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竖直上抛运动的定义及公式

物理 时间:2020-09-22 浏览 1548

一、竖直上抛运动的定义及公式

1、定义:将物体以一定的初速度沿竖直向上的方向抛出,物体仅在重力作用下的运动,就做竖直上抛运动。

2、运动性质:加速度为$g$的匀变速直线运动。

3、运动的特征:竖直上抛运动可分为“上升阶段”和“下落阶段”。前一阶段是匀减速直线运动,后一阶段则是初速度为零的匀加速直线运动(自由落体运动),具备的特点主要有:

(1) 时间对称——“上升阶段”和“下落阶段”通过同一段大小相等、方向相反的位移所经历的时间相等。

(2) 速度对称——“上升阶段”和“下降阶段”通过同一位置时的速度大小相等、方向相反。

(3) 位移对称——“上升阶段”和“下降阶段”经过同一位置的位移大小相等,方向相同。

4、竖直上抛运动公式

条件 初速度$v_0 \not= 0$且竖直向上
受力:只受重力作用
实质 $a=g$的匀减速直线运动
基本规律 规律$v_0 > 0$,则$a=-g$
速度公式:$v_t=v_0-gt$
位移公式:$h=v_0t- \frac{1}{2}gt^2$
速度与位移关系:$v^2_t - v^2_0 = -2gh$
两个推论 ①上升、下落的时间$t_上=t_下=\frac{v_0}{g}$
②上升的最大高度$H=\frac{v^2_0}{2g}$
处理方法 分段法、整体法、对称法

5、竖直上抛运动的规律分析

一般以竖直向上为正方向,则$a=-g$,以抛出时刻为$t=0$时刻,以抛出点为位移的零点,故有:

(1) 速度——时间关系:$v=v_0-gt$

当$t>\frac{v_0}{g}$时,$v<0$,表示物体正在向下运动。

当$t=\frac{v_0}{g}$时,$v=0$,表示物体正在最高点。

当$t<\frac{v_0}{g}$时,$v>0$,表示物体正在向上运动。

(2) 位移——时间关系:$h=v_0t-\frac{1}{2}gt^2$

当$t>\frac{2v_0}{g}$时,$v<0$,表示物体在抛出点下方。

当$t=\frac{2v_0}{g}$时,$v=0$,表示物体回到抛出点。

当$t<\frac{2v_0}{g}$时,$v>0$,表示物体在抛出点上方。

(3) 速度——位移关系:$v^2=v_0^2 - 2gh$

二、竖直上抛运动相关例题

在离地高$h$处,沿竖直方向同时向上和向下抛出两个小球,它们的初速度大小均为$v$,不计空气阻力,两球落地的时间差为___

A. $\frac{2v}{g}$ B. $\frac{v}{g}$ C. $\frac{2h}{v}$ D. $\frac{h}{v}$

答案:A

解析:以竖直向下为正方向,对向上和向下抛出的两个小球分别有:$h=-vt_1 \frac{1}{2}gt^2_1$,$h=vt_2 \frac{1}{2}gt^2_2$。$\Delta t=t_1-t_2$,解以上三式得两球落地的时间差$\Delta t= \frac{2v}{g}$,故选A。

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