高中物理—竖直上抛运动
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章末复习(2)竖直上抛运动1.定义将物体以一定的初速度竖直向上抛出,物体只在重力作用下的运动。
2.特点上升过程是加速度为g 的匀减速直线运动;下落过程是自由落体运动。
3.规律(1)速度公式:v =v 0-gt 。
(2)位移公式:h =v 0t -12gt 2。
(3)速度-位移关系式:v 2-v 02=-2gh 。
(4)上升的最大高度:H =v 022g 。
(5)上升到最大高度用时:t =v 0g 。
4.竖直上抛运动的两种研究方法(1)分段法:将全程分为两个阶段,即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自由落体阶段。
(2)全程法:将全过程视为初速度为v 0,加速度a =-g 的匀变速直线运动,必须注意物理量的矢量性。
习惯上取v 0的方向为正方向,则v>0时,物体正在上升;v<0时,物体正在下降;h>0时,物体在抛出点上方;h<0时,物体在抛出点下方。
5.竖直上抛运动的三种对称性 (1)时间的对称性:①物体上升到最高点所用时间与物体从最高点落回到原抛出点所用时间相等,即t 上=t 下=v 0g 。
②物体在上升过程中从某点到达最高点所用的时间和从最高点落回该点所用的时间相等。
(2)速度的对称性:①物体上抛时的初速度与物体又落回原抛出点时的速度大小相等、方向相反。
②物体在上升阶段和下降阶段经过同一个位置时的速度大小相等、方向相反。
(3)能量的对称性:竖直上抛运动物体在上升和下降过程中经过同一位置时的动能、重力势能及机械能分别相等。
例1:如右图所示,小球随热气球以速度v 0匀速上升,某时刻系小球的细绳断了,则绳断后,小球做什么性质的运动?再经过多长时间小球到达最高点?绳断后小球继续上升的最大高度为多大?到达最高点以后,小球开始做什么运动?经过多长时间到达地面?落地速度多大?提示:绳断后,小球做匀变速直线运动(竖直上抛运动),经过时间t 1=v 0g ,到达最高点,继续上升的高度h =v 022g ,从最高点开始,小球做自由落体运动,经过t 2= 2Hg 到达地面,此时速度v =2gH 。
竖直上抛运动
竖直上抛运动
(1)竖直上抛定义:将一个物体以某一初速度竖直向上抛出,抛出的物体只受重力,这个物体的运动就是竖直上抛运动。
竖直上抛运动的加速度大小为g,方向竖直向下,竖直上抛运动是匀变速直线运动。
(2)竖直上抛运动性质:初速度为,加速度为-g 的匀变速直线运动(通常规定以初速度的方向为正方向)
(3)竖直上抛运动适应规律
速度公式:
位移公式:
速度位移关系式:
(4)竖直上抛处理方法
①分段处理上抛:
竖直上升过程:初速度为加速度为g的匀减速直线运动
基本规律:
竖直下降过程:自由落体运动
基本规律:
②竖直上抛运动整体处理:设抛出时刻t=0,向上的方向为正方向,抛出位置h=0,则有:
用此方法处理竖直上抛运动问题时,一定要注意正方向的选取和各物理量正负号的选取;特别是t=0时h的正负。
(5)竖直上抛运动的几个特征量
①上升到最高点的时间:;从上升开始到落回到抛出点的时间:。
②上升的最大高度:;从抛出点出发到再回到抛出点物体运动的路程:
③上升阶段与下降阶段抛体通过同一段距离所用的时间相等(时间对称性:)
④上升阶段与下降阶段抛体通过同一位置时的速度等大反向(速度对称性:)
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高中物理竖直上抛运动的笔记
高中物理竖直上抛运动的笔记主要包括以下几个方面:
1. 竖直上抛运动的概念:初速度方向竖直向上,在重力作用下,忽略空气阻力的运动。
2. 竖直上抛运动的加速度:加速度方向始终竖直向下,大小为重力加速度g。
3. 竖直上抛运动的两个阶段:上升阶段和下降阶段。
4. 竖直上抛运动的位移和速度公式:
a. 上升阶段:位移公式S = V0t - 1/2gt^2,速度公式V = V0 - gt;
b. 下降阶段:位移公式S = V0t - 1/2gt^2,速度公式V = V0 + gt;
5. 竖直上抛运动的时间:从抛出到回到原点的时间t = 2V0/g。
6. 竖直上抛运动的能量守恒:物体在上升和下降过程中,重力势能和动能相互转换,但总能量守恒。
7. 竖直上抛运动的实际应用:例如投掷物体、跳高等运动。
通过理解这些知识点,可以更好地掌握高中物理竖直上
抛运动的相关内容。
竖直上抛运动公式全部竖直上抛运动是高中物理中一个比较重要的运动形式。
咱们先来说说竖直上抛运动到底是咋回事儿。
想象一下,你站在楼下,用力把一个球直直地往天上抛。
这个球从你手中离开后,只受到重力的作用,向上运动一段距离后,又落回地面,这个过程就是竖直上抛运动。
那竖直上抛运动都有啥公式呢?首先就是速度公式:v = v₀ - gt 。
这里的 v 是 t 时刻的速度,v₀是抛出时的初速度,g 是重力加速度,一般取9.8 m/s²,t 是运动的时间。
比如说,你把一个球以 10m/s 的速度向上抛,经过 1 秒后,它的速度就变成 v = 10 - 9.8×1 = 0.2 m/s ,这说明 1 秒后球还在向上运动,但速度已经慢了很多。
然后是位移公式:h = v₀t - 1/2gt²。
这个 h 就是球在 t 时刻的高度。
假设还是刚才那个球,初速度 10m/s ,经过 2 秒,它的高度 h = 10×2 -1/2×9.8×2² = 20 - 19.6 = 0.4 m ,说明 2 秒后球已经在下落了。
还有一个很重要的公式,就是上升到最高点所用的时间:t = v₀ / g 。
还是刚才那个例子,球上升到最高点的时间就是10 / 9.8 ≈ 1.02 秒。
咱们再来说说这些公式在实际生活中的应用。
我记得有一次和朋友去公园玩,看到有人在玩飞盘。
那个飞盘被扔出去后,在空中的运动轨迹就有点像竖直上抛运动。
我和朋友就开始讨论,如果知道飞盘被扔出去的初速度,能不能算出它能飞多高,啥时候能落下来。
我们就在那一边比划,一边用刚刚学的竖直上抛运动公式来计算。
结果算出来的和实际情况还真有点接近。
那时候就觉得,这些看似枯燥的公式,其实还挺有用的。
回到竖直上抛运动公式,咱们在解题的时候,一定要注意正负号的问题。
因为速度和位移都是有方向的,向上为正,向下为负。
而且,在实际问题中,要先分析清楚物体的运动过程,确定好初速度、加速度等物理量,然后再选择合适的公式进行计算。
《竖直上抛运动》讲义一、什么是竖直上抛运动竖直上抛运动,简单来说,就是将一个物体以一定的初速度竖直向上抛出,在忽略空气阻力的情况下,物体只受到重力作用的运动。
我们在生活中经常能看到类似竖直上抛运动的现象。
比如,向上抛起一个篮球,或者将一个石子竖直扔向天空。
二、竖直上抛运动的特点1、受力特点物体在竖直上抛运动过程中,始终只受到重力的作用。
重力的方向竖直向下,大小为mg(m 是物体的质量,g 是重力加速度,约为98m/s²)。
2、运动特点(1)具有对称性竖直上抛运动上升阶段和下降阶段的运动轨迹是对称的。
这意味着上升和下降过程经过同一高度时的速度大小相等、方向相反,上升和下降所用的时间也相等。
(2)速度变化特点物体在上升过程中,速度逐渐减小;在下降过程中,速度逐渐增大。
速度的变化量始终等于重力加速度乘以时间。
三、竖直上抛运动的基本公式1、速度公式v = v₀ gt其中,v 是 t 时刻的速度,v₀是初速度,g 是重力加速度,t 是运动时间。
2、位移公式h = v₀t 1/2gt²这里的 h 是物体在 t 时间内的位移。
四、竖直上抛运动的分析方法1、分段分析法我们可以将竖直上抛运动分为上升阶段和下降阶段来分别进行分析。
上升阶段:物体做匀减速直线运动,加速度为 g,初速度为 v₀,末速度为 0。
下降阶段:物体做自由落体运动,初速度为 0,加速度为 g。
2、整体分析法把竖直上抛运动看作是一个加速度为 g 的匀变速直线运动。
在这种分析方法中,我们需要注意速度和位移的正负号,以区分物体是在上升还是下降阶段。
五、竖直上抛运动的实例分析假设一个物体以 20m/s 的初速度竖直向上抛出,重力加速度 g 取10m/s²。
1、求物体上升到最高点所用的时间根据速度公式,当物体到达最高点时,速度为 0。
所以 0 = 20 10t,解得 t = 2s。
2、求物体上升的最大高度将 t = 2s 代入位移公式,可得 h = 20×2 1/2×10×2²= 20m。
第2课时竖直上抛运动和测自由落体加速度探究一竖直上抛运动1.竖直上抛运动将一个物体以某一初速度v0竖直向上抛出,抛出的物体只在重力作用下运动,这种运动就是竖直上抛运动。
2.运动性质先做竖直向上的匀减速运动,上升到最高点后,又开始做自由落体运动,整个过程中加速度始终为g,全段为匀变速直线运动。
3.运动规律通常取初速度v0的方向为正方向,则a=-g。
(1)速度公式:v=v0-gt。
(2)位移公式:h=v0t-12gt2。
(3)位移和速度的关系式:v2-v20=-2gh。
(4)上升的最大高度:H=v20 2g。
(5)上升到最高点(即v=0时)所需的时间:t=v0 g。
4.运动的对称性(1)时间对称物体从某点上升到最高点和从最高点回到该点的时间相等,即t上=t下。
(2)速率对称物体上升和下降通过同一位置时速度的大小相等、方向相反。
5.研究方法(1)分段法①上升过程:v0≠0、a=g的匀减速直线运动。
②下降过程:自由落体运动。
(2)全程法①整个过程:初速度v0向上、加速度g竖直向下的匀变速直线运动,应用规律v=v0-gt,h=v0t-12gt2。
②正负号的含义(取竖直向上为正方向)v>0表示物体上升,v<0表示物体下降;h>0表示物体在抛出点上方,h<0表示物体在抛出点下方。
某同学身高1.8 m,在运动会上他参加跳高比赛,起跳后身体横着越过了1.8 m高度的横杆(如图所示)。
据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为(g取10 m/s2)()A.2 m/s B.4 m/sC.6 m/s D.8 m/s[解析]身体横着越过1.8 m的横杆,此时重心高度约为1.8 m,起跳时重心高度约为0.9 m,所以重心上升的最大高度为h=1.8 m-0.9 m=0.9 m。
所以起跳时竖直向上的速度v=2gh=2×10×0.9 m/s=3 2 m/s,最接近的是4 m/s,所以应选B。
[答案] B(2022·山西运城期中)如图,从高出地面3 m的位置竖直向上抛出一个小球,它上升5 m后回落,最后到达地面(取向上为正方向,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2)。
高中物理复习:竖直上抛运动【知识点的认识】1.定义:物体以初速度v0竖直向上抛出后,只在重力作用下而做的运动,叫做竖直上抛运动。
2.特点:(1)初速度:v0≠0;(2)受力特点:只受重力作用(没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计);(3)加速度:a=g,其大小不变,方向始终竖直向下。
3.运动规律:取竖直向上的方向为正方向,有:v t=v0﹣gt,h=v0t﹣gt2,v t2﹣v02=2gh;4.几个特征量:(1)上升的最大高度h max=;(2)质点在通过同一高度位置时,上升速度与下落速度大小相等;上升到最大高度处所需时间t上和从最高处落回到抛出点所需时间相等t下,t上=t下=。
【命题方向】例1:某物体以30m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力,g取10m/s2.5s内物体的()A.路程为65mB.位移大小为25m,方向向上C.速度改变量的大小为10m/sD.平均速度大小为13m/s,方向向上分析:竖直上抛运动看作是向上的匀减速直线运动,和向下的匀加速直线运动,明确运动过程,由运动学公式即可求出各物理量。
解答:由v=gt可得,物体的速度减为零需要的时间t==s=3s,故5s时物体正在下落;A、路程应等于向上的高度与后2s内下落的高度之和,由v2=2gh可得,h==45m,后两s下落的高度h'=gt′2=20m,故总路程s=(45+20)m=65m;故A正确;B、位移h=v0t﹣gt2=25m,位移在抛出点的上方,故B正确;C、速度的改变量△v=gt=50m/s,方向向下,故C错误;D、平均速度v===5m/s,故D错误。
故选:AB。
点评:竖直上抛运动中一定要灵活应用公式,如位移可直接利用位移公式求解;另外要正确理解公式,如平均速度一定要用位移除以时间;速度变化量可以用△v=at求得。
例2:在竖直的井底,将一物块以11m/s的初速度竖直向上抛出,物体冲出井口再落回到井口时被人接住,在被人接住前1s内物体的位移是4m,位移方向向上,不计空气阻力,取g =10m/s2.求:(1)物体从抛出点到被人接住所经历的时间;(2)竖直井的深度。
一、竖直上抛运动 1、运动特点:加速度为g ,上升阶段做_______________运动,下降阶段做____________运动。
2、、基本公式(以初速度方向为正方向) ①速度公式:____________ ②位移公式:____________ ③速度位移关系式:____________二、竖直上抛运动的推论1、上升和下降(至落回原处)的两个过程互为逆运动,具有对称性.有下列结论: (1)速度对称:上升和下降过程中质点经过同一位置的速度大小______、方向______. (2)时间对称:上升和下降经历的______相等.2、竖直上抛运动的规律: (1)上升最大高度:_________(2)上升最大高度和从最大高度点下落到抛出点两过程所经历的时间:t 上=t 下=______ 3、注意:(1)物体上升到最高点时速度虽为零,但并不处于平衡状态.(2)运用公式时要特别注意,v 0、v t 、h 等矢量的正、负号.一般选取向上为正,故初速度总是正值;上升过程中v t 为正值,下降过程为负值;物体在抛出点以上时h 为正值,抛出点以下为负值.【答案】匀减速直线;自由落体0v v gt =-;2012h v t gt =-;2202v v gh -=-;相等;相反;时间;h m =v 202g ;v 0g知识点一:竖直上抛运动及规律知识点讲解竖直上抛运动考点一:竖直上抛运动的规律【例1】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/s 2。
5 s 内物体的()(多选)A .路程为65 mB .位移大小为25 m ,方向向上C .速度改变量的大小为10 m/sD .平均速度大小为13 m/s ,方向向上 【难度】★★ 【答案】AB【解析】解法一(分阶段法):物体上升的时间t 上=v 0g =3010 s =3 s ,物体上升的最大高度h 1=v 202g =3022×10m =45 m 。
物体从最高点自由下落2 s 的高度h 2=12gt 2下=12×10×22 m =20 m 。
运动过程如图所示,则总路程为65 m ,A 正确。
5 s 末物体离抛出点的高度为25 m ,即位移的大小为25 m ,方向竖直向上,B 正确。
5 s 末物体的速度v =gt 下=10×2 m/s =20 m/s ,方向竖直向下,取竖直向上为正方向,则速度改变量Δv =(-v )-v 0=(-20 m/s )-30 m/s =-50 m/s ,即速度改变量的大小为50 m/s ,方向向下,C 错误。
平均速度v =h 1-h 2t =255m/s =5 m/s ,方向向上,D 错误。
解法二(全过程法):由竖直上抛运动的规律可知:物体经3 s 到达最大高度h 1=45 m 处。
将物体运动的全程视为匀减速直线运动,则有v 0=30 m/s ,a =-g =-10 m/s 2,故5 s 内物体的位移h =v 0t +12at 2=25 m>0,说明物体5 s 末在抛出点上方25 m 处,故路程为65 m ,位移大小为25 m ,方向向上,A 、B 正确。
速度的变化量Δv =a Δt =-50 m/s ,C 错误。
5 s 末物体的速度v =v 0+at =-20 m/s ,所以平均速度v =v 0+v2=5 m/s>0,方向向上,D 错误。
【总结】对于竖直上抛运动,有分段分析法和整体法两种处理方法.①分段法以物体上升到最高点为运动的分界点,根据可逆性可得t 上=t 下=v 0g (时间的对称性),上升最大高度h =v 20/2g ,同一高度物体的速度大小相等,方向相反(速度的对称性). ②整体法是以抛出点为计时起点,速度、位移用02012v v gth v t gt =-⎧⎪⎨=-⎪⎩求解【例2】在塔顶上将一物体竖直向上抛出,抛出点为A ,物体上升的最大高度为20 m .不计空气阻力,设塔足够高.则物体位移大小为10 m 时,物体通过的路程可能为( )(多选)A .10 mB .20 mC .30 mD .50 m课堂练习【难度】★★ 【答案】ACD【解析】物体从塔顶上的A 点抛出,位移大小为10 m 的位置有两处,如图所示,一处在A 点之上,另一处在A 点之下,在A 点之上时,位移为10 m 又有上升和下降两种过程.上升通过时,物体的路程L 1等于位移x 1的大小,即L 1=x 1=10 m ;下落通过时,路程L 2=2H -x 1=2×20 m -10 m =30 m .在A 点之下时,通过的路程L 3=2H +x 2=2×20 m +10 m =50 m【总结】竖直上抛类问题的易错提醒 1、在竖直上抛运动中,物体经过抛出点上方某一位置时,可能处于上升阶段,也可能处于下降阶段,因此这类问题可能有多解。
2、计算直线运动的速度变化量时需注意初、末速度的方向,通过规定正方向可把矢量运算转换为代数运算。
【变式训练】1、某同学身高1.8 m ,在运动会上他参加跳高比赛,起跳后身体横着越过了1.8 m 高度的横杆.据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为(g 取10 m/s 2)( ) A .2 m/s B .4 m/s C .6 m/sD .8 m/s【难度】★ 【答案】B【解析】人的重心大约在身体的中间位置,由题意知人重心上升了0.9 m 。
由v 20=2gh 可知本题应选B ,即人的起跳速度约为4 m/s2、在离地面h 处,沿竖直方向同时向上和向下抛出两个小球,它们的初速度大小均为v ,不计空气阻力,两球落地的时间差为() A .2vgB .v gC .2h vD .h v【难度】★ 【答案】A【解析】以竖直向下为正方向,对向上和向下抛出的两个小球,分别有h =-vt 1+12gt 21,h =vt 2+12gt 22,Δt =t 1-t 2,解以上三式得两球落地时间差Δt =2vg ,故A 正确.3、气球以10 m/s 的速度匀速上升,当它上升到离地175 m 的高处时,一重物从气球上掉落,则重物需要经过多长时间才能落到地面?到达地面时的速度是多大?(g 取10 m/s 2) 【难度】★★ 【答案】7 s ;60 m/s 【解析】解法一:整体法取全过程为一整体进行另外一段研究,从重物自气球上掉落计时,经时间t 落地,规定初速度方向为正方向,画出运动草图,如图所示.重物在时间t 内的位移h =-175 m 将h =-175 m ,v 0=10 m/s 代入位移公式 h =v 0t -12gt 2解得t =7 s 或t =-5 s (舍去),所以重物落地速度为 v =v 0-gt =10 m/s -10×7 m/s =-60 m/s 其中负号表示方向向下,与初速度方向相反. 解法二:分段法设重物离开气球后,经过t 1时间上升到最高点,则 t 1=v 0g =1010s =1 s上升的最大高度h 1=v 202g =1022×10 m =5 m故重物离地面的最大高度为 H =h 1+h =5 m +175 m =180 m重物从最高处自由下落,落地时间和落地速度分别为 t 2=2Hg= 2×18010s =6 s , v =gt 2=10×6 m/s =60 m/s所以重物从气球上掉落至落地共历时 t =t 1+t 2=7 s.4、某校一课外活动小组自制一枚火箭,设火箭发射后,始终在垂直于地面的方向上运动.火箭点火后可认为做匀加速直线运动,经过4 s 到达离地面40 m 高处时燃料恰好用完,若不计空气阻力,取g =10 m/s 2,求:(1)燃料恰好用完时火箭的速度; (2)火箭上升离地面的最大高度;(3)火箭从发射到残骸落向地面过程的总时间. 【难度】★★【答案】(1)20 m/s (2)60 m (3)(6+2)s【解析】设燃料用完时火箭的速度为v 1,所用时间为t 1,燃料用完前加速度为a ,火箭的运动分为两个过程,第一个过程为匀加速上升运动,第二个过程为竖直上抛运动. (1)对第一个过程有h 1=v 12t 1,代入数据解得v 1=20 m/s(2)对第二个过程有h 2=v 212g,代入数据解得h 2=20 m 所以火箭上升离地面的最大高度 h =h 1+h 2=40 m +20 m =60 m . (3)解法一:分段法从燃料用完到运动至最高点的过程中,由v 1=gt 2, 得t 2=v 1g=2 s从最高点到落回地面的过程中由h =12gt 23,得t 3=2 3 s ,故总时间t 总=t 1+t 2+t 3=(6+23)s . 解法二:整体分析法考虑火箭从燃料用完到落回地面的全过程,以竖直向上为正方向,全过程为初速度v 1=20 m/s ,加速度g =-10 m/s 2,位移h =-40 m 的匀变速直线运动,即有 h =v 1t +12gt 2,代入数据解得t =(2+23) s 或t =(2-23)s (舍去), 故t 总=t 1+t =(6+23) s .考点二:竖直上抛运动和自由落体运动综合【例1】如图所示,将小球a 从地面以初速度v 0竖直上抛的同时,将另一相同质量的小球b 从距地面h 处由静止释放,两球恰在2h处相遇(不计空气阻力).则以下说法正确的是 ( )A .球a 竖直上抛的最大高度为hB .相遇时两球速度大小相等C .相遇时球a 的速度小于球b 的速度D .两球同时落地 【难度】★★ 【答案】C【解析】a 、b 两个球在相等的时间内,运动距离都是2h,加速度大小也相等,根据运动的对称性,得在2h 处相遇时a 球的速度刚好为0,故a 求上升的最大高度为2h,故AB 错误,C 正确;球a :2122h gt =,得运动时间t =a 落地的时间为a t =球b :2122b h gt =,运动的时间b t =,即b 球先落地,故D 错误;【变式训练】1、在高度h =45m 处竖直上抛一小球,比与它同时在同一高度自由下落的另一小球迟t =1s 落到地上,不计空气阻力,则竖直上抛小球的初速度为 ()A .8.75m/sB .11.5m/sC .17.5m/sD .21.5m/s【难度】★★ 【答案】A2、在某处以初速度20m/s 竖直向上抛出A 球后,又以同样速度竖直向上抛出B 球,两球抛出的时间间隔2s ,重力加速度取10m/s 2。
则()A .A 球在上升过程中与B 球相遇 B .B 球在下降过程中与A 球相遇C .A 球抛出后,经过3s 与B 球相遇D .B 球抛出后,经过2s 与A 球相遇 【难度】★★ 【答案】C3、一只气球以10m/s 的速度匀速上升,某时刻在气球正下方距气球6 m 处有一小石子以20 m/s 的初速度竖直上抛,若g 取10m/s 2,不计空气阻力,则以下说法中正确的是 ()A .石子一定能追上气球B .石子一定追不上气球C .若气球上升速度等于9m/s ,其余条件不变,则石子在抛出后1s 末追上气球D .若气球上升速度等于7m/s ,其余条件不变,则石子在到达最高点时追上气球 【难度】★★ 【答案】BC【解析】以气球为参考系,石子的初速度为10 m/s ,石子做匀减速直线运动,当速度减为零时,石子与气球之间的距离缩短了5m ,还有1m ,石子追不上气球,故选项A 错误,B 正确;若气球上升速度等于9m/s ,其余条件不变,1 s 末石子与气球之间的距离恰好缩短了6 m ,石子能追上气球,所以选项C 正确;若气球上升速度等于7 m/s<9m/s ,石子会在1 s 内追上气球,而石子要在2 s 末才会到达最高点,故选项D 错误.4、物体从某一行星表面(行星表面不存在空气)竖直向上抛出。