人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动优秀课后练习题

专题强化　自由落体运动规律的综合应用

[学习目标]　1.进一步加深对自由落体运动性质的理解(重点)。2.能够灵活运用自由落体运动规律解决滴水、物体过窗等复杂问题(难点)。

一、自由落体运动的多物体问题

1．自由落体运动是________________________________运动。

2．自由落体的规律

(1)v＝________；

(2)h＝gt2；

(3)v2＝________。

例1　在离地面7.2 m处手提2.2 m长的绳子的上端，如图所示，在绳子的上下两端各拴一小球A、B，放手后小球自由下落(绳子的质量不计，不计空气阻力，球的大小可忽略，g＝10 m/s2)，求：

(1)两小球落地的时间差；

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(2)B球落地时A球的速度大小。

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在研究自由落体运动的多物体问题时，首先利用自由落体运动规律，分别计算每个物体落地时间、速度等物理量，再对相关物理量进行分析、比较。

二、自由落体运动中的滴水问题

从屋檐上每隔相同时间下落一雨滴，当第2滴雨滴刚要下落时，第一滴雨滴下落时间为t0。当第3滴雨滴刚下落时，

(1)第1滴雨滴下落的时间为多少？

(2)第1滴雨滴与第2滴雨滴的距离为多少？

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例2　小敏在学过自由落体运动规律后，对自家屋檐上下落的雨滴产生了兴趣，她坐在窗前发现从屋檐每隔相等时间滴下一滴水，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、下檐，小敏同学在自己的作业本上画出了如图所示的雨滴下落同自家房子的关系，其中2点和3点之间的小矩形表示小敏正对的窗子，不计空气阻力，g取10 m/s2，求：(尝试用多种方法求解)

(1)滴水的时间间隔是多少？

(2)此屋檐离地面多高？

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“水滴下落”类问题

像水滴下落这样从同一位置开始、间隔相等时间、依次做自由落体运动的物体在空间形成不同间距的问题，可将若干个物体在某一时刻的排列情形等效成一个物体在不同时刻的位置，这就类似于研究匀变速直线运动时打点计时器打下的纸带上的点，由此可以用Δx＝aT2、初速度为零的匀变速直线运动的比例关系或者平均速度法进行求解。

三、杆过窗问题

例3　木杆长5 m，上端固定在屋檐处竖直悬挂，由静止放开后让其自由下落(不计空气阻力，下落过程中始终保持竖直)，木杆通过屋檐正下方20 m处的窗子，窗子高为5 m，取g＝10 m/s2，求：

(1)木杆通过窗子上端所用时间是多少？

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(2)木杆通过窗子所用时间是多少？

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“落杆”类问题

由于物体有一定的长度，故物体经过某一点不是一个瞬间，而是一段时间，解决这类问题的关键是选准研究过程，找准与这段研究过程的起点和终点相对应的位移，解答过程中应借助示意图，搞清楚物体运动的过程，从而达到解决问题的目的。

四、自由落体多过程问题

例4　跳伞运动员做低空跳伞表演，他离开飞机后先做自由落体运动，当距离地面125 m时打开降落伞，伞张开后运动员就以大小为14.3 m/s2的加速度做匀减速直线运动，到达地面时的速度为5 m/s，取g＝10 m/s2。问：

(1)运动员离开飞机时距地面的高度为多少？

(2)离开飞机后，运动员经过多长时间才能到达地面？(结果保留三位有效数字)

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分析多过程中物体的运动情况

1．找出交接处速度与各段间位移—时间关系。

2．多过程的转折点处速度是联系两个运动的纽带，往往是解题的关键。