【 第二章 匀变速直线运动的研究】人教版(2019)新高一物理衔接讲义第9讲 自由落体运动

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名称 【 第二章 匀变速直线运动的研究】人教版(2019)新高一物理衔接讲义第9讲 自由落体运动
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文件大小 1.4MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-08-24 09:43:10

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第四节 自由落体运动
基础知识素养(时间:5分钟;难度:易)
一 自由落体运动:
1 ①定义:物体只在 作用下从 开始下落的运动
②特点:初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动
2.自由落体运动的条件:① ;②
3.自由落体加速度(重力加速度g)
①定义:在同一地点,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同,这个加速度叫做自由落体加速度
②数值:在地球不同的地方g不相同,随高度增大而减小,随纬度增大而增大,在通常的计算中,g取9.8m/s2,粗略计算g取10m/s2
4.自由落体运动公式:凡是初速度为零的匀加速度直线运动的规律,自由落体运动都适用。
①速度公式 。
②位移公式
③速度与位移的关系式
二 竖直上抛运动
1.竖直上抛运动的条件: ,
2.运动性质: 。它的加速度为重力加速度g(g= 9.8m/s2),方向竖直向下。
3.竖直上抛运动的规律。
选定竖直向上的初速度方向为正方向,那么,加速度g的方向应为负值。
①速度公式:
②位移公式:
③速度位移公式:
4.竖直上抛运动的几个特点:
①物体上升到最大高度时的特点是vt = 0。物体上升的最大高度H满足:
②时间对称——“上升阶段”和“下落阶段”通过同一段大小相等、方向相反的位移所经历的时间相等。
上升到最大高度所需要的时间满足: 。
物体返回抛出点所用的时间:
③速率对称——“上升阶段”和“下落阶段”通过同一位置时的 大小相等
物体返回抛出点时的速度:
三 伽利略研究自由落体运动的方法:
①假设 ;
②推论如果速度与时间成正比,那么 ;
③用小角度的光滑斜面来延长物体的下滑时间,再通过不同角度进行合理的 来得
答案:一 重力;静止;初速度为零;仅受重力;;;;
二 物体只在重力作用下;初速度竖直向上;竖直方向的匀减速直线运动;速率
三 运动的速度与时间是正比关系;位移与时间的平方成正比;外推
能力提升素养(时间:35分钟;难度:中)
题组一:自由落体运动规律
1 . 一个物体做自由落体运动,重力加速度g取该物体  
A.第2s末的速度大小为 B.第2s末的速度大小为
C.在第3s内下落的距离为45 m D.在第3s内下落的距离为60 m
2 . 甲、乙两个金属球,甲的重量是乙的2倍,从同一高度同时自由下落,下列说法正确的是  
A.两球同时落地 B.甲球先落地
C.甲球落地时的速度较大 D.同一时刻在空中的位置不一定相同
3 . 甲、乙两物体所受的重力之比为1:2,甲,乙两物体所在的位置高度之比为2:l,它们各自做自由落体运动,则(  )
A.落地时的速度之比是2:1 B.落地时的速度之比是
C.下落过程中的加速度之比是1:2 D.下落过程中时间之比是1:2
4 . 自由下落的物体第(n+1)秒内通过的位移比第n秒内通过的位移多(g=10m/s2)(  )
A.5m B.10m C.20m D.5(2n+1)m
5 . (多选)关于自由落体运动,下面说法正确的是  
A.它是竖直向下,,的匀加速直线运动
B.在开始连续的三个1s内通过的位移之比是1:3:5
C.在开始连续的三个1s末的速度大小之比是1:2:3
D.以上说法都不对
6 . 如图所示,一直杆长,从某高处由静止竖直自由下落,下落过程中通过一个2m高的窗口用时,求杆下端的初始位置到窗口上沿的距离重力加速度
题组二:竖直上抛运动
1 . 以v0=30m/s的速度竖直上抛一小球(可看成质点),1s后以相同的初速度在同一点竖直上抛另一小球,g取10m/s2,两球相碰处离出发点的高度是
A.30m B.40m C.43.75m D.44m
2 . (多选)以初速度竖直上抛一个小球,不计空气阻力,0~T时间内位移大小为2.4m,T~3T时间内位移等于0,上升的最大高度为,共运动时间返回抛出点,则对此运动判断正确的是(重力加速度)
A. B. C. D.
3 .(多选) 物体以初速度v0竖直上抛,经3s到达最高点,空气阻力不计,g取10m/s2,则下列说法正确的是( )
A.物体运动到抛出点上方25m处,运动的时间一定是1s
B.物体上升的最大高度为45m
C.物体在第1s内、第2s内、第3s内的平均速度之比为5:3:1
D.物体在1s内、2s内、3s内的平均速度之比为9:4:1
4 . (多选)从地面上以初速度2v0竖直上抛物体A,相隔时间Δt后再以初速度v0从同一地点竖直上抛物体B,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.物体A、B可能在物体A上升过程中相遇
B.物体A、B只能在物体A下降过程中相遇
C.要使物体A、B相遇需要满足条件
D.要使物体A、B相遇需要满足条件
5 . 在离地面15m的高处,以的初速度紧直上抛一小球,求小球落地时的速度和小球从抛出到落地所用的时间。(忽略空气阻力的影响,取重力加速度)
6 . 气球下挂一重物,以v0=10m/s匀速上升,当到达离地高h=175m处时,悬挂重物的绳子突然断裂,那么求:(空气阻力不计,取g=10m/s2)
(1)重物经多少时间落到地面?
(2)重物落地的速度多大?
能力提升集训:(时间:10分钟)
1 . 关于伽利略通过斜面实验研究自由落体运动的规律,下列说法正确的是( )
A.伽利略猜想运动速度和时间成正比,并直接用实验进行了验证
B.伽利略理想斜面实验没有事实基础,只是科学抽象
C.实验中,伽利略采用了抽象思维、数学推理和科学实验相结合的方法
D.伽利略通过实验直接证明了自由落体运动是匀加速直线运动,并测出重力加速度值
2 . 伽利略在研究自由落体运动时,设计了如图所示的斜面实验。他在该实验中采用过的方法有  
A.用打点计时器计时
B.改变斜面倾角,发现位移x总与时间t的二次方成正比
C.根据打点计时器打出的纸带进行数据分析
D.将斜面实验的结果合理“外推”,说明图中甲、乙、丙和丁的运动规律相同
3 .(多选) 伽利略为了研究自由落体运动的规律,利用斜面做了上百次实验。如图所示,让小球从斜面上的不同位置自由滚下,测出小球从不同起点滚动的位移以及所用的时间。若比值为定值,小球的运动即为匀变速运动。下列叙述符合实验事实的是
A.当时采用斜面做实验,是为了便于测量小球运动的速度
B.小球从同一倾角斜面的不同位置滚下,比值有较大差异
C.改变斜面倾角,发现对于每一个特定倾角的斜面,小球从不同位置滚下,比值保持对应的某一个特定值不变
D.将小球在斜面上运动的实验结论合理外推至当斜面倾角为90°时,比值也将保持不变,因此可认为自由落体运动为匀变速运动
4.(多选)伽利略在研究自由落体运动时,设计了如图所示的斜面实验.下列哪些方法是他在这个实验中采用过的(  )
A.用水钟计时
B.用打点计时器打出纸带进行数据分析
C.改变斜面倾角,比较各种倾角得到的的比值的大小
D.将斜面实验的结果合理“外推”,说明自由落体运动是特殊的匀变速直线运动
参考答案 第四节 自由落体运动
题组一:自由落体运动规律
1.B 由速度公式可知,第2s末的速度大小为:,故A错误,B正确;前2s内下降的距离为:,前3s内下落的距离为:,所以第3s内位移为:,故C、D错误;
2.A 两物体做自由落体运动,加速度相同,都为g。根据知,高度相同,落地时间相同,故A正确,B错误;根据v=gt知,落地时间相同,则落地的速度相同,故C错误;根据知,同一时刻下落的高度相同,故D错误。
3.B 根据,知,高度之比为2:1,则落地的速度之比为,故A错误,B正确;物体都做自由落体运动,加速度均等于g,加速度之比为1:1.故C错误。根据,知速度之比为,则下落的时间之比为,故D错误。故选B。
4.B 自由落体运动是匀变速直线运动,根据△x=gT2=10m,知自由下落的物体第n秒内通过的位移比第(n-1)秒内通过的位移多10m。故B正确,ACD错误。故选B。
5.ABC 自由落体运动,只在重力作用下,从静止开始运动,所以它是竖直向下,,的匀加速直线运动,故A正确;根据初速度为0的匀加速直线运动的规律,在开始连续的三个1s内通过的位移之比为1:3:5,故B正确;根据速度公式:可知,在开始连续的三个1s末的速度大小之比是1:2:3,故C正确,D错误
6【答案】5m.
【解析】设杆下端的初始位置到窗口上沿的距离为h,则


联立两式得: m
题组二:竖直上抛运动
1.C 设经过时间t两小球相遇,根据匀减速直线运动的位移时间公式有:,解得,故两球相碰处离出发点的高度:,C正确
2.ACD 小球做竖直上抛运动,0 T时间内位移大小为2.4m,则得:,T时刻速度为,T 3T时间内位移等于0,根据对称性可得,联立解得,,上升的最大高度为,返回抛出点时间,故A、C、D正确,B错误;
3.BC 物体做竖直上抛运动,上升过程与下降过程时间相等,物体上升的最大高度:,故B正确;物体以初速度v0竖直上抛,经3s到达最高点可得初速度为v0=gt=30m/s根据位移时间公式可得:,解得:t1=1s,t2=5s,故A错误;物体上升过程与下降过程互为逆过程,v1=gt1=10×1=10m/s,v2=gt2=10×2=20m/s,v3=gt3=10×3=30m/s,物体在第1s内、第2s内、第3s内的平均速度之比:,故C正确;物体的下落过程是初速度为0的匀加速运动连续3个1s位移之比1:3:5,可知物体在上升过程中1s内、2s内、3s内的位移之比为5:8:9,平均速度之比为5:4:3,故D错误。所以BC正确,AD错误。
4.BD A物体上升时,A的初速度大于B的初速度,且A先抛出,所以A的位移大于B的位移,不可能在A上升的过程中相遇。故A错误。物体A、B相遇有两种可能:①A、B均在下降,A追上B;②A在下降,B在上升,即只能在物体A下降过程中相遇。故B正确。A在空中的总时间为,B在空中的总时间为 t2=,要使A、B能在空中相遇,t1-t2<△t<t1,即得:<△t<,故C错误,D正确。故选BD。
5【答案】,3s.
【解析】
根据速度位移公式即可求出落地时的速度,根据速度公式可求出东落地时间.
取竖直向上为正方向,根据速度位移公式
解得:小球落地时的速度大小
则小球落地时的速度为
小球落地时速度的方向向下,所以小球从抛出到落地所用的时间:
6 . 【答案】(1)t=7s(2)60m/s
【解析】(1)经时间t最后物体落至抛出点下方,规定初速方向为正方向,则物体在时间t内的位移
由位移公式:
代入数据解得:
(2)所以重物的落地速度为:
其负号表示方向向下,与初速方向相反,即速度大小为60m/s
能力提升集训:
1.C 伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比,并未直接进行验证,而是在斜面实验的基础上的理想化推理,故A错误。在伽利略研究力与运动的关系时,是在斜面实验的基础上,成功地设计了理想斜面实验,他以实际的实验为依据,抓住了客观事实的主要因素,忽略了次要因素,从而能够更深刻地揭示了自然规律。因此,理想实验是实际实验的延伸,而不是实际的实验,是建立在实际事实基础上的合乎逻辑的科学推断,故B错误,C正确。伽利略得出自由落体运动规律的核心思想是把可靠的实验和逻辑推理有机结合,进行理想化推理,证明了自由落体运动是一匀加速直线运动,故D错误;故选C.
2.BD A、在伽利略时代,没有先进的计时仪器,因此采用的滴水计时,故A错误;
B、伽利略通过数学运算得出结论:物体初速度为零时,若物体运动的位移x与时间t的二次方成正比,则这个物体的速度随时间均匀变化即,然后将斜面实验的结果合理“外推”,说明自由落体运动时匀变速直线运动,故BD正确;
C、在伽利略时代还没有发明打点计时器,故C错误。
3.CD A.在伽利略时代,没有先进的计时仪器,因此伽利略让小球从斜面上滚下来是为了“冲淡”重力,为了便于测量小球运动的时间。故A错误;
B.C.在伽利略时代,技术不够发达,无法直接测定瞬时速度,所以不可能直接得到速度的变化规律,但是伽利略通过数学运算得出结论:如果物体的初速度为零,而且x与t平方的成正比,每一个特定倾角的斜面,小球从不同位置滚下,比值保持不变。故B错误,C正确。
D.将斜面实验的结果合理“外推”至当斜面倾角为90°时,比值一也将保持不变,说明自由落体运动是特殊的匀变速直线运动,故D正确
4.ACD 在这个实验中要记录时间和位移,当时是用水钟计时的,A正确,B错误;伽利略在实验中不 断改变斜面的倾角,分别求出比值,进行分析,C正确;当倾角等于90°时,小球做自由落体运动,D正确.
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