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竖直上抛运动

一、竖直上抛运动的基本规律 我们把物体以一定的初速度竖直向上抛出,物体在只受重力作用下的运动就叫竖直上抛运动。物体竖直上抛过程中只受重力的影响,加速度为重力加速度。 以竖直向上为正方向,则加速度为
我们在处理竖直上抛运动问题时,可以分段去处理,也可以直接全程去处理。
二、竖直上抛运动的对称性 假设物体运动到最高点的时间为这段时间,物体可以看成逆向的自由落体运动;这段时间,物体做自由落体运动。 从全程来看,物体两次经过某点A时的时间和速度会关于最高点呈对称性。
三、竖直上抛运动的典型问题
1、基本规律的运用 例1:(多选)某物体以30m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力,取向上为正方向,g取10m/s2,则5s内物体的(  )
A.路程为65mB.位移为25m
C.速度改变量为50m/sD.平均速度为5m/s
解析: 直接以全程运动去处理, ,B正确; ,D正确 ,C错误; 路程需要分段去看: 竖直上升阶段 自由下落阶段 自由下落位移 路程,A正确 选ABD。 例2:升降机以速度匀速竖直上升,升降机内的天花板上有一个螺丝帽突然松脱,脱离天花板。已知升降机天花板到其地板的高度为。求: (1)螺丝帽上升的时间; (2)螺丝上升至最高点时,螺丝与升降机的地板之间的距离 (3)螺丝帽落到地板上时,升降机的地板上升的位移。(本题解析: 螺丝帽突然脱落不会马上做自由落体运动,它会因为惯性继续往上运动一段,等效于竖直上抛运动。 以向上为正方向。 (1)上升时间 (2)螺丝上升至最高点时,对地位移 地板向上位移 此时和螺丝帽和地板距离 (3)假设螺丝落到地板的时间是t,螺丝帽的位移 地板的位移 由题知: 代入解得:
对于距离抛出点一段距离的问题,注意其多解性。 例3:在一个足够深的井口正上方将一个小球以初速度竖直上抛,不计空气阻力,则经过多长时间小球能够到达距离抛出点的地方(重力加速度g)(  )
A.1sB.3sC.sD.2s
解析: 以向上为正,假设经过时间t后在抛出点上方5m处,则有 代入解得: 若物体在抛出点下方5m,则有 解得(舍去) 故选ACD。
对连续两次经过同一点的,要善于利用竖直上抛运动的对称性。 例4:一个从地面竖直上抛的物体,它两次经过一个较低的点 的时间间隔是,两次经过一个较高点 的时间间隔是,重力加速度为,求 之间的距离. 解析: 根据时间的对称性,物体从 点到最高点的时间为,从点到最高点的时间为 点到最高点的距离 点到最高点的距离之间的距离为
2、类竖直上抛运动 对于球以一定初速度滚上光滑斜面的问题,其规律和竖直上抛运动类似,只是加速度不为例1(多选)一物体以 的初速度在光滑斜面上向上匀减速运动,其加速度大小为,设斜面足够长,经过 时间物体位移的大小为,则时间可能为( ) A.1s B.3s C.4s D. 解析: 以沿斜面向上为正方向,。 当物体的位移为 时, 解得 当物体的位移为时, 解得 故ACD 正确.
3、竖直上抛运动与自由落体运动的追及相遇 例1:一长为L的金属管从地面以v0的初速度竖直上抛,管口正上方高h处有一小球同时自由下落,金属管落地前小球从管中穿过。已知重力加速度为g,不计空气阻力,不考虑金属管落地后的反弹,问: (1)若小球在金属管上升阶段穿过管,则v0需要满足什么条件? (2)若小球在穿过管的过程中,金属管一直处于下降阶段,则v0需要满足什么条件?此时hL需要满足什么关系?(本题所有结果不必取“=”号)
例2:如图所示,AB为空心圆管、C为可视为质点的小球,AB长度为L=2m,AB与C在同一竖直线上,AC之间距离为h=8m。零时刻,AB做自由落体运动,C从地面以初速度v0开始做竖直上抛运动,g取10m/s2。若圆管、小球落地后均不反弹。则下列说法中正确的是(  )
A.若要使小球在AB落地前从A端穿过AB,则v0应至少为2.5m/s
B.若要使小球在上升过程中从A端穿过AB,则v0应至少为10m/s
C.若v0=8m/s,则共有三个时刻小球C与圆管A端距离为2m
D.若v0=12m/s,则稍降低AC之间距离h后,小球C从A端穿过AB的用时将减少