文档文本内容
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
第3 讲 自由落体运动和竖直上抛运动 多运动过程问题
学习目标 1.掌握自由落体运动和竖直上抛运动的特点,并能解决实际问题。 2.
理解竖直上抛运动的对称性和多解性。 3.灵活运用匀变速直线运动的规律解决
多过程问题。
1.思考判断
(1)同一地点,轻重不同的物体的g 值一样大。(√)
(2)物体做竖直上抛运动,速度为负值时,位移也一定为负值。(×)
(3)做竖直上抛运动的物体,在上升过程中,速度变化量方向是竖直向下的。(√)
2.一物体从离地H 高处自由下落,经过时间t 落地,则当它下落时,离地的高度
为( )
A.H
B.H
C.H
D.H
答案 C
考点一 自由落体运动
1.运动特点
1
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
初速度为0,加速度为g 的匀加速直线运动。
2.解题方法
(1)初速度为0 的匀变速直线运动规律都适用。
①从开始下落,连续相等时间内下落的高度之比为1∶3∶5∶7∶…。
②由Δv=gΔt 知,相等时间内,速度变化量相同。
③连续相等时间T 内下落的高度之差Δh=gT2。
(2)物体由静止开始的自由下落过程才是自由落体运动,从中间截取的一段运动
过程不是自由落体运动,等效于竖直下抛运动,应该用初速度不为零的匀变速直
线运动规律去解决此类问题。
例1 (2024·广东省深圳市调研)如图1 所示,一个小孩在公园里玩“眼疾手快”
游戏。游戏者需接住从支架顶部随机落下的圆棒。已知支架顶部距离地面2.3
m,圆棒长0.4 m,小孩站在支架旁边,手能触及所有圆棒的下落轨迹的某一段
范围AB,上边界A 距离地面1.1 m,下边界B 距离地面0.5 m。不计空气阻力,
重力加速度g=10 m/s2。求:
图1
(1)圆棒下落到A 点所用的时间t1;
(2)圆棒通过AB 所用的时间t2;
(3)结合轨迹反应时间(判断棒下落轨迹的时间)和握棒反应时间(棒经过某点的时
间)应用自由落体运动知识简要分析在A 点和B 点接棒各自的优缺点。
答案 (1)0.4 s (2)0.2 s (3)见解析
解析 (1)圆棒底部距离A 点的高度h1=2.3 m-0.4 m-1.1 m=0.8 m
圆棒做自由落体运动下落到A 点,有h1=gt
2
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
代入数据解得t1=0.4 s。
(2)圆棒通过AB 的过程即圆棒底部到达A 点和圆棒顶端离开B 点这一过程
圆棒顶端到达B 点,下落的高度为h2=2.3 m-0.5 m=1.8 m
由h2=gt 得t2==0.6 s
则圆棒通过AB 的时间t3=t2-t1=0.2 s。
(3)A 点握棒的优点:圆棒下落到A 点时速度较小,通过A 点所用的时间稍长,如
果握棒反应时间较长,也利于抓住圆棒;
A 点握棒的缺点:圆棒下落到A 点所用时间较短,若反应速度较慢,很容易错过
抓棒机会;
B 点握棒的优点:圆棒下落到B 点所用时间较长,即使反应速度较慢,也有足够
的反应时间做好抓棒准备,可以提高抓棒的成功率;
B 点握棒的缺点:圆棒下落到B 点时速度较大,通过B 点所用的时间较短,如果
握棒反应时间较长,很难抓住圆棒。
1.(2024·淮安市马坝高级中学高三一检)有一质点从某一高度处自由下落,开始的
高度用时为t,重力加速度为g,则( )
A.物体自由下落高度所用的时间为t
B.物体自由下落高度时的速度为gt
C.物体落地所用的时间为3t
3
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
D.物体落地时的速度为gt
答案 D
解析 设整个过程下落高度为h,由题意可得h=gt2,则物体自由下落高度为h
时,满足h=gt′2,解得t′=t,A 错误;物体自由下落高度时的速度为v′=gt′=
gt,B 错误;物体落地过程满足h=gt″2,解得物体落地所用的时间为t″=t,C 错
误;物体落地时的速度为v″=gt″=gt,D 正确。
2.(2023·江苏高邮市质检)科技馆中的一个展品如图2 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,若调节间歇闪光间隔时
间正好与水滴从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10 m/s2)( )
图2
A.水滴在下落过程中通过相邻两点之间的时间满足tAB<tBC<tCD
B.闪光的间隔时间是 s
C.水滴在相邻两点间的平均速度满足vAB∶vBC∶vCD=1∶4∶9
D.水滴在各点的速度之比满足vB∶vC∶vD=1∶3∶5
答案 B
解析 由题图可知hAB∶hBC∶hCD=1∶3∶5,水滴做初速度为零的匀加速直线运
4
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
动,故水滴在下落过程中通过相邻两点之间的时间相等,A 错误;由h=gt2可得
水滴在下落过程中通过相邻两点之间的时间为 s,即闪光的间隔时间是 s,B 正
确;由v=知水滴在相邻两点间的平均速度满足vAB∶vBC∶vCD=1∶3∶5,C 错误;
由v=gt 知水滴在各点的速度之比满足vB∶vC∶vD=1∶2∶3,D 错误。
考点二 竖直上抛运动
1.重要特性
(1)对称性(如图3)
(2)多解性:当物体经过抛出点上方某个位置时,可能处于上升阶段,也可能处
于下降阶段,造成多解。
2.研究方法
分段法
上升阶段:a=g 的匀减速直线运动
下降阶段:自由落体运动
全程法
初速度v0向上,加速度g 向下的匀变速直线运动,v=v0-gt,h=
v0t-gt2(以竖直向上为正方向)
若v>0,物体上升,若v<0,物体下落
若h>0,物体在抛出点上方,若h<0,物体在抛出点下方
例2 (多选)(2024·黑龙江哈师大附中期末)在某一高度以v0=20 m/s 的初速度竖直
5
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
上抛一个小球(不计空气阻力),当小球速度大小为10 m/s 时,以下判断正确的是
(g 取10 m/s2)( )
A.小球在这段时间内的位移大小一定是15 m,方向竖直向上
B.小球在这段时间内的平均速度可能是5 m/s
C.小球在这段时间内的速度变化大小可能是10 m/s,方向竖直向上
D.小球上升的最大高度一定为15 m
答案 AB
解析 小球的位移大小一定是x== m=15 m,方向竖直向上,故A 正确;当小
球速度大小为10 m/s,方向竖直向上时,小球在这段时间的平均速度为v==15
m/s,当小球速度大小为10 m/s,方向竖直向下时,小球在这段时间的平均速度
为v==5 m/s,故B 正确;当小球速度大小为10 m/s,方向竖直向上时,在这段
时间的速度变化为Δv=v-v0=(10-20) m/s=-10 m/s,方向竖直向下;当小球
速度大小为10 m/s,方向竖直向下时,在这段时间的速度变化为Δv=v-v0=(-
10-20) m/s=-30 m/s,方向竖直向下,故C 错误;小球上升的最大高度为h=
= m=20 m,故D 错误。
3.(多选)(2024·浙江温州联考)在某高塔顶层的墙外侧,以20 m/s 的速度竖直上抛
一个小石子(小石子可看成质点),忽略空气阻力,当小石子运动到离抛出点15 m
时,运动时间可能是(g 取10 m/s2)( )
A.1 s
B.3 s
C.4 s
D.(2+) s
答案 ABD
6
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
解析 小石子离抛出点最远的距离为hm==20 m,当小石子运动到离抛出点上
方15 m 时,有h=v0t-gt2,解得t1=1 s,t2=3 s,当小石子运动到离抛出点下方
15 m 时,有-h=v0t-gt2,解得t3=(2+) s,t4=(2-) s(舍去),故A、B、D 正确。
考点三 多运动过程问题
1.一般的解题步骤
(1)准确选取研究对象,根据题意画出物体在各阶段运动的示意图,直观呈现物
体运动的全过程。
(2)明确物体在各阶段的运动性质,找出题目给定的已知量、待求未知量,设出
中间量。
(3)合理选择运动学公式,列出物体在各阶段的运动方程及物体各阶段间的关联
方程。
2.解题关键
多运动过程的连接点的速度是联系两个运动过程的纽带,因此,对连接点速度的
求解往往是解题的关键。
例3 (2024·河北邢台联考)ETC 是高速公路上不停车电子收费系统的简称。甲、
乙两辆汽车分别通过ETC 通道和人工收费通道(MTC)驶离高速公路,流程如图4
所示。假设收费岛总长度d=30 m,两辆汽车同时以相同的速度v1=54 km/h 经
过距收费岛口x=30 m 处的减速带后,一起以相同的加速度做匀减速运动。甲车
减速至v2=18 km/h 后,匀速行驶到中心线即可完成缴费,自动栏杆打开放行;
乙车刚好到收费岛中心线收费窗口停下,经过t0=15 s 的时间缴费成功,人工栏
杆打开放行。随后两辆汽车匀加速到v3=90 km/h 速度后沿直线匀速行驶,设两
车加速过程和减速过程中的加速度大小相等,求:
7
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
图4
(1)此次人工收费通道和ETC 通道打开栏杆的时间差;
(2)两辆汽车驶离收费站后相距的最远距离。
答案 (1)16 s (2)445 m
解析 由题意可知v1=54 km/h=15 m/s,v2=18 km/h=5 m/s,v3=90 km/h=25
m/s。
(1)乙车减速过程中,根据匀变速直线运动的规律,有v=2a
可得乙车减速时的加速度大小为a=2.5 m/s2
设甲车减速到v2所用时间为t1,则有
t1==4 s
该段时间内甲车的位移为x1=t1=40 m
接下来做匀速运动,所用时间为t2==1 s
甲车从减速到打开栏杆的总时间为t 甲=t1+t2=5 s
乙减速的时间为t3==6 s
乙车从减速到打开栏杆的总时间为t 乙=t3+t0=21 s
人工收费通道和ETC 通道打开栏杆放行的时间差Δt=t 乙-t 甲=16 s。
(2)乙车与甲车速度相等时两车相距最远。乙车通过中心线后加速的时间为t4==
8
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
10 s
乙车加速的距离为x2=at=125 m
甲车加速的时间为t5==8 s
甲车加速的距离为x3==120 m
接下来甲匀速的时间为t6=Δt+t4-t5=18 s
甲车匀速运动的距离为x4=v3t6=450 m
因此,两车最远距离为Δx=x3+x4-x2=445 m。
方法技巧 多过程问题的处理方法
(1)不同过程之间衔接的关键物理量是不同过程之间的衔接速度。
(2)用好四个公式:v=v0+at,x=v0t+at2,v2-v=2ax,x=t。
(3)充分借助v-t 图像,图像反映物体运动过程经历的不同阶段,可获得的重要
信息有加速度(斜率)、位移(面积)和速度。
①多过程v-t 图像“上凸”模型,如图所示。
特点:全程初、末速度为零,匀加速直线运动过程和匀减速过程平均速度相等。
设匀加速运动的时间为t1,匀减速运动时间为t2,速度与时间关系公式:v=
a1t1,v=a2t2得=
速度与位移关系公式:v2=2a1x1,v2=2a2x2得
=
平均速度与位移关系公式:x1=,x2=
9
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
得=
②多过程v-t 图像“下凹”模型,如图所示。
车较之匀速行驶耽搁的距离为阴影面积表示的位移Δx 的大小,耽搁的时间Δt
=。
4.(2022·全国甲卷,15)长为l 的高速列车在平直轨道上正常行驶,速率为v0,要
通过前方一长为L 的隧道,当列车的任一部分处于隧道内时,列车速率都不允许
超过v(v<v0)。已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a 和2a,则列车从减
速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为( )
A.+
B.+
C.+
D.+
答案 C
解析 由题知当列车的任一部分处于隧道内时,列车速率都不允许超过
v(v<v0),则列车进隧道前必须减速到v,若用时最少,则列车先匀减速到v 进入
隧道,再在隧道中匀速运动,出了隧道再匀加速到v0,则列车减速运动时,有v
= v0-2at1
10
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
解得t1=
在隧道内匀速运动所用时间t2=
列车尾部出隧道后加速到速率v0,有v0=v+at3
解得t3=
则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为t=t1+t2+t3=+,故
选项C 正确。
A 级 基础对点练
对点练1 自由落体运动
1.(2024·北京东城高三期末)甲、乙两物体距地面的高度之比为1∶2,所受重力之
比为1∶2。某时刻两物体同时由静止开始下落。不计空气阻力的影响。下列说
法正确的是( )
A.甲、乙落地时的速度大小之比为1∶
B.所受重力较大的乙物体先落地
C.在两物体均未落地前,甲、乙的加速度大小之比为1∶2
D.在两物体均未落地前,甲、乙之间的距离越来越近
答案 A
解析 由于不计空气阻力,两物体均做自由落体运动,由v2=2gh 可知v=,所
以甲、乙落地时的速度大小之比为1∶,故A 正确;由h=gt2可知t=,所以物
体做自由落体运动在空间运动的时间取决于高度,与物体所受重力的大小无关,
11
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
即甲物体先落地,故B 错误;由于两物体都做自由落体运动,加速度均为重力
加速度,故C 错误;由于两物体都做自由落体运动且同时下落,则在两物体均
未落地前,甲、乙之间的距离不变,故D 错误。
2.(2021·湖北卷,2)2019 年,我国运动员陈芋汐获得国际泳联世锦赛女子单人10
米跳台冠军。某轮比赛中,陈芋汐在跳台上倒立静止,然后下落,前5 m 完成技
术动作,随后5 m 完成姿态调整。假设整个下落过程近似为自由落体运动,重力
加速度大小取10 m/s2,则她用于姿态调整的时间约为( )
A.0.2 s
B.0.4 s
C.1.0 s
D.1.4 s
答案 B
解析 陈芋汐下落的整个过程所用的时间为t== s≈1.4 s,下落前5 m 的过程
所用的时间为t1== s=1 s,则陈芋汐用于姿态调整的时间约为t2=t-t1=0.4
s,B 正确,A、C、D 错误。
3.(2024·黑龙江大庆模拟)一个物体从离地某一高度处开始做自由落体运动,该物
体第1 s 内的位移恰为最后1 s 内位移的二分之一,已知重力加速度大小取10
m/s2,则它开始下落时距落地点的高度为( )
A.15 m
B.12.5 m
C.11.25 m
D.10 m
答案 C
解析 物体第1 s 内的位移为h1=gt=×10×12 m=5 m,则物体最后1 s 内的位
移为h2=2h1=10 m,设物体下落的总时间为t,则gt2-g(t-1)2=h2,代入数值
12
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
得t=1.5 s,则物体开始下落时距落地点的高度为h=gt2=×10×1.52 m=11.25
m,故C 正确。
对点练2 竖直上抛运动
4.(2024·河北承德期末)体育课上同学们在练习排球,某同学将排球竖直向上垫起
后,经1.2 s 排球又回到原出发点,则排球被垫起后上升的最大高度约为( )
A.1.0 m
B.1.2 m
C.1.5 m
D.1.8 m
答案 D
解析 排球被垫起后经1.2 s 又回到原出发点,根据竖直上抛运动的对称性可知,
从最大高度下落到抛出点的时间为t=0.6 s,则排球被垫起后上升的最大高度h
=gt2=1.8 m,故D 正确。
5.(2024·广东省部分名校大联考)气球上系一物体,以3 m/s 的速度自地面匀速上
升,当物体上升到离地面的高度h=10.8 m 处时,绳子突然断了,气球和物体均
可视为质点,取重力加速度g=10 m/s2,关于绳断后物体的运动情况,下列说法
正确的是( )
A.物体将做自由落体运动
B.物体经过1.8 s 落到地面
C.物体运动1 s 后的速度大小为5 m/s
D.物体落地时的速度大小为4 m/s
答案 B
解析 物体有竖直向上的初速度,绳断后物体并不是做自由落体运动,故A 错
误;取向下为正方向,根据匀变速直线运动位移与时间关系式有h=-v0t+gt2,
13
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
解得t=1.8 s(另一解舍去),故B 正确;物体运动1 s 后的速度大小v=-v0+gt1
=7 m/s,故C 错误;物体落地时的速度大小v′=-v0+gt=15 m/s,故D 错误。
6.(2023·湖南模拟)打弹弓是一款传统游戏,射弹花样繁多,燕子钻天是游戏的一
种,如图1 所示,一表演者将弹丸竖直向上射出后,弹丸上升过程中在最初1 s
内上升的高度与最后1 s 内上升的高度之比为9∶1,不计空气阻力,重力加速度
g=10 m/s2,则弹丸在上升过程中最初1 s 内中间时刻的速度大小和上升的最大
高度分别为( )
图1
A.45 m/s;125 m
B.45 m/s;75 m
C.36 m/s;125 m
D.36 m/s;75 m
答案 A
解析 射出的弹丸做竖直上抛运动,上升过程可看成自由落体运动的逆运动,由
运动学公式h=gt2知,弹丸最后1 s 内上升的高度h1=×10×12 m=5 m,最初1 s
内上升的高度h2=9h1=45 m,则最初1 s 内中间时刻的速度v== m/s=45
m/s,弹丸上升的时间t=+= s+0.5 s=5 s,弹丸上升的总高度h3=gt2=
×10×52 m=125 m,故A 正确,B、C、D 错误。
对点练3 多运动过程问题
7.(多选)在一次救灾活动中,一辆救灾汽车由静止开始做匀加速直线运动,在运
14
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
动了8 s 之后,由于前方突然有巨石滚下并堵在路中央,所以又紧急刹车,匀减
速运动经4 s 停在巨石前。则关于汽车的运动情况,下列说法正确的是( )
A.加速、减速中的加速度大小之比为a1∶a2=2∶1
B.加速、减速中的平均速度大小之比为v1∶v2=1∶1
C.加速、减速中的位移之比为x1∶x2=2∶1
D.加速、减速中的加速度大小之比为a1∶a2=1∶3
答案 BC
解析 汽车由静止运动8 s,又经4 s 停止,加速阶段的末速度与减速阶段的初速
度相等,由v=at,知a1t1=a2t2,则=,A、D 错误;又由v2=2ax 知a1x1=a2x2,
==,C 正确;由v=知,v1∶v2=1∶1,B 正确。
8.(多选)汽车在路上出现故障时,应在车后放置三角警示牌(如图2 所示),以提醒
后面驾车司机减速安全通过。在夜间,有一货车因故障停驶,后面有一小轿车以
30 m/s 的速度向前驶来,由于夜间视线不好,小轿车驾驶员只能看清前方50 m
内的物体,并且他的反应时间为0.6 s,制动后最大加速度为5 m/s2。假设小轿车
始终沿直线运动。下列说法正确的是( )
图2
A.小轿车从刹车到停止所用的最短时间为6 s
B.小轿车的刹车距离(从刹车到停止运动所走的距离)为80 m
C.小轿车运动到三角警示牌时的最小速度为20 m/s
D.三角警示牌至少要放在货车后58 m 远处,才能有效避免两车相撞
答案 AD
解析 设小轿车从刹车到停止所用最短时间为t2,则t2== s=6 s,故A 正确;
15
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
小轿车的刹车距离x==90 m,故B 错误;反应时间内通过的位移为x1=v0t1=
30×0.6 m=18 m,减速通过的位移为x′=50 m-18 m=32 m,设减速到警示牌
的速度为v′,则2ax′=v′2-v,解得v′=2 m/s,故C 错误;小轿车通过的总位移
为x 总=(90+18)m=108 m,放置的位置至少在货车后Δx=(108-50)m=58 m,
故D 正确。
B 级 综合提升练
9.(2024·广东东莞联考)城市里高楼鳞次栉比,楼层越高视野越开阔,但是有一点
一定要注意高空坠物,因为坠物落地速度很大,会造成很大的危害。假设一个小
铁块从10 层楼的高处无初速度下落,已知10 层楼距地面高度为30 m,小铁块
落地后不反弹,不计空气阻力,重力加速度g=10 m/s2。下列说法正确的是(
)
A.小铁块在开始下落后的第1 s 内、第2 s 内、第3 s 内的位移之比为1∶3∶5
B.小铁块下落过程的平均速度大小为10 m/s
C.小铁块下落过程中第2 s 内的位移为20 m
D.小铁块下落最后10 m 所用时间为(-2) s
答案 D
解析 小铁块做自由落体运动,由h=gt2可知,下落的总时间为t== s= s,
第1 s 内的位移为5 m,前2 s 内位移为20 m,即第2 s 内的位移为15 m,则第3 s
内的位移为10 m,所以在开始下落后的第1 s 内、第2 s 内、第3 s 内的位移之比
为1∶3∶2,故A、C 错误;由平均速度公式可知,小铁块下落过程的平均速度v
16
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
== m/s=5 m/s,故B 错误;已知小铁块总下落高度为30 m,前2 s 内位移为20
m,则最后10 m 内运动时间为t′=(-2) s,故D 正确。
10.(2024·云南师大附中模拟)如图3 所示,在空中将小球P 从a 点竖直向上抛出
的同时,将小球Q 从c 点由静止释放,一段时间后Q 在a 点正下方的b 点时追上
P,此过程中两小球均未落地且未发生碰撞。若a、b 两点间的高度差为h,c、a
两点间的高度差为2h。不计空气阻力,重力加速度为g,两小球均可视为质点,
则小球P 相对抛出点上升的最大高度为( )
图3
A.
B.
C.
D.h
答案 B
解析 Q 做自由落体运动,有xQ=3h=gt2,解得t=,从小球P 抛出到相遇,以
向下为正方向,可得xP=-v0t+gt2,根据几何关系可得xQ-xP=2h,解得v0=,
则P 上升的最大高度为hm==,故B 正确。
11.(2024·江苏常熟市期中)如图4 所示,跳水运动员从离水面10 m 高的平台上向
上跃起,举起双臂竖直离开台面,此时其重心位于从手到脚全长的中点,跃起后
重心升高0.45 m 到最高点,落水时身体竖直,手先入水(此过程中运动员水平方
向的运动忽略不计,g=10 m/s2,≈1.45)。求:
17
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
图4
(1)运动员起跳时的速度v0的大小;
(2)从离开跳台到手接触水面的过程中所经历的时间t。
答案 (1)3 m/s (2)1.75 s
解析 (1)运动员起跳到最高点的过程中有v2-v=-2gh1
代入数据得v0=3 m/s。
(2)方法一 设运动员起跳到最高点的过程中所需时间为t1,由v=v0-gt1,代入
数据得t1=0.3 s
设运动员从最高点到手接触水面的过程所需时间为t2,由h1+h=gt,代入数据
得t2=1.45 s
则所求时间为t=t1+t2=1.75 s。
方法二 取竖直向上为正方向,则有
-h=v0t-gt2,解得t=1.75 s。
C 级 培优加强练
12.(2024·浙江大学附中期中考试)如图5 所示,有一空心上下无底的弹性圆筒,
它的下端距水平地面的高度为H(已知量),筒的轴线竖直。圆筒轴线上与筒顶端
等高处有一弹性小球,现让小球和圆筒同时由静止自由落下,圆筒碰地后的反弹
18
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
速率为落地速率的,它与地面的碰撞时间都极短,可看作瞬间反弹,运动过程中
圆筒的轴线始终位于竖直方向。已知圆筒第一次反弹后再次落下,它的底端与小
球同时到达地面(在此之前小球未碰过地),重力加速度为g,不计空气阻力,求:
图5
(1)圆筒第一次落地弹起后相对于地面上升的最大高度hmax;
(2)小球从释放到第一次落地所经历的时间t 以及圆筒的长度L。
答案 (1)H (2) H
解析 (1)圆筒第一次落地做自由落体运动,有2gH=v
圆筒第一次落地弹起后到最高点做匀减速运动,可视为反向的初速度为零的匀加
速运动,有2ghmax=
联立解得hmax=H。
(2)根据h=gt2可得,圆筒第一次落地的时间t1=
圆筒第一次弹起后到最高点的时间t2==
圆筒第一次弹起后到落地时与小球同时到达地面,所以小球从释放到第一次落地
所经历的时间t=t1+2t2=+2×=
可知小球下落的高度h=gt2=H
则圆筒的长度L=h-H=H。
19
关注公众号:陆陆高分冲刺 ~领取:最新版“中考高考-总复习”~~~
20