落體運(yùn)動,①
②
由①②得:,故,B正確.
故選B.
2. 【答案】B
【解析】
【解析】初速度為零的勻加速直線運(yùn)動的在第1T、第2T內(nèi)的位移之比為1:3.
故:h1+h2=H
h1:h2=1:3
解得:
故選A.
5. 【答案】C
【解析】物體在靜止的電梯里,由于受到重力作用而下落,經(jīng)過的路程是電梯的高度。物體和電梯一起勻速直線運(yùn)動,由于受到重力作用而下落,物體和電梯的相對速度和電梯靜止時(shí)的速度是相同的,經(jīng)過的相對的高度也是電梯的高度。由于相同的作用,經(jīng)過相同的距離,用時(shí)
11、是相同的。故C正確,ABD錯誤;故選C。
6. 【答案】ACD
【解析】A.由圖可以知道每兩個相鄰的點(diǎn)之間的距離差是一樣的,說明小球下落過程中做勻加速運(yùn)動,所以A選項(xiàng)是正確的;
B、C.因?yàn)闀r(shí)間的間隔相同,所以點(diǎn)瞬時(shí)速度的大小為、之間的平均速度的大小,所以:,根據(jù)可以知道點(diǎn)的速度大小是;故位置“”不是小球釋放的初始位置;故B錯誤;
D.由可以知道,,所以D選項(xiàng)是正確的.
故選ACD.
7.【答案】(1) (2) ,豎直向上(3)
【解析】(1)由題意可知座艙先自由下降h=100m-20m=80m,此時(shí)速度最大設(shè)為v.
【解析】(1)小球下落可以看做自由落體運(yùn)動,下落45m所用時(shí)間為
小球下落的間隔時(shí)間
(2)此時(shí)第2個小球離下落點(diǎn)的距離
第5個小球離下落點(diǎn)的距離
兩球距離
9.【答案】35m
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