2022年高中物理 第3章 抛体运动 第2讲 竖直方向上的抛体运动学案 鲁科版必修2

2022年高中物理 第3章 抛体运动 第2讲 竖直方向上的抛体运动学案 鲁科版必修2目标定位1.理解竖直方向上的抛体运动的特点和规律.2.会将竖直方向上的抛体运动分解为匀速运动和自由落体运动两个分运动.3.会用分段法、整体法处理竖直上抛运动问题 一、竖直下抛运动1定义：把物体以一定的初速度v0沿着竖直方向_抛出，仅在_作用下物体所做的运动2性质：初速度竖直向下，加速度a_的匀加速直线运动3规律：想一想从运动的合成角度看，竖直下抛运动可以看作在同一直线上哪两个分运动的合运动？二、竖直上抛运动1定义：把物体以一定的初速度v0沿着竖直方向_抛出，仅在_作用下物体所做的运动2性质：初速度_，加速度a_的匀变速直线运动3规律：4研究方法：_法和_法想一想从运动合成的角度看，竖直上抛运动可以看作在同一直线上哪两个分运动的合运动？一、对竖直下抛运动的理解1特点：(1)具有竖直向下的初速度(2)只受重力2运动性质：竖直下抛运动是初速度为v0，加速度为g的匀加速直线运动3运动规律(1)速度公式：vtv0gt；(2)位移公式：sv0tgt2；(3)位移速度公式：vv2gs.4运动的合成：竖直下抛运动可以看作是同一直线上速度为v0竖直向下的匀速直线运动和自由落体运动的合运动例1一个人站在44 m的塔顶上以1 m/s的速度竖直向下扔出一小铁球，铁球出手时在塔顶上方1 m处，不计空气阻力，g10 m/s2，求：(1)铁球下落到距塔顶3 m时的速度大小；(2)铁球到达地面所用的时间(结果保留两位有效数字)借题发挥竖直下抛运动就是一个初速度不为零的匀加速直线运动，只不过加速度为定值，可用匀变速直线运动的公式求解针对训练1从30 m高的楼顶处，以5 m/s的初速度竖直下抛一个小球，求经多长时间小球落地？落地时速度多大？(g取10 m/s2)二、竖直上抛运动的特点及处理方法1对称性：物体在上升和下落阶段会经过同一位置，其运动具有对称性(1)速度对称：上升阶段和下落阶段经过同一位置时速度等大反向，即v上v下(2)时间对称：上升阶段与下落阶段经过同一段距离所用的时间相等，即t上t下(3)运动过程的对称性：上升阶段可看作下落阶段的逆过程2分析方法(1)分段法上升过程：匀减速直线运动，取向上为正方向下降过程：自由落体运动(2)整体法匀减速直线运动，取向上为正方向，则v00，ag例2某人站在高楼的平台边缘，以20 m/s的初速度竖直向上抛出一石子，求：(1)石子上升的最大高度是多少？回到抛出点的时间为多少？(2)石子抛出后通过距抛出点下方20 m处所需的时间；(3)石子经过抛出点上方10 m处的速度(不考虑空气阻力，g取10 m/s2)借题发挥(1)处理此类问题时根据题意画出运动草图能帮助理清各物理量间的关系(2)研究竖直上抛运动的常见方法有分段法和整体法运用分段法时要把竖直上抛运动分为上升和下降两个过程；运用整体法时就是把竖直上抛运动的全过程看作匀变速直线运动，此时应注意v0、vt、s、g的矢量方向(3)竖直上抛运动的上升、下降过程具有对称性，表现为上升到某位置与下落到同一位置的速度大小相等；上升与下落过程经过同一段路程的时间也相等针对训练2气球下挂一重物以v10 m/s的速度匀速上升，当气球到达离地面h175 m高度处时，吊挂重物的细绳突然断裂，此后重物经过多长时间落回地面？落地时的速度多大？(空气阻力不计，g取10 m/s2)竖直下抛运动1关于竖直下抛运动，下列说法正确的是()A下落过程是加速运动，加速度越来越大B下落过程是匀速直线运动C在下抛时，由于给物体一定的作用力，所以在下落过程中的加速度大于重力加速度D下落过程中物体的运动是匀变速直线运动2在一跨越长江的高架桥上，甲、乙两同学合作测量桥面到水面的高度，甲同学以10 m/s的速度竖直向下抛出一铁球，乙同学测量时间，发现铁球经2 s落至水面，不计空气阻力，求：(1)铁球到水面的高度；(2)铁球落至水面时的速度大小；(3)铁球下落过程中的平均速度大小竖直上抛运动3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，则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4一人站在距地面20 m高处将一物体竖直上抛，到达最高点的最后1 s内上升的高度是它上升可达到的最大高度的，求：(不计空气阻力，g取10 m/s2)(1)它可上升的最大高度(距抛出点)；(2)物体从抛出到落地的时间答案精析第2讲竖直方向上的抛体运动预习导学一、1.向下重力2g3v0gtv0tgt2想一想竖直下抛运动可以看作是竖直向下的匀速直线运动和自由落体运动两个分运动的合运动二、1.向上重力2竖直向上g3v0gtv0tgt24分段整体想一想竖直上抛运动可以看作是竖直向上的匀速直线运动和自由落体运动两个分运动的合运动课堂讲义例1(1)9 m/s(2)2.9 s解析(1)铁球下落的高度s(13) m4 m由vv2gs得vt m/s9 m/s(2)设铁球经时间t落地，由位移公式sv0tgt2解得t2.9 s针对训练12 s25 m/s解析由sv0tgt2得：30 m5 m/st10 m/s2t2，解得t2 s，t3 s(舍去)，由vtv0gt得：vt5 m/s10 m/s22 s25 m/s，即经2 s小球落地，落地时速度大小为25 m/s.例2(1)20 m4 s(2)2(1) s(3)v上10 m/s方向竖直向上v下10 m/s方向竖直向下解析法一分段法如图，分上升和下落两个过程分别求解由题知，上升过程做匀减速直线运动，取竖直向上为正方向v0120 m/s，a1g，v10，根据匀变速直线运动公式得：(1)最大高度H m20 m，上升时间t1 s2 s回到抛出点的时间t22t14 s.(2)下落过程做自由落体运动，取竖直向下为正方向，v020，a2g，到抛出点下方20 m处时，s240 m，根据自由落体运动公式得：t2 s2 s从抛出到落到距抛出点下方20 m处所经历的时间为2(1) s(3)石子上升过程经过抛出点的上方10 m处时由公式vv2gh可得v上 m/s10 m/s，其方向竖直向上石子从最高点下落到抛出点上方的10 m处时，其下落的高度为hHh020 m10 m10 m由公式vv2gh得v02gh所以v下 m/s10 m/s.其方向竖直向下显然，v上与v下的大小相等而方向相反法二整体法，把石子的上升和下落过程视为一个全过程，运用匀减速直线运动规律求解由题可知，取向上为正方向，v020 m/s，ag，最大高度时v0，落到距抛出点下方20 m处时h20 m，由匀变速直线运动公式得(1)最大高度：H m20 m回到原抛出点：0v0t1gt，t1 s4 s.(2)落到抛出点下方20 m处时：2020t210t解得(舍去负值，结果同上)(3)由公式vv2ah可得vt m/s10 m/s.由于取向上为正方向，则v10 m/s和v10 m/s必然分别代表经过抛出点上方10 m处时的上升速度和下落速度针对训练27 s60 m/s解析细绳断裂后重物做竖直上抛运动而不是自由落体，将重物做竖直上抛运动的整个过程作为一个整体，取竖直向上为正方向，到重物落回地面时，其位移sh175 m由sv0tgt2得17510t10t2，解得t7 s由vtv0at得vt(10107) m/s60 m/s即重物经7 s落回地面，落地时速度大小为60 m/s.对点练习1D2(1)40 m(2)30 m/s(3)20 m/s解析(1)由题知v010 m/s，ag10 m/s2，t2 s，由公式sv0tat2得s102 m1022 m40 m.(2)由公式vtv0at得vt10 m/s102 m/s30 m/s，方向竖直向下(3)由于，因此 m/s20 m/s.3AB4(1)25 m(2)(3) s解析(1)采用逆向思维法：最后1 s内的位移hgt1012 m5 m故上升的最大高度hm5h25 m(2)设上升的时间为t1由hmgt得：t1 s设从最高点至落地的时间为t2由hmHgt得：t23 s故从抛出至落地的时间tt1t2(3) s.