浙江省高三物理复习 第1章 第3讲 匀变速直线运动的特殊应用课件 新人教版.ppt

第3讲匀变速直线运动的特殊应用 一 伽利略对自由落体运动的研究1 运用 归谬法 否定了亚里士多德关于重物体下落快 轻物体下落慢的论断 用绳子把两块石头连在一起 由于总体重量大于任一石头 按亚里士多德的观点 其下落速度应大于任一石头单独下落的速度 另一方面 用绳子连在一起的两块石头毕竟仍是分开运动的 大石头运动得快 小石头运动得慢 大石头必然会被小石头 拖后腿 使总体的运动速度小于大石头单独运动的速度 用同一观点分析同一问题却得到完全矛盾的两个结论 说明亚里士多德的观点是错误的 2 提出 自由落体运动是一种最简单的变速运动 的假说 3 由于当时实验条件下测量匀变速运动有困难 不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运动 伽利略采用了间接验证的方法 1 运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速运动应有 2 a 运用斜面实验测出小球沿光滑斜面向下的运动符合 是匀变速运动 b 不同质量的小球沿同一倾角的斜面运动 的值不变 说明它们运动的情况相同 c 不断增大斜面的倾角 得出的值随之增大 说明小球做匀变速运动的加速度随斜面倾角的增大而增大 d 伽利略将斜面实验结果外推到斜面倾角增大到90 的情况 小球自由下落 认为小球仍会保持匀变速运动的性质 4 伽利略对自由落体运动的研究 开创了研究自然规律的科学方法 抽象思维和数学推导相结合 这种方法至今仍为科学研究的重要方法之一 二 自由落体运动1 自由落体运动的特点 自由落体运动是初速度为零 加速度为g的匀加速直线运动 2 自由落体运动的规律 初速度为零的匀加速直线运动的规律适用于自由落体运动的规律 即 4 滴水法测重力加速度调节水龙头 让水一滴滴流出 在下方放一盘子 调节盘子高度 使一滴水滴碰到盘子时 恰有另一滴水滴开始下落 而空中还有一滴正在下落中的水滴 测出水龙头到盘子的距离为h 从第一滴开始下落时计时 到第n滴水滴落在盘子中 共用去时间t 则此时第 n 1 滴水滴与盘子的距离为多少 当地的重力加速度为多少 三 竖直上抛运动1 特点 物体以初速度竖直上抛后只在重力作用下的运动 2 竖直上抛运动的上升阶段和下降阶段具有对称性 速度对称 上升和下降过程经过同一位置时速度等大 反向 时间对称 上升和下降过程经过同一段高度的上升时间和下降时间相等 3 处理方法 一是将竖直上抛运动全过程分为上升和下降两个阶段来处理 要注意两个阶段运动的对称性 二是从整体来看 运动全过程中加速度与初速度方向始终相反 大小不变 因此可以把竖直上抛运动看做是一个统一的匀变速直线运动 而上升阶段和下降阶段不过是整体运动的两过程 所以可以将竖直上抛运动全过程视为初速度为加速度为g的匀减速直线运动 4 竖直上抛运动的几个特征量 1 上升的最大高度 2 上升到最大高度处所用时间和从最高点处落回原抛出点所用时间相等 即 3 物体落回到抛出点时速度v与初速度等大反向 四 多过程问题若所研究的问题涉及多个过程 如竖直上抛运动就是典型的多过程问题 要分清物体在各阶段的运动情况 特别是在分析物体由一段运动转变为另一段时 要注意各阶段运动之间转折点的物理量联系 一 初速度为零的匀加速直线运动 包括自由落体运动 的规律应用例1 一个物体从塔顶落下 在到达地面前最后一秒内通过的位移为整个位移的9 25 求塔高 g 10m s2 点评 解决匀变速直线运动问题时 对整体与局部 局部与局部过程相互关系的分析 是解题的重要环节 如本题初位置记为a位置 t 1秒时记为b位置 落地点为c位置 如图所示 不难看出既可以把bc段看成整体过程ac与局部过程ab的差值 也可以把bc段看做是物体以初速度和加速度g向下做为时1s的匀加速运动 而可看成是局部过程ab的末速度 这样分析就会发现其中一些隐含条件 使得求解方便 例2 在同一高度处间隔时间先后自由释放两小球a和b 不计空气阻力 a 两球落地时间间隔为b 在空中运动时两球速度差越来越大c 在空中运动时两球间距越来越大d 在空中运动时两球间距保持不变 解析 这里提供三种解法 解法1 公式法 以地面为参考系 b球释放后t时刻 a球已运动时间t t0 此时a b两球的速度和位移分别为 a c 解法3 公式法 以b为参考系 以b为参考系 则在两球运动过程中 a球的相对加速度相对速度 不变 即a相对于b做匀速运动 相对位移越来越大 所以 a b速度差保持恒定不变 而距离越来越大 下落高度相同 故两球落地时间间隔为t0 正确选项为a c 点评 方法一通过研究任意时刻物体的运动情况来研究运动全过程 这种研究方法值得借鉴 方法二利用图象分析 直观明了 方法三从相对运动出发考虑问题 分析巧妙简捷 从不同角度运用多种方法求解物理问题 有利于培养自己的发散思维能力 变式训练1 如图1 3 1所示 悬挂的直杆ab长为 在其下处 有一长为的无底圆筒cd 若将悬线剪断 则直杆穿过圆筒所用的时间为多少 图1 3 1 点评 解决本题的关键是弄清要求的时间是指的哪一段 要认真阅读题目后判断 选择初速度为零的过程研究能使方程易解 变式训练2 2010 浙江模拟 一个小石子从离地某一高处由静止自由落下 某摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹ab 该爱好者用直尺量出轨迹的长度 如图1 3 2所示 已知曝光时间为s 则小石子出发点离a点的距离约为 a 6 5mb 10mc 20md 45m 图1 3 2 c 解析 考查自由落体运动基本规律 ab长度为l 0 02m 小石子从a到b用时0 001s 根据极短时间内物体平均速度接近瞬时速度 a点小石子的瞬时速度v 20m s 小石子从静止开始下落到该处的高度为h 则v2 2gh 解得h 20m 故小石子出发点离a点距离约为20m 二 初速度为零的匀加速直线运动 包括自由落体运动 的比例式应用 b 点评 在初速度为零的匀加速直线运动中 巧妙利用比例式可大大地缩短解题时间 变式训练3 一个石子从高处释放 做自由落体运动 已知它在第1s内的位移大小是x 则它在第3s内的位移大小是 a 5xb 7xc 9xd 3x a 三 竖直上抛运动的模型应用例4 气球以10m s的速度匀速竖直上升 从气球上掉下一个物体 经17s到达地面 求物体刚脱离气球时气球的高度 g 10m s2 方法2 如图将物体的运动过程分为a b和b d两段来处理 a b为竖直上抛运动 b d为自由落体运动 在a b段 据竖直上抛规律可知此阶段运动时间为 点评 该题以自由下落与竖直上抛的两物体在空间相碰创设物理情景 考查理解能力 分析综合能力及空间想象能力 四 多过程问题 五 多过程中的临界