2022年高中物理必修第一册2.4 自由落体运动 导学案

对自由落体运动的研究UB课輛定位【明确学习目标,克效学习.有的放矢】一、考点突破：此部分内容在高考物理屮的要求如下:知识点考纲要求说明自由落体运动1.掌握自由落体的运动规律及其应用；2.掌握竖直上抛运动的规律及其应用。选择题、讣算题高考中一般以选择题或在计算题中的一个小过程的形式出现二、重难点提示：重点：自由落体和竖直上抛运动的规律应用。难点：竖直上抛运动的对称性的应用。M8考点精itt【重难要点点点突破］一、自由落体运动：1.概念：物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动叫自由落体运动。2.基本特征：只受重力，且初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。3.基本规律：由于自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,所以匀变速直线运动的基本公式及英推论都适用于自由落体运动。（1）速度公式：v—gt（2）位移公式：力=£■#（3）位移与速度的关系：v=2gh4.推论——V1（1）平均速度等于中间时刻的瞬时速度，也等于末速度的一半，即V=寸禅（2）在相邻的相等吋间内下落的位移差、h=gT（T为吋间间隔）5.应用：（1）测反应吋I'可；（2）估测曝光吋间二、竖直上抛运动：1.概念：将物体以一定的初速度沿竖直方向向上抛出去，物体只在重力作用下所做的运动叫竖直上抛运动。2.基本特征：只受重力作用且初速度竖直向上，以初速度的方向为正方向，则^=-go3.运动分析：上升阶段做匀减速直线运动，下降阶段做匀加速直线运动，全过程可看作匀减速直线运动。4.基本公式:5.竖直上抛运动的重要特性（1）对称性 ①时间对称性：上升过程和下降过程时间相等；②速度对称性：上升过程和下降过程通过同一点时速度大小相等。（2）多解性通过某一点对应两个时刻，即：物体可能处于上升阶段，也可能处于下降阶段。典例精ill斤【貞题♦模拟卿通关】例题1在学习了伽利略对自由落体运动的研究后，甲同学给乙同学出了这样一道题：一个物体从塔顶落下（不考虑空气阻力），物体到达地面前最后一秒内通过的位移为整个位9移的亦，求塔高〃（取尸1。m/s?）o11A.Q乙同学的解法：根据力=尹产得物体在最后Is内的位移/?1=-^2=5m,再根据万=亦得〃=13.9m,乙同学的解法是否正确？如果正确说明理由，如果不正确请给出正确的解析过程和答案。思路分析：乙同学的解法不正确。根据题意设物体从塔顶落到地面所经历的时间为f,通过的位移为〃，物体在（广一1）秒内的位移为力。据自由落体运动规律，有12Hpt1?力=尹（t-1）'由题意得务¥=曙联立以上各式解得4125m思维突破：由本题的解答过程，我们可以体会到选取合适的物理过程作为研究对彖是多么重要，运动学公式都对应于某一运动过程,复杂的运动过程中选择恰当的研究过程是关键。例题2某人站在高楼的平台边缘，以20m/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？回到抛出点所用的时间为多少？（2）石子抛出后通过距抛岀点下方20m处所需的时间。（不考虑空气阻力，取g=10m/s2o）思路分析：解法一：上升过程，匀减速直线运动，取竖直向上为正方向，％=20m/s,&=—g,v=0,根据匀变速直线运动公式：V—v（）2=2axfv=v^+at,得物体上升的最大高度：〃=券=好=磊严=20m；下落过程，自由落体运动，取竖直向下为正方向，旳2=0,&2=g，回到抛出点时，X\=H,到抛出点下方20m处时，%2=40in,根据自由落体公式，得s=2s 下落到抛出点下方20m处的时间：t2=2迈ss,落到抛出点下方20m处所经历所以最大高度//=20m,冋到抛出点所用的时间为4时间为2（1+边）So解法二：全过程分析，取向上为正方向，vb=20m/s,a=—g,最大高度时r=0,回到原抛出点时为=0m,落到抛出点下方20ni处时%=-20m,由匀变速运动公式得2%2X20s=4s最大咼度：^=~2g=2X10m=20m冋到原抛出点：X]=Vot]—㊁g/j°,t\=u|Q落到抛岀点下方20m处时：*g£2‘，代入数据得12一20=20方2X10旷解得才2=（2+2^2）s灯=（2—2迈）s,舍去，结果同上。答案：（1）20m4s（2）（2+2边）sMB捉分宝典【拓展升华高分豪取】【知识脉络】1.自由落体规律特征自由落体运动概念思考：自由落体运动有哪些应用？推论2.竖直上抛 公式【技巧突破】1.竖直上抛运动的研究方法（1）分段法：可以把竖直上抛运动分成上升阶段的匀减速直线运动和下降阶段的自由落体运动处理，下降过程是上升过程的逆过程。（2）整体法：从全过程來看，加速度方向始终与初速度的方向相反，所以也可把竖直上抛运动看成是一个匀变速直线运动。2.竖直上抛运动的对称性如图所示，物体以初速度旳竖直上抛，昇、〃为途中的任意两点，C为最高点，则-B-AO（1）时间对称性：物体上升过程中从A^C所用时间如和下降过程中从所用时间加相等，同理切=tBAo（2）速度对称性：物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等。