《高中物理大难点强行突破》之六：物体在重力作用下的运动

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1、物体在重力作用下的运动　　　　一、难点形成原因：　　　1、不能正确理解竖直上抛运动中物体的速度、位移方向的改变和时间、速率等物理量的对称性　　　由于高中学生认知还不够深入，对物理现象和物理过程的分析不到位，加之对匀变速直线运动形成了各矢量方向不变的思维定势，导致在竖直上抛运动中对速度方向的改变、位移方向的改变缺乏思考，对运动时间、位移、速率等物理量的对称性不会分析，更谈不上用整体法处理上抛运动时的符号规则了。　　　　　　2、不能应用所学，找不到解决平抛和斜抛物体运动问题的思路　　　　在抛体运动中由于速度方向和加速度方向不共线，物体做曲线运动，由于学生对运

2、动（矢量）的合成与分解知识的欠缺和疏于理解，以至于不能将其迁移并应用于抛体运动中，无法建立正确的分析思路，导致公式、规律的胡乱套用。　　　二、难点突破策略　　　　对于重力作用下物体运动的问题应首先明确其基本概念的内函，所述物理意义的外延，理解其运动的基本性质，掌握其基本规律，并学会解决问题的基本方法。只有这样才能对难点有所突破，有所理解，有所掌握，达到融会贯通之效果。下面就对该部分的难点从基本概念、运动性质、基本处理方法等几个方面进行解读。　　　1、竖直上抛　　　（1）定义：将一个物体以某一初速度竖直向上抛出，抛出的物体只受重力，这个物体的运动就是竖直上

3、抛运动。竖直上抛运动的加速度大小为g，方向竖直向下，竖直上抛运动是匀变速直线运动。　　　　　　（2）运动性质：初速度为，加速度为-g的匀变速直线运动（通常规定以初速度的方向为正方向）　　　　（3）适应规律　　　　速度公式：　　　　　位移公式：　　　　　速度位移关系式：　　　　　（4）处理方法　　　　①分段处理：　　　　　　上升过程：初速度为加速度为g的匀减速直线运动　　　　　基本规律：　　　　　　下降过程：自由落体运动　　　　基本规律：　　　　　　②整体处理：设抛出时刻t=0，向上的方向为正方向，抛出位置h=0，则有：　　　　　　　　　　　　　　　用此方

4、法处理竖直上抛运动问题时，一定要注意正方向的选取和各物理量正负号的选取；特别是t=0时h的正负。　　　（5）几个特征量　　　　　①上升到最高点的时间：；从上升开始到落回到抛出点的时间：。　　　　②上升的最大高度：；从抛出点出发到再回到抛出点物体运动的路程：　　　　③上升阶段与下降阶段抛体通过同一段距离所用的时间相等（时间对称性：）　　　　④上升阶段与下降阶段抛体通过同一位置时的速度等大反向（速度对称性：）　　　　2、平抛运动　　　（1）定义：将物体用一定的初速度沿水平方向抛出，物体只在重力作用下（不考虑空气阻力）所做的运动，叫做平抛运动。　　　　　　（2

5、）运动性质　　　　①平抛运动性质：物体做平抛运动时，由于只受重力，所以加速度为重力加速度g。而物体速度方向与重力方向不在一条直线上，故平抛运动是匀变速曲线运动。在运动过程中任何相等时间△t内速度变化量均相等，均为，并且速度变化方向始终是竖直向下的。　　　　②平抛运动中的独立性：平抛运动中水平方向和竖直方向的分运动是相互独立的，其中每个分运动都不会因另一个运动的存在而受到影响。水平方向和竖直方向的两个分运动及其合运动具有等时性。时间相同是联系两个分运动及其合运动的桥梁，求解时往往根据竖直方向的分运动求时间。　　　　　图6-1　　　　（3）处理方法—“化曲为

6、直”如图6-1　　　　　　以“化曲为直”为指导思想，根据运动的合成和分解的规律把平抛运动分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。　　　　　（4）适应规律　　　　①水平方向的分运动是匀速直线运动：　　　　　速度大小：位移大小：　　②竖直方向的分运动是自由落体运动：　　　　速度大小：位移大小：　　　　③合运动：速度大小：位移大小：　　　　　合运动方向：速度V与水平方向夹角α满足：　　　　　位移S与水平方向夹角φ满足：　　　　④平抛运动的两个推论：　　　　a、由上面可看出，即做平抛（或类平抛）运动的物体在任一时刻任一位置处，设其末速度方向与水平方

7、向的夹角为，位移与水平方向的夹角为，则。　　　b、图6-1中即做平抛（或类平抛）运动的物体在任一时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，如图6-1中x/所示。　　　⑤飞行时间（运动时间）　　　　⑥竖直位移y与水平位移x的函数关系：　　　　3、斜抛运动　　（1）定义：以一定的初速度将物体斜向上或斜向下抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体所做的运动叫做斜抛运动。　　　　　　（2）运动性质　　　　①斜抛运动性质：物体做斜抛运动时，由于只受重力，所以加速度为重力加速度g。而物体速度方向与重力方向不在一条直线上，故斜抛运动是匀变速曲线运动。在运动过

8、程中任何相等时间△t内速度变化量均相等，均为，并且速度变化方向始终是竖直向下的。