人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动公开课ppt课件

第4节 自由落体运动

1．关于竖直上抛运动，以初速度方向为正方向，下列说法不正确的是（　　）

A．从上升到下降的整个过程中，加速度保持不变

B．到达最高点时速度为零，物体处于静止状态

C．落回抛出点时的速度与初速度大小相同

D．在落回抛出点以前，物体的位移方向始终相同

【答案】B

【详解】A．物体做竖直上抛运动，只受重力作用，从上升到下降的整个过程中，加速度保持不变。故A正确，与题意不符；

B．到达最高点时速度为零，加速度不为零，合力不为零，物体处于非静止状态。故B错误，与题意相符；

C．根据竖直上抛运动得对称性可知落回抛出点时的速度与初速度大小相同。故C正确，与题意不符；

D．根据位移的定义，可知在落回抛出点以前，物体的位置始终位于抛出点得上方，位移方向始终竖直向上。故D正确，与题意不符。

故选B。

2．甲、乙两物体所受的重力之比为1∶2，甲、乙两物体所在的位置高度之比为2∶1，它们各自做自由落体运动，则（　　 ）

A．落地时的速度之比是∶1

B．落地时的速度之比是1∶1

C．下落过程中的加速度之比是2∶1

D．下落过程中加速度之比是1∶2

【答案】A

【详解】AB．根据

可得

则落地时的速度之比是

故A正确，B错误；

CD．两物体都做自由落体运动，加速度相同，则下落过程中的加速度之比是1∶1，故CD错误。

故选A。

3．实验中的绝对误差是（　　）

A．某次测量与多次测量平均值之间的差值 B．两次测量值之间的差异

C．测量值与真实值之间的差异 D．实验中的错误

【答案】A

【详解】实验中的绝对误差是某次测量与多次测量平均值之间的差值，不是两次测量值之间的差异，也不是实验中的错误；真实值与测量值之间的差异是误差；故A正确，BCD错误。

故选A。

4．一个从地面竖直上抛的物体，它两次经过一个较低点a的时间间隔为Ta，两次经过一个较高点b的时间间隔为Tb，则a、b之间的距离为（　　）

A． B．

C． D．

【答案】A

【详解】小球做竖直上抛运动，根据运动时间的对称性得，物体从最高点自由下落到a点的时间为

物体从最高点自由下落到b点的时间为

竖直上抛运动的加速度

由匀变速直线运动的位移公式，可得最高点到a点的距离为

最高点到b点的距离为

a点在b点下方，则a、b之间的距离为

故选A。

5．以初速度v0从地面竖直上抛一物体，不计空气阻力，当物体速度大小减为时，所用时间可能是（　　）

A． B． C． D．

【答案】D

【详解】物体速度反向向上或向下，则

得

或

故选D。

6．如图所示，节水灌溉中的喷嘴距地面高0.45 m，假定从喷嘴水平喷出的水做平抛运动，喷灌半径为3 m，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，则（　　）

A．水从喷嘴喷出至落地的位移为3 m

B．水从喷嘴喷出至地面的时间为0.3 s

C．水从喷嘴喷出落地时的速度大小为10 m/s

D．水从喷嘴喷出的速度大小为1.5 m/s

【答案】B

【详解】A．喷嘴距地高0.45m，喷灌半径为3m，则水的位移由几何关系有

故A错误；

B．从喷嘴水平喷出的水做平抛运动，竖直方向根据自由落体公式

可得

故B正确；

CD．水从喷嘴喷出的速率为

水从喷嘴喷出后，竖直方向有

则水从喷嘴喷出落地时的速度大小为

故CD错误。

故选B。

7．蹦床是一项专业运动员利用蹦床的反弹效果表现技巧的竞技运动，属体操项目之一。朱雪莹在东京奥运会夺冠一跳如图所示。某段过程中，她自距水平网面高3.2m处由静止下落，与网作用0.5s后，竖直向上弹离水平网面的最大高度为5m，若忽略触网过程中蹬网发力动作而将其视为质点，不计空气阻力且规定竖直向下为正方向， 。下列说法正确的是（　　）

A．她下落到刚接触网面时的速度为10m/s

B．她自最高点向下运动到最低点的过程历时0.8s

C．她与网作用过程中的平均加速度为-4m/s2

D．她自静止下落到弹回至最高点的过程中，平均速度为

【答案】D

【详解】A．她下落到刚接触网面时的速度为

A错误；

B．她自最高点向下运动到最低点的过程历时

B错误；

C．弹起的速度为

她与网作用过程中的平均加速度为

C错误；

D．下落时间为

她自静止下落到弹回至最高点的过程中，平均速度为

D正确。

故选D。

8．从居民楼某楼层的窗台上掉下一苹果，目测落地前最后一秒的位移约为10m，忽略空气阻力，重力加速度。则苹果掉下时的楼层为（设每层楼高约2.5m）（　　）

A．第三层 B．第四层 C．第五层 D．第六层

【答案】C

【详解】由匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于该时间段的平均速度可得，最后1s的平均速度是最后0.5s的初速度可得

则苹果落地时的速度为

由

可得

可得掉下楼层为第五层，故C正确，ABD错误。

故选C。

9．在某一高度以的初速度竖直上抛一个小球（不计空气阻力），当小球的速度大小为10m/s时，以下判断正确的是（g取10m/s2）（　　）

A．小球在这段时间内的平均速度大小可能为15m/s，方向向上

B．小球在这段时间内的平均速度大小可能为5m/s，方向向下

C．小球在这段时间内的平均速度大小可能为5m/s，方向向上

D．小球的位移大小一定是15m

【答案】ACD

【详解】A．小球被竖直向上抛出，做的是匀变速直线运动，平均速度可以用匀变速直线运动的平均速度公式

求出。规定竖直向上为正方向，当小球的末速度大小为10m/s，方向竖直向上时，求得平均速度为15m/s，方向竖直向上，A正确；

BC．当小球的末速度大小为10m/s，方向竖直向下时，vt=-10m/s，求得平均速度大小为5m/s，方向竖直向上，C正确，B错误；

D．根据竖直上抛规律，末速度大小为10m/s时，球的位置一定，距起点的位移大小

h==15m

D正确。

故选ACD。

10．两位小朋友玩弹珠子游戏，固定直杆与水平面的夹角为，两颗有孔的珠子穿在直杆上，初始时珠子之间的距离为，一位小朋友将珠子沿杆方向以速度弹出，另一个小朋友同时将珠子无初速度释放，经时间t，在珠子返回过程中两珠子相遇，珠子与杆之间的摩擦很小，可忽略，，则（　　）

A． B．

C． D．

【答案】AD

【详解】AB．由于在运动过程中珠子有共同的加速度，珠子a相对珠子b向上以速度匀速运动，初始吋珠子之间的距离为，故

解得

故A正确，B错误；

CD．若在珠子a刚要返回时相遇，则珠子a运动位移

则珠子b运动距离为

则

解得

若在珠子a返回到出发点时相遇，则

则

若在珠子a返回过程中两珠子相遇，则

故D正确，C错误。

故选AD。

11．如图所示，在足够高的空间内，小球位于空心管的正上方h处，空心管长为L，小球的球心与管的轴线重合，并在竖直线上，小球直径小于管的内径，不计空气阻力，则下列判断正确的是（　　）

A．两者均无初速度同时释放，小球在空中不能穿过管

B．两者同时释放，小球具有竖直向下的初速度v0、管无初速度，则小球一定能穿过管，且穿过管的时间与当地重力加速度无关

C．两者同时释放，小球具有竖直向下的初速度v0、管无初速度，则小球一定能穿过管，但穿过管的时间与当地重力加速度有关

D．两者均无初速度释放，小球提前Δt释放，则小球一定能穿过管，但穿过管的时间与当地重力加速度有关

【答案】ABD

【详解】A．两者同时无初速度释放，均做自由落体运动，小球不能穿过管，A正确；

BC．两者同时释放，小球具有竖直向下的初速度v0，以管为参考系，小球相对于管做匀速直线运动，小球匀速穿过管，小球在管中运动的时间为

小球能穿过管，穿过管的时间与重力加速度无关，B正确，C错误；

D．小球提前Δt释放，相当于获得了初速度

小球在管中运动的时间为

小球能穿过管，穿过管的时间与当地重力加速度有关，D正确。

故选ABD。

12．如图所示，在较暗处有一个不断均匀滴水的水龙头，在一种特殊的间歇闪光灯的照射下，若调节间歇闪光时间间隔正好与水滴从A下落到B的时间相同，可以看到一种奇特的现象，水滴似乎不再下落，而是像固定在图中的A、B、C、D四个位置不动，对出现的这种现象，下列描述正确的是（g取10m/s2）（        ）

A．水滴在下落过程中通过相邻两点之间的时间满足

B．水滴在各点速度之比满足

C．水滴在相邻两点之间的位移满足

D．间歇发光的间隔时间是

【答案】AD

【详解】AC．水滴在相邻两点之间的位移满足

根据初速度为零的匀加速直线运动的等分规律得

A正确，C错误；

D．由 得，间歇发光的间隔时间为

D正确；

B．由 水滴在各点速度之比为

B错误。

故选AD。

13．某课外实验小组由铜球自由下落的实验获得了表中数据和图中的数据点。

（1）能否根据表中的数据归纳出铜球下落所需时间t与释放高度h之间的关系______？通过描点连线能验证这一关系吗______？

（2）根据本节实验中用到的数据处理方法，应该选择什么坐标来作图验证______？

【答案】     能够     不能    

【详解】（1）[1]通过分析表中数据有

可知铜球下落所需时间t与释放高度h之间呈现二次函数的关系，即时间t与释放高度h之间的图像为一条抛物线；

[2]不能，通过描点连线，只能说明两者图像是一条曲线，不能说明该曲线为抛物线。

（2）[3]由（1）可知表中数据有

即铜球下落所需时间t的平方与释放高度h之间成正比关系，图像为一条直线，则根据本节实验中用到的数据处理方法，应该选择坐标来作图验证。

14．如图甲所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测得自由落体加速度。

（1）所需器材有：电磁打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需 _____（填字母代号）。

A．直流电源；      B．天平及砝码

C． 8V交变电源；    D．毫米刻度尺

（2）已知电磁打点计时器的工作频率为50Hz，实验中得到的一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E是打点计时器连续打出的点，图中四个数据中不符合有效数字要求的一组数据应改为 _______cm；

（3）在打下点D时重物的速度大小为 _____m/s，重物的加速度大小为 _______m/s2（结果均保留三位有效数字）。该实验中测得的自由落体加速度的值偏小，其主要原因是 ______________________。

【答案】     CD/DC     2.00     1.48     9.63     重物及纸带下落过程中受到了摩擦阻力的作用

【详解】（1）[1]打点计时器一般使用5~11V、50Hz的交流电源，学生用实验室电磁打点计时器通常使用6V、50Hz的交流电源；打出的点迹要使用毫米刻度尺来测量距离；测量自由落体加速度时不需要测量重物的质量。

故选CD。

（2）[2]使用毫米刻度尺测量时，要估读到毫米的下一位，即使用cm为计数单位时，小数点后应该有两位小时，所以四个数据中不符合有效数字要求的一组数据是2.0cm，应改为2.00cm。

（3）[3]在打下点D时重物的速度大小为

 [4]重物的加速度大小为

 [5]重物及纸带下落过程中受到了摩擦阻力的作用，导致其加速度小于自由落体加速度。

15．一个物体从20米高处由静止开始做自由落体运动，取g=10m/s2，求：

（1）物体的下落时间；

（2）物体着地时的速度大小；

（3）物体下落高度的一半时的速度大小。

【答案】（1）2s；（2）20m/s；（3）10m/s

【详解】（1）由匀变速直线运动位移—时间关系有

h=gt2

得

t

（2）由匀变速直线运动速度—时间关系有

v=gt=10×2m/s=20m/s

（3）由匀变速直线运动位移—速度关系有

v′2=2g

得

16．每隔一定时间就有一滴水从屋檐滴下，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于高1 m的窗子的上下沿，如图所示。（取g=10 m/s2）试求：

（1）滴水的时间间隔是多少？

（2）此屋檐离地面多高？

【答案】（1）0.2 s；（2）3.2 m

【详解】方法一：利用基本规律求解

（1）设屋檐离地面高为h，滴水的时间间隔为T。由

得第2滴水的位移

第3滴水的位移

又

联立得

（2）屋檐离地高度

方法二：用比例法求解

（1）（2）由于水滴下落的时间间隔相等，则相邻两水滴之间的间距从上到下依次可设为h0、3h0、5h0、7h0，如图所示

显然，窗高为5h0，即

5h0=1 m

得

h0=0.2 m

屋檐离地高度

h=h0＋3h0＋5h0＋7h0=3.2 m

由

滴水的时间间隔为

17．如图所示，一个篮球从高的篮筐上由静止开始下落，然后以的速度反弹，向上做匀减速直线运动，此时加速度大小为。已知篮球与地面碰撞的时间为，整个过程空气阻力忽略不计，求：

（1）篮球第一次落到地面时的速度；

（2）篮球在反弹这一短暂过程中的加速度；

（3）篮球在与地面碰撞后反弹的高度；

（4）篮球从开始下落到反弹至最高点过程的平均速度。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）

【详解】（1）篮球下落过程做自由落体运动，由

解得下落时间为

由

解得篮球第一次落到地面时的速度为

（2）篮球在与地面碰撞过程的加速度为

（3）篮球反弹后做竖直上抛运动，由，解得其在与地面碰撞后反弹的高度为

所用时间为

（4）篮球从开始下落到反弹至最高点过程的位移为

平均速度为

18．有一条竖直悬挂起来的长为4.2m的细杆AB，在杆的正下方离B端0.8m的地方有一个水平放置的圆环C，如图所示，若让杆自由下落，求：（g取10m/s2）

(1)从杆下落开始，上端A到达圆环所经历的时间；

(2)下端B到达圆环时，杆的速度大小；

(3)AB杆通过圆环的过程中所用的时间。

【答案】(1)1s；(2)4m/s；(3)0.6s

【详解】(1) 上端A到圆环的距离hA=5m， A到圆环所经历的时间由

可得

(2) 下端B到达圆环时，杆的速度由

可得

(3)由

可得

AB杆通过圆环的过程中所用的时间