高中物理-必修一
自由落体、竖直抛物和追击相遇
教学目的:
①学习并了解匀变速直线运动的两种典型题型。 ②了解自由落体的特点。 ③学习追击相遇的解题套路。 课型:新授课(2课时)
教学重点:计算自由落体和追击相遇。 教学难点:追击相遇的次数。
知识点详解: 1.自由落体:
物体只受到重力影响的情况下,以初速度为零,做一个加速度为g的匀变速直线运动。 亚里士多德认为物体越重,那么物体下落的就越快。你怎么想办法推翻他的结论呢?(例:人加上降落伞变重了,但是下落速度反而慢了。)实际上物体的下落速度和物体本生的重量没有任何关系。
由于初速度为零,我们根据前一章学习的知识可以推导出自由落体的公式如下:
①
vt?gt
12h?gt ②
22v③t?2gh
根据公式作v-t图像推导如下:
(1)初速度为0的匀加速直线运动(自由落体)等时间
由上图可知,当时间间隔t相等时,由三角形相似可知,面积比等于边长比的平方。设第一秒内物体经过的位移为x。
有:第n秒内物体的位移为n2*x
相等时间间隔内位移比=1:3:5:7:9..... 速度之比=时间比=1:2:3:4..... 快速解题(一分钟以内):
1.一同学在某星球上完成自由落体实验:让一个2kg的小球从一定高度落下,测得第5s内位移为18m,则该星球重力加速度为多大?
2.一物体自由落体时第3秒刚好落地,切第3S内位移为25米,求物体下落高度。
(2)初速度为0的与加速直线运动(自由落体)等位移
同样的道理,当位移相等时,由面积比等于相似比的平方,设第第一个位移x花费的时间为
t我们可以知道在位移相等时:
每个相等位移花费时间比=1:2-1:3-2...... 每个相等位移结束时速度比=1:2:3......
快速解题(一分钟以内):
1,地球上自由落体的物体经过第4个5m位移需要花费多长时间?
2,子弹穿透三个等宽的木板后刚好停止,请问穿透最后一个木板花费的时间是穿透第一个木板花费时间的几倍。 2.竖直抛物
即在竖直方向上给定一个初速度的自由落体运动。初速度为给定值v0,加速度恒定为g。
(1)竖直上抛:即为初速度v0,加速度为-g的匀加速直线运动。
2v0v0Ask:到达最高点时间和位移分别是多大?(t?,h?)
g2g竖直上抛的特点:
①上升阶段和下落阶段所花费的时间相等。(为什么?) ②经过同一位置时上升和下落的速度大小相等,方向相反。(为什么?) (2)竖直下抛:即为初速度v0,加速度为g的匀加速直线运动。
竖直抛物例题:
1.A、B两棒各长1m,A吊于高处,B竖直置于地面上,A的下端距地面21m.现让两棒同时开始运动,A自由下落,B以20m/s的初速度竖直上抛,若不计空气阻力, 求: (1)两棒的一端开始相遇的高度.
(2)两棒的一端相遇到另一端分离所经过的时间(g取10m/s2). 提示(巧妙选择参考系)
2.从某电视塔塔顶附近的平台处释放一个小球,不计空气阻力和风的作用,小球自由下落。若小球在落地前的最后2s内的位移是80m,(取g=10m/s2) 求: (1)该平台离地面的高度?
(2)该小球落地时的瞬时速度大小?
3.(难)石块A自塔顶自由下落h1时,石块B从离塔顶处h2自由下落,后来两石块同时到达 地面,由此可知此塔高为( )
3.追击相遇问题
即一个运动的物体追击另外一个运动的物体,研究他们之间的时间、距离、相遇与否
等问题。
关键在于距离差。(速度相等时有极限距离差)
追击问题中常用的条件:
1、速度小的加速,追速度大的匀速运动的物体,在追上之前,两个物体速度相等时,有最大距离。
2、速度大的减速.追速度小的匀速运动的物体,在追不上的情况下,两个物体速度相等时,有最小距离。即必须在此之前追上,否则就不能追上。
3、 两个物体相遇时必须处于同一位置,它们的位移一定存在运动位移差等于初始距离差。 4、匀速运动的物体追赶运减速运动的物体,要判断是在停止运动前追上,还是在停止运动后追上。
追击相遇例题:
1.在十字路口,汽车以0.5m/s2的加速度从停车线启动做匀加速运动,恰好有一辆自行车以5m/s的速度匀速驶过停车线与汽车同方向行驶,求: (1) 什么时候它们相距最远?最远距离是多少?
(2) 在什么地方汽车追上自行车?追到时汽车的速度是多大?
2.客车以20m/s的速度行驶,突然发现同轨前方120m处有一列货车正以6m/s的速度同向匀速前进,于是客车紧急刹车,刹车引起的加速度大小为0.8m/s2,问两车是否相撞?
3.汽车正以10m/s的速度在平直公路上前进,突然发现正前方有一辆自行车以4m/s 的速度做同方向的匀速直线运动,汽车立即关闭油门做加速度大小为 6 m/s2的匀减速运动,汽车恰好不碰上自行车、求关闭油门时汽车离自行车多远?
4.A、B两车沿同一直线向同一方向运动,A车的速度vA=4 m/s,B车的速度vB=10 m/s.当B车运动至A车前方7 m处时,B车以a=2 m/s2的加速度开始做匀减速运动,从该时刻开始计时,则A车追上B车需要的时间是多少?
总结:
⑴ 要抓住一个条件,两个关系:
①一个条件是两物体的速度满足的临界条件,如 两物体距离最大、最小,恰好追上或恰好追不上等。
②两个关系是时间关系和位移关系, 通过v-t画草图找两物体的位移关系是解题的突破口。 ⑵若被追赶的物体做匀减速运动,一定要注意追上前该物体是否已经停止运动。
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