第4节自由落体运动（学生版）-高一物理讲义（人教2019）

第4节自由落体运动目标导航目标导航课程标准课标解读1．知道物体做自由落体运动的条件，知道自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。2．会探究自由落体运动规律和测定自由落体运动的加速度，知道重力加速度的大小和方向。3．会运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题。4．了解伽利略研究自由落体运动的科学方法和探究过程。1、了解亚里士多德关于力与印运动的主要观点。2、了解伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法。认识伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步上的重大意义。3、通过实验探究自由落体运动，体会基于事实证据和科学推理对不同观点和结论进行质疑、分析和判断的科学研究方法。4、经历抽象概括和推理的过程，知道物体做自由落体运动的条件。5、通过实验，探究自由落体运动的规律，了解重力加速度的概念，掌握其大小、方向，知道地球上不同地点的重力加速度可能会不同。知识精讲知识精讲知识点01关于物体运动的快慢的两种学说亚里士多德：物体下落快慢和物体的轻重有关：轻的物体下落，重的物体下落伽利略：伽利略的逻辑推理否定了亚里士多德的观点，证明物体下落的快慢和物体的轻重无关。【即学即练1】请你回顾伽利略探究物体自由下落规律的过程，判断下列哪个过程是伽利略的探究过程()A．猜想——问题——数学推理——实验验证——合理外推——得出结论B．问题——猜想——实验验证——数学推理——合理外推——得出结论C．问题——猜想——数学推理——实验验证——合理外推——得出结论D．猜想——问题——实验验证——数学推理——合理外推——得出结论自由落体运动1.定义：物体只在重力作用下从的运动.2.运动性质：初速度为0的直线运动.3.物体的下落可看做自由落体运动的条件：空气阻力的作用比较小，可以.知识点02自由落体运动的实验研究1.实验原理:重物拖着纸带竖直下落时，如果只带受到的阻力比重物的重力小得多，可以近似认为重物仅在重力作用下运动，根据打点计时器打出的纸带能分析和研究重物的.2.实验器材:打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台、几个质量不同的重物、夹子、低压交流电源、毫米刻度尺3.探究过程：(1)将打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电路.(2)把纸带穿过两个限位孔，下端用铁夹夹到重物上，让重物打点计时器.(3)用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态，电源，让重物自由下落，重物落地后立即关闭电源，打点计时器就在纸带上打下一系列的点.(4)改变重物的质量，重复几次上面的实验，选取一条点迹清晰的纸带进行分析.4.数据处理：做出Vt图像分析自由落体的运动规律知识点03自由落体加速度1.自由落体加速度：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫，通常用g表示.2.方向：.3.大小：(1)在地球上不同的地方，g的大小一般是(填“不同”或“相同”)；(2)一般取值：g＝9.8m/s2或g＝10m/s2.（3）在同一个位置，任何物体的重力加速度都相同。（4）当物体所在的高度和地球的半径相差不多的时候，物体的重力加速度与高度有关【即学即练2】关于重力加速度的说法不正确的是()A．重力加速度g是标量，只有大小没有方向，通常计算中g取9.8m/s2B．在地球上不同的地方，g值的大小不同，但它们相差不是很大C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同D．在地球上的同一地方，离地面高度越大重力加速度g越小知识点04自由落体规律1、运动特点：初速度为，加速度为g的运动.2、基本规律匀变速直线运动规律eq\o(→,\s\up7(特例))自由落体运动规律eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(v＝v0＋at,x＝v0t＋\f(1,2)at2,v2－v\o\al(2,0)＝2ax))eq\o(→,\s\up8(v0＝0),\s\do3(a＝g))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(v＝gt,h＝\f(1,2)gt2,v2＝2gh))2.匀变速直线运动的一切推论公式，如平均速度公式、位移差公式、初速度为零的匀变速直线运动的比例式，都适用于自由落体运动.【即学即练3】一个物体从某一高度做自由落体运动.已知它在第1s内的位移恰为它在最后1s内位移的三分之一.则它开始下落时距地面的高度为(不计空气阻力，g＝10m/s2)()A.15mB.20mC.11.25mD.31.25m能力拓展能力拓展考法01自由落体运动规律【典例1】．从离地面500m的空中自由落下一个小球，取g＝10m/s2，求小球：(1)经过多长时间落到地面？(2)自开始下落计时，在第1s内的位移、最后1s的位移；(3)下落时间为总时间的一半时的位移．考法02多物体的自由落体运动【典例2】科技馆中的一个展品如图所示，在较暗处有一个不断均匀滴水的水龙头，在一种特殊的间歇闪光灯的照射下，若调节间歇闪光间隔时间正好与水滴从A下落到B的时间相同，可以看到一种奇特的现象，水滴似乎不再下落，而是像固定在图中的A、B、C、D四个位置不动，对出现的这种现象，下列描述正确的是(取g＝10m/s2)()A．水滴在下落过程中通过相邻两点之间的时间满足tAB＜tBC＜tCDB．闪光的间隔时间是eq\f(\r(2),10)sC．水滴在相邻两点间的平均速度满足eq\x\to(v)AB∶eq\x\to(v)BC∶eq\x\to(v)CD＝1∶4∶9D．水滴在各点的速度之比满足vB∶vC∶vD＝1∶3∶5分层提分分层提分题组A基础过关练1．在物理学的发展历程中，下面的哪位科学家首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，并首先采用了实验检验、猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展()A．伽利略B．亚里士多德C．牛顿 D．爱因斯坦2.下图所示的各图象中能正确反映自由落体运动过程的是(设向上为正方向)()3.高空坠物已经成为城市中仅次于交通肇事的伤人行为.某市曾出现一把明晃晃的菜刀从高空坠落，“砰”的一声砸中了停在路边的一辆摩托车的前轮挡泥板.假设该菜刀可以看成质点，且从15层楼的窗口无初速度坠落，则从菜刀坠落到砸中摩托车挡泥板的时间最接近()A.1s B.3sC.5s D.7s4.一观察者发现，每隔一定时间有一水滴自8m高处的屋檐落下，而且当看到第五滴水刚要离开屋檐时，第一滴水正好落到地面，那么这时第二滴水离地的高度是(g＝10m/s2)()A．2m B．2.5mC．2.9m D．3.5m5．一物体自某高度由静止释放，忽略空气阻力，落地之前瞬间的速度为v。在运动过程中()A．物体在前一半时间和后一半时间发生的位移之比为1∶2B．物体通过前一半位移和后一半位移所用时间之比为1∶(eq\r(2)－1)C．物体在位移中点的速度等于eq\f(1,2)vD．物体在中间时刻的速度等于eq\f(\r(2),2)v题组B能力提升练1.伽利略对自由落体的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是()A．其中的丙图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论B．其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论C．运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显D．运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显2.(多选)甲物体的重量比乙物体的大5倍，甲从H高处自由落下，乙从2H高处与甲物体同时自由落下，在它们落地之前，下列说法中正确的是()A．两物体下落过程中，在同一时刻甲的速度比乙的速度大B．下落1s时，它们的速度相同C．各自下落1m时，它们的速度相同D．下落过程中甲的加速度比乙的加速度大3.如图所示，在一个桌面上方有三个金属小球a、b、c，离桌面的高度分别为h1、h2、h3，h1∶h2∶h3＝3∶2∶1.若先后顺次释放a、b、c，三球刚好同时落到桌面上，不计空气阻力，则()A.三者到达桌面时的速度大小之比是eq\r(3)∶eq\r(2)∶1B.三者运动时间之比为3∶2∶1C.b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差D.三个小球运动的加速度与小球受到的重力成正比，与质量成反比4.距地面高5m的水平直轨道上的A、B两点相距2m，在B点用细线悬挂一小球，离地高度为h.如图所示，小车始终以4m/s的速度沿轨道匀速运动，经过A点时将随车携带的小球由轨道高度自由卸下，小车运动至B点时细线被轧断，最后两球同时落地.不计空气阻力，重力加速度的大小g取10m/s2.可求得h等于()A.1.25mB.2.25mC.3.75mD.4.75m5.在一竖直砖墙前让一个小石子自由下落，小石子下落的轨迹距离砖墙很近。现用照相机对下落的石子进行拍摄。某次拍摄的照片如图所示，AB为小石子在这次曝光中留下的模糊影迹。已知每层砖(包括砖缝)的平均厚度约为6.0cm，A点距石子开始下落的竖直距离约1.8m。估算照相机这次拍摄的“曝光时间”最接近()A．2.0×10－1sB．2.0×10－2sC．2.0×10－3sD．2.0×10－4s6．两物体在不同高度自由下落，同时落地，第一个物体下落时间为t，第二个物体下落时间为t/2，当第二个物体开始下落时，两物体的高度差是()A．gt2B．3gt2/8C．3gt2/4 D．gt2/47.某同学利用如图所示的实验装置测量重力加速度。(1)对该实验装置及其操作的要求，下列说法正确的是________。A．电磁打点计时器应接6V直流电源B．打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上C．重物最好选用密度较小的材料，如泡沫塑料D．开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止E．操作时，应先放开纸带后接通电源F．为了减小误差，应重复多次实验，在打出的纸带中挑选一条最清晰的G．为了便于测量，一定要找到打点计时器打下的第一个点，并选取其以后各连续的点作为计数点(2)在纸带上取得连续的清晰的7个点，打点计时器所用电源的频率为50Hz；用米尺测得第1、2、3、4、5、6各点与第0点的距离d如下表；利用这些数据求出当地重力加速度g的值为________；打第2点对应的速度是________。(取三位有效数字)点的次序0123456距离d(cm)06.012.519.326.534.142.1题组C培优拔尖练1．(多选)科学研究发现：在月球表面没有空气，重力加速度约为地球表面处重力加速度的eq\f(1,6).若宇航员登上月球后，在空中同一高度处同时由静止释放羽毛和铅球，忽略地球和其他星球对它们的影响，以下说法中正确的是()A．羽毛将加速上升，铅球将加速下降B．羽毛和铅球都将下落，且同时落到月球表面C．羽毛和铅球都将下落，但铅球先落到月球表面D．羽毛和铅球都将下落，且落到月球表面的速度相同2.跳水运动员训练时从10m跳台双脚朝下自由落下，某同学利用的连拍功能，连拍了多张照片.从其中两张连续的照片中可知，运动员双脚离水面的实际高度分别为5.0m和2.8m.由此估算连拍时间间隔最接近以下哪个数值()A.1×10－1s B.2×10－1sC.1×10－2sD.2×10－2s3.小球从空中自由下落，与水平地面相碰后弹到空中某高度，其v－t图象如下图所示，则由图可知(g＝10m/s2)以下说法正确的是()A．小球下落的最大速度为5m/sB．第一次反弹初速度的大小为3m/sC．小球能弹起的最大高度0.45mD．小球能弹起的最大高度1.25m4.从某高处释放一粒小石子，经过1s从同一地点再释放另一粒小石子，不计空气阻力，则在它们落地之前的任一时刻()A．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D．两粒石子间的距离将不断减小，速度之差也越来越小5.如右图所示，A、B两小球用长为L的细线连接悬挂在空中，A距湖面高度为H，释放小球，让它们自由落下，测得它们落水声相差Δt.如果球A距湖面的高度H减小，则Δt将()A．增大B．不变C．减小 D．无法判断6.(多选)如图所示，两位同学合作估测反应时间，甲捏住直尺顶端，乙在直尺下部做握尺的准备(但手不与直尺接触)，当看到甲放开手时，乙立即作出反应去握住尺子.若测出直尺下落的高度，即可估测乙同学的反应时间.该合作小组将反应时间的数据分析整理，设计制作一种简易测量人的反应时间的小仪器，为方便使用，将直尺上的距离刻度改成时间刻度，其测量范围为0～0.4s，重力加速度g取10m/s2.下列关于该仪器的说法正确的是()该直尺的最小长度是40cmB.该直尺的最小长度是8