2019-2020版新教材高中物理第二章第4节自由落体运动教案必修第一册

学必求其心得，业必贵于专精第4节自由落体运动科学态物理见解科学思想科学研究度与责任1。经过自由落1。经过实体运动模型的验测量自培养实核1。知道自建构，领悟伽利由落体加事求是心由落体运略对自由落体速度的大的态度，素动的条件。运动的研究方小。增强运养2.知道自法,领悟伽利略2.利用自由动规律由落体加的科学思想.落体运动服务生速度的大2。掌握自由落规律测量产生活小和方向。体运动的规律，的意识.人的反应并能解决相关时间。实责问题。知识点一自由落体运动［观图助学]1学必求其心得，业必贵于专精1.定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动.2.特点1）运动性质：初速度等于零的匀加速直线运动.2）受力特点：只受重力作用。不受其他力在实质中物体下落时由于受空气阻力的作用,物体其实不是做自由落体运动，在有空气的空间，若是空气阻力的作用比较小,能够忽略，物体的下落能够近似看作自由落体运动。［思虑判断］1）物体从静止下落的运动是自由落体运动.（×）2)只在重力作用下的运动是自由落体运动。（×）3)空气中从静止释放的铁球的运动能够看作自由落体运动.（√）,亚里士多德的见解：重的物体比轻的物体下落的快2学必求其心得，业必贵于专精运动员打开降落伞下落时，碰到的空气阻力不能够忽略，不能够看作自由落体运动。知识点二自由落体加速度［观图助学］同一地址重力加速度g的大小是相同的，在地球的不相同地方，g的值略有不相同。若是没有特别说明一般按9。8m/s2计算。1。定义：在同一地址，所有物体自由下落的加速度都相同。这个加速度叫作自由落体加速度,也叫作重力加速度，平时用g表示。2.方向：竖直向下。3.大小1）一般g＝9.8m/s2，大概计算g＝10m/s2。2）g值随纬度高升而增大，随高度高升而减小。3学必求其心得，业必贵于专精［思虑判断]（1)重力加速度的方向总是垂直向下的。（×)（2）赤道上的重力加速度比两极点的大。(×）3）重力加速度的大小与物体的质量没关。（√）,1）重力加速度大小其实不是恒定的。重力加速度大小与物体的质量、运动状态、受力情况没关，与物体在地球上的纬度以及高度相关。2）重力加速度的方向与当地重力的方向相同，是竖直向下的,不能够说成垂直向下，也不能够说指向地心.知识点三自由落体运动规律自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，把v0＝0和a＝g代入匀变速直线运动的公式可得(1）速度公式:v＝gt（2）位移公式:x＝错误!gt2(3）速度-位移公式:v2＝2gx，物体下落的时间由下落高度决定t＝错误!错误!核心要点自由落体运动4学必求其心得，业必贵于专精［观察研究]以下列图,在有空气的玻璃管中，金属片比羽毛下落得快,在抽掉空气的玻璃管中,金属片和羽毛下落快慢相同.1）为什么物体下落快慢相同？2）空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体运动?答案（1）由于没有空气阻力(2）空气的阻力作用能够忽略［研究归纳］1。自由落体运动是一种理想模型当自由下落的物体所受的空气阻力远小于重力时,物体的运动才能够视为自由落体运动。如空气中石块的下落能够看作自由落体运动，空气中羽毛的下落不能够看作自由落体运动。忽略次要因素:空气阻力；突出主要因素:重力2。物体做自由落体运动的条件（1）初速度为零；(2）只受重力。3.运动特点：初速度为零，加速度为重力加速度g的匀加速直线运动.是匀变速直线运动的特例。特别提示物体在其他星球上也能够做自由落体运动,但下落的加速度与在地球表面下落的加速度不相同.5学必求其心得，业必贵于专精［试题案例][例1]关于自由落体运动，以下说法中正确的选项是（）。质量大的物体自由下落时的加速度大B.从水平翱翔的飞机上释放的物体将做自由落体运动C。雨滴下落的过程是自由落体运动D.从水龙头上滴落的水滴的下落过程，能够近似看作自由落体运动解析所有物体在同一地址的重力加速度相等,与物体质量大小无关,选项A错误；从水平翱翔的飞机上释放的物体，拥有水平初速度,不是自由落体运动,选项B错误;雨滴下落过程所受空气阻力与速度大小相关,速度增大时阻力增大，雨滴速度增大到必然值时,阻力与重力对照不能忽略,不能够认为是自由落体运动，选项C错误；从水龙头上滴落的水滴所受的空气阻力与重力对照可忽略不计，能够为只受重力作用，选项D正确.答案D要点点拨（1)可否看作自由落体运动要点是考虑重力和阻力大小的关系。落体运动与自由落体运动的关系6学必求其心得，业必贵于专精(2）若下落的初速度不为0或下落加速度不为g，那么下落的运动就不是自由落体运动。[针对训练1］某同学在研究自由落体运动规律时，从生活情况中选出处于不相同状态的四种物体进行研究，你认为哪一个选项中的物体所做的运动是自由落体运动(）。从树上飘落的树叶的运动B。由静止开始下落的小钢球的运动C。被运动员推出去的铅球的运动。从水面自由落到水底的石子的运动解析从树上飘落的树叶，阻力不是远小于重力，选项A错误；由静止下落的钢球，由于初速度为0，GF阻，故能够看作自由落体运动，应选项B正确；被推出去的铅球，由于初速度v0≠0，应选项C错误；从水面自由落到水底的石子，由于F阻不是远小于重力，故选项D错误。答案B7学必求其心得，业必贵于专精核心要点自由落体加速度［观察研究](1)以下列图，这两名跳伞运动选手有不相同的体重，自由下落加速度的大小与他们的质量相关吗？2）在地球上的不相同地址，自由落体的加速度必然相同吗？同一物体在月球和地球上做自由落体运动时加速度相同吗?答案（1）自由下落加速度的大小与他们的质量没关系。(2)在地球上的不相同地址，自由落体的加速度一般不相同；同一物体在月球和地球上自由落体的加速度也不相同。[研究归纳]1。对自由落体加速度的理解(1）产生原因：地球上的物体碰到地球的吸引力而产生的。(2）大小：与在地球上的纬度以及距地面的高度相关。在地球表面上,重力加速度随纬度的增加与纬度的而增大，即赤道处重力加速度最小，两极关系处重力加速度最大,但差别很小与高度的在地面上的同一地址，重力加速度随高度关系的增加而减小。但在必然的高度内，可认8学必求其心得，业必贵于专精为重力加速度的大小不变2.测定重力加速度的方法1)实验设计利用频闪照片，或利用打点计时器能够把做自由落体运动的物体的地址和相应的时刻记录下来.依照对匀变速直线运动的研究，测量物体下落的加速度,进而研究自由落体运动是否是匀加速直线运动，以证明猜想。2）实验方法①打点计时器法a.实验装置以下列图。打点计时器固定在铁架台上,纸带一端系重视物,另一端穿过计时器.用手捏住纸带上端，启动计时器，松开手后重物自由下落,计时器在纸带上留下一串小点。改变重物的质量,重复上面的实验。b.对纸带上计数点间的距离x进行测量，利用g＝错误!求出重力加速度。9学必求其心得，业必贵于专精注意（1）注意操作的先后序次。2)纸带采用：选点迹清楚，且1、2两点间距离凑近2mm的纸带进行解析研究.②频闪照相法频闪照相机能够每间隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机可追踪记录做自由落体运动的物体的地址,依照x可否为恒量，可判断自由落体运动可否为匀变速直线运动。依照匀变速直线运动的推论xx＝aT2可求出重力加速度g＝T2.由g＝错误!也可求出重力加速度g。③滴水法10学必求其心得，业必贵于专精a。以下列图，让水滴自水龙头滴下，在水龙头正下方放一个盘,调治水龙头,让水一滴一滴地滴下，并调治使第一滴水碰到盘的刹时,第二滴水正好从水龙头开始下落，并且能依次连续下去。b.用刻度尺测出水龙头距盘面的高度h。c.测出每滴水下落的时间T，其方法是:当听到某一滴水滴落在盘上的同时，开启停表开始计时，此后每落下一滴水依次计数1、2、3、，当数到n时按下停表停止计时，则每一滴水下落的时间T＝错误!.d。由h＝错误!gT2，得g＝错误!＝错误!。［试题案例]［例2]以下列图中甲、乙两图都是使用电磁打点计时器测量重力加速度g的装置表示图，已知该打点计时器的打点频率为50Hz。(1）甲、乙两图对照较，图所示的装置更合理。2）丙图是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中打出的第一个点标为1,后边依次打下的一系列点迹11学必求其心得，业必贵于专精分别标为2、3、4、5经测量,第15至第17点间的距离为11.70cm第1至第16点间距离为43.88cm，则打下第16个点时,重锤下落的速度大小为m/s，测出的重力加速度值为g＝m/s2。（要求保留3位有效数字）解析（1）甲图释放时更牢固，既能更有效地减小摩擦力，又能保证释放时初速度的大小为零，因此甲图更合理.x17－x15(2)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，因此v16＝2T2。93m/s,又依照v2＝2gx，可得g≈9.78m/s2。答案(1）甲（2)2。939。78（±0.02均可）方法凝练利用纸带计算重力加速度的方法1）计算出纸带上一个点或几个点的速度，依照匀变速直线运动的公式求加速度。2）计算出纸带上各点的速度，画出v－t图像，由图像的斜率可求得重物下落的加速度即重力加速度.3）依照x＝gT2用逐差法求加速度。[针对训练2]以下列图，在频闪照相中获取的一张真空中12学必求其心得，业必贵于专精羽毛与苹果自由下落的局部频闪照片。已知频闪仪每隔时间t闪光一次。关于供应的信息及相关数据办理，以下说法正确的选项是（)A。必然满足关系x1∶x2∶x3＝1∶4∶9B。必然满足关系x1∶x2∶x3＝1∶3∶52x2C。羽毛下落的加速度大小为t2D。苹果下落的加速度大小为错误!解析诚然羽毛与苹果做自由落体运动，但不知道开始下落的地址，因此不能够直接用匀变速直线运动的比率关系，A、B错误；由x＝aT2，得a＝错误!，C错误,D正确。答案D核心要点自由落体运动的规律及应用[要点归纳]1.四个基本公式下面对匀变速直线运动的相关公式和自由落体运动的相关公式进行比较.匀变速直线运动自由落体运动速度v＝v0＋atv＝gt13学必求其心得，业必贵于专精位移速度—位移公式平均速度2。v－t图像自由落体运动的v－t

1x＝v0t＋2at2x＝错误!gt2v2－v错误!＝2axv2＝2gx错误!＝错误!＝v错误!错误!＝错误!＝v错误!图像是一条过原点v0＝0的倾斜直线，斜率表示重力加速度g。匀加速运动速度与时间成正比［试题案例]［例3］以下列图，悬挂的直杆AB长为a，在B端以下h处有一长为b的无底圆柱筒CD，若将悬线剪断，问：1）直杆下端B穿过圆柱筒的时间是多少?2）整个直杆AB穿过圆柱筒的时间是多少?14学必求其心得，业必贵于专精思路研究解析（1）直杆下端B穿过圆柱筒，即从B下落到C点（自由下落h）起到B下落到D点（自由下落h＋b）止。由x＝错误!gt2得t＝错误!。则B下落到C点所需时间为t1＝错误!，B下落到D点所需时间t2＝错误!。则直杆下端B穿过圆柱筒的时间是t1＝t2－t1＝错误!－错误!.（2）整个直杆AB穿过圆柱筒，从B下落到C点（自由下落h)起到A下落到D点（自由下落h＋a＋b）止。下落到D点所需时间t3＝错误!。则整个直杆AB穿过圆柱筒的时间t3＝t3－t1＝错误!－错误!答案(1）错误!－错误!(2）错误!－错误![针对训练3]近来几年来多次发生高空坠物造成人员伤亡的事件，于是15学必求其心得，业必贵于专精就有人做了一个实验：在高为80m的楼房天台上,自由释放一颗质量为50g的石子，计算：（空气阻力不计，g取10m/s2）(1）石子经过多少时间落到地面？2）石子落地的速度是多大?3）石子最后1s内运动的位移大小?解析（1）石子做自由落体运动有h＝错误!gt2得石子下落的时间t＝错误!＝4s。（2）落地时的速度大小v＝gt＝40m/s。(3)石子最后1s前的运动时间t1＝t－1s＝3s石子最后1s内运动的位移大小2x＝h－错误!gt错误!＝80m－错误!×10×3m＝35m。答案（1）4s（2)40m/s(3）35m科学研究——利用自由落体运动规律测量人的反应时间16学必求其心得，业必贵于专精两位同学合作，用刻度尺可测人的反应时间：如图甲所示,男同学捏住尺的上端，女同学在尺的下部做握尺的准备（但不与尺接触）,当看到男同学松开手时，女同学马上握住尺，若女同学做握尺准备时手指地址和握住尺的地址如图乙所示，经过直尺上的刻度，可计算女同学的反应时间.（g取10m/s2)［针对训练]甲、乙两同学经过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤以下：1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端（地址恰好处于L刻度处，但未碰到尺），准备用手指夹住下落的尺。2）甲在不通知乙的情况下,突然松手,尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的地址刻度为L1，重力加速度大小为g,则乙的反应时间为（用L、L1和g表示）.（3）已知当地的重力加速度大小为g＝9.80m/s2，L＝30.0cm,L1＝17学必求其心得，业必贵于专精10.4cm乙.的反应时间为s。（结果保留2位有效数字)（4)写出一条能提升测量结果正确程度的建议:。解析依照题述，在乙的反应时间t内，尺子下落高度h＝L－L1，由自由落体运动规律h＝错误!gt2可知，L－L1＝错误!gt2,解得t＝错误!，代入数据得t＝0。20s。答案（2)错误!（3)0.20（4)多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能凑近尺子（答出一条即可）18学必求其心得，业必贵于专精1。（对自由落体运动的理解)踢毽子是我公民间的一项传统体育游戏,被人们誉为“生命的蝴蝶”.近来几年来，踢毽子成为全民健身的活动之一，毽子由羽毛和铜钱组成，在下落时总是铜钱在下、羽毛在上，以下列图，对此解析正确的选项是（）A.铜钱重，因此总是铜钱在下、羽毛在上B.若是没有空气阻力，也总是出现铜钱在下、羽毛在上的现象C。由于空气阻力的存在,因此总是铜钱在下、羽毛在上D.毽子的自由下落是自由落体运动答案C2.（对重力加速度的理解）(多项选择）以下关于重力加速度的说法正确的是（)A。重力加速度g是标量,只有大小，没有方向，平时计算中g取9.8m/s2B。在地球上不相同的地方，g的大小不相同，但它们相差不是很大C.在地球上同一地址同一高度，所有物体在自由落体运动中的加速度都相同19学必求其心得，业必贵于专精D.在地球上的同一地方，离地面高度越大，重力加速度g越小解析重力加速度是矢量，方向竖直向下，与重力的方向相同.在地球表面,不相同的地方,g的大小略有不相同，但都在9。8m/s2左右,选项错误,选项B正确;在地球表面同一地址同一高度，g的值都相同,但随着高度的增大，g的值逐渐减小，选项C、D正确。答案BCD3.（自由落体运动规律的应用）(多项选择）物体从离地面45m高处做自由落体运动(g取10m/s2），则以下选项中正确的选项是()A。物体运动3s后落地B.物体落地时的速度大小为20m/sC.物体在落地前最后1s内的位移为25mD.物体在整个下落过程中的平均速度为20m/s解析由x＝错误!gt2代入数据得，物体运动时间t＝3s,选项A正确；由v＝gt代入数据得,落地速度v＝30m/s，选项B错误;前2s内的位移x2＝错误!gt错误!＝错误!×10×4m＝20m，故落地前最后1s内的位移为x＝x－x2＝25m，选项C正确;由错误!＝错误!代入数据得，整个下落过程中的平均速度为错误!＝错误!m/s＝15m/s，选项D错误。答案AC20学必求其心得，业必贵于专精4。(自由落体运动规律的应用）屋檐每隔一准时间滴下一滴水,当第5滴正欲滴下时，第1滴恰好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于高1m的窗子的上、下沿，以下列图。问：（g取10m/s2)1)此屋檐离地面多高？2)滴水的时间间隔是多少？解析法一:用基本公式求解设屋檐离地面高为h，滴水的时间间隔为t。由h＝错误!gt2得第2滴的位移h2＝错误!g（3t)2①第3滴的位移h3＝错误!g(2t）2②又由于h2－h3＝1m③由①②③得t＝0.2s2×(42屋檐高h＝错误!g(4t）＝错误!×10×0.2m）＝3。2m。法二:用比率法求解由于相邻的两水滴的时间间隔相等，设从上到下两相邻水滴的距离为h1、h2、h3、h4.则错误!＝错误!，由题知h3＝1m，则h1＝0。2m由h1＝错误!gt2得，t＝错误!＝错误!s＝0.2s21学必求其心得，业必贵于专精t总＝4t＝0.8s,则h总＝错误!gt错误!＝3.2m法三：用平均速度求解设滴水间隔为t，水滴经过窗子过程中的平均速度错误!＝错误!＝错误!由v＝gt得下落2。5t时的速度为v＝2.5gt由于错误!＝v，故错误!＝2。5gt,则t＝0.2s屋檐高h＝错误!g(4t）2＝3。2m。答案（1）3.2m（2）0.2s基础过关1。（多项选择）关于自由落体运动，以下说法中正确的选项是（）A.初速度为零的竖直向下的运动是自由落体运动B。只在重力作用下的竖直向下的运动是自由落体运动C。自由落体运动在任意相等的时间内速度变化量相等D。自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动解析选项A中，可能碰到空气阻力或其他力的影响，进而使下落的加速度不等于g，这样就不是自由落体运动了；选项B中，物体有可能拥有初速度，因此选项A、B错误；选项C中,因自由落体运22学必求其心得，业必贵于专精v动是匀变速直线运动，加速度恒定,由g＝t可知，v＝gt，若时间相等，则速度的变化量相等.选项D可依照自由落体运动的性质判断是正确的。答案CD2。关于自由落体运动的加速度g，以下说法正确的选项是（）A。重的物体的g值大B。同一地址,轻重物体的g值相同大C.g值在地球上任何地方都相同大D。g值在赤道处大于在北极处解析在同一地址，轻重物体的g值相同大,选项A错误,B正确；g值随纬度的增加而增大,选项C、D错误。答案B3.以下各图中,以竖直向上为正方向，其中表示做自由落体运动的物体v－t图像正确的选项是（）解析v的方向向下,且v∝t，B正确。答案B23学必求其心得，业必贵于专精4.科学研究发现,在月球表面：（1)没有空气；（2）重力加速度约为地球表面的错误!;（3）没有磁场。若宇航员登上月球后在空中从同一高度同时释放氢气球和铅球，忽略地球和其他星球对月球的影响,以下说法正确的选项是（）A.氢气球将加速上升，铅球自由下落B.氢气球和铅球都处于静止状态C。氢气球和铅球都将下落，但铅球先落地D.氢气球和铅球都将下落，且同时落地解析在月球上释放的物体做自由落体运动，氢气球与铅球由同一1高度同时释放，依照x＝2g月t2，知它们同时落地，选项D正确.答案D5。从某高处释放一粒小石子，经过1s从同一地址再释放另一粒小石子，不计空气阻力，则在它们落地从前的任一时刻(）。两粒石子间的距离将保持不变，速度之差保持不变B.两粒石子间的距离将不断增大，速度之差保持不变C.两粒石子间的距离将不断增大，速度之差也越来越大。两粒石子间的距离将不断减小，速度之差也越来越小24学必求其心得，业必贵于专精解析设第一个石子运动的时间为t时，第二个石子运动的时间为（t－1)。此时有x1＝错误!gt2，v1＝gt，x2＝错误!g(t－1）2，v2＝g(t－1），解得x＝gt－错误!g，v＝g,因此，x随t增加而增大，v不变,选项正确。答案B6。（多项选择)为了测出楼房的高度,让一石块从楼顶自由下落至地面(不计空气阻力，重力加速度为已知），测出以下哪个物理量就可以计算出楼房的高度()A.石块下落到地面的总时间B。石块落地前刹时的速度C。石块下落第1s内的位移D.石块经过最后1m位移所用的时间答案ABD7.一石块从楼房天台边缘向下做自由落体运动到达地面,把它在空中运动的时间分为相等的三段,若是它在第一段时间内的位移是1.2m,那么它在第三段时间内的位移是（）A.1。2mB。3.6mC.6.0mD.10.8m25学必求其心得，业必贵于专精解析该自由落体运动将时间分成了相等的三段，由第T内、第2T内、第3T内、、第nT内的位移之比xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶∶xn＝1∶3∶5∶∶n(2－1）和第一段时间的位移为1。2m,则第三段时间的位移为xⅢ＝5xⅠ＝5×1.2m6＝。0m,应选项C正确.答案C能力提升8.一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验,让一个质量为1kg的小球从必然的高度自由下落,测得在第5s内的位移是18m，则（）A.小球在2s末的速度是8m/sB.小球在第5s内的平均速度是3.6m/sC.该星球上的重力加速度为5m/s2D。小球在5s内的位移是100m－解析小球在第5s内的平均速度v＝错误!＝18m/s，B错误；由v错误!＝错误!知v4。5＝错误!＝18m/s，由v4。5＝g星t4.5得g星＝错误!＝错误!m/s24m/s2，C错误；第2s末的速度为v2＝g星t2＝8m/s,A正确;在5s内的位移x5＝错误!g星t错误!＝50m,D错误。答案A26学必求其心得，业必贵于专精9。某同学用图甲所示装置测量重力加速度g，所用交流电源频率为50Hz。在所选纸带上取某点为0计数点，尔后每3个点取一个计数点，所有测量数据及其标记符号如图乙所示.该同学用两种方法办理数据（T为相邻两计数点间的时间间隔)：方法一：由g1＝错误!,g2＝错误!，，g5＝错误!，取平均值错误!＝8。667m/s2；方法二：由g1＝错误!，g2＝错误!，g3＝错误!,取平均值错误!＝8。673m/s2。从数据办理方法看,在x1、x2、x3、x4、x5、x6中，对实验结果起作用的，方法一中有；方法二中有。因此，选择方法(填“一"或“二")更合理，这样能够减少实验（填“系统"或“有时"）误差.本实验误差的主要本源有____________________（试举出两条）。解析方法一的实质：27学必求其心得，业必贵于专精错误!＝错误!×错误!＝错误!方法二的实质：错误!＝错误!×错误!＝错误!故方法一中2个数据起作用，方法二中6个数据起作用。答案x1、x6x1、x2、x3、x4、x5、x6二有时阻力（空气阻力、振针的阻力、限位孔的阻力、复写纸的阻力等），长度测量，数据处理方法等（任意两个,合理即可）10。用滴水法能够测定重力加速度，方法是：在自来水龙头下面固定一块挡板A，调治水龙头,让水一滴一滴地滴落到挡板上，以下列图，并调治到耳朵恰好听到前一滴水滴在挡板上的声音的同时,下一滴水恰好开始下落.第一量出水龙头口离挡板的高度h，再用停表计时，计时方法是：当听到某一滴水滴在挡板上的声音的同时，开启停表开始计时，并数“1”，今后每听到一声水滴声，依次数“2、3、”,素来数到“n”时,按下停表按钮停止计时，读出停表的示数为t.（1）写出用上述方