2012高一物理配套课件：2.2自由落体运动规律(粤教版必修1).ppt

1、,1.物体做自由落体运动的条件 （1）初速度为零； （2）除重力之外不受其他力的作用. 2.自由落体运动是一种理想化的运动模型.在实际中物体下落时由于受空气阻力的作用，物体并不是做自由落体运动，当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体的下落可以当做自由落体运动来处理. 3.自由落体运动的实质：初速度为零、加速度a=g的匀加速直线运动.,4.自由落体加速度重力加速度 （1）产生原因：由于地球上的物体受到地球的吸引力而产生的. （2）大小：与地球上的位置及距地面的高度有关. 在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，在赤道处重力加速度最小，在两极处重力加速度最大，但差别很小. 在地面上的同一地点

2、，随高度的增加，重力加速度减小，在一般的高度内，可认为重力加速度的大小不变. 在一般的计算中，可以取g=9.8 m/s2或g=10 m/s2.,（3）方向：竖直向下.由于地球是一个球体，所以各处的重力加速度的方向是不同的. 5.运动图象：自由落体运动的v-t图象是一条过原点的倾斜直线，斜率k=g.,（1）重力加速度的方向总是“竖直向下”，而非“垂直向下”或“指向地心”.（2）重力加速度的大小可用实验来测量.,【典例1】（双选）下列关于自由落体运动的说法正确的是 A.物体从静止开始下落的运动叫自由落体运动 B.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动 C.从静止开始下落的小钢球，因

3、受空气阻力作用，不能看成自由落体运动 D.从静止开始下落的小钢球，所受空气阻力对其运动的影响很小，可以忽略，可以看成自由落体运动,【解题指导】求解此题应注意以下两点： （1）物体的初速度是否为零. （2）物体是否只受重力作用. 【标准解答】选B、D.物体做自由落体运动的条件是： （1）初速度为零；（2）除重力之外不受其他力的作用.所以A错误，B正确；.在实际中，物体下落时，当空气阻力远小于重力时，物体的下落才能看做自由落体运动，所以C错误，D正确.,【规律方法】自由下落与自由落体的区别 自由下落运动指物体在自然状况下由静止开始的向下运动.若物体在自由下落时只受重力作用，则它做的就是自由落体运动

4、；若物体在下落过程中还受重力之外的其他力的作用，则它做的就是一般的落体运动.,【变式训练】（双选）（2011佛山高一检测）甲、乙两物体质量分别为m1、m2,它们分别从h1、h2高处同时释放，不计空气阻力，在它们均未落地前，以下说法正确的是 （ ） A.它们运动的加速度相同（即重力加速度） B.由于不知质量和高度谁大，故不知哪个加速度大 C.它们在同一时刻的速度不同 D.它们相对静止，即下落的时候间距不变,【解析】选A、D.两物体均做自由落体运动，加速度都是重 力加速度g，A对，B错；由v=gt知，同一时刻甲、乙的速度 相同，C错；由 知，任何一段时间内，甲、乙下落 的高度相同，即它们之间的距离

5、一直是释放时的高度差，D 正确.,【变式备选】关于自由落体运动，以下说法正确的是 （ ） A.质量大的物体自由下落时下落的快 B.从水平飞行的飞机上释放的物体做自由落体运动 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，可近似看成自由落体运动,【解析】选D.所有物体在同一地点做自由落体运动时,下落快慢相同，与物体质量大小无关，故A错误；从水平飞行的飞机上释放的物体，由于具有水平初速度，不是自由落体运动，故B错误；雨滴下落过程所受空气阻力与速度大小有关，速度增大时阻力增大，雨滴速度增大到一定值时，阻力与重力相比不可忽略，不能认为是自由落体运动，故C错误；从水龙头上滴落的水

6、滴所受的空气阻力与重力相比可忽略不计，可看成自由落体运动，故D正确.,2.关于自由落体运动的几个比例关系式 （1）第1 s末，第2 s末，第3 s末，第n s末速度之比为123n; （2）前1 s内，前2 s内，前3 s内，前n s内的位移之比为149n2； （3）连续相等时间内的位移之比为135（2n-1）; （4）连续相等位移上所用时间之比为 1（ ）（ ）（ ）; （5）连续相等时间内的位移之差是一个常数 s=gT2（T为时间间隔）.,当我们只研究自由落体运动中间或最后某一段运动过程时，由于初速度不为零，上述规律不再适用.,【典例2】屋檐每隔一定时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴

7、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、下沿，如图所示，（g=10 m/s2）求：,（1）此屋檐离地面多高？ （2）滴水的时间间隔是多少？ 【解题指导】解答本题时应把握以下三点： （1）将这5滴水等效为一滴水的自由落体运动. （2）将自由落体全过程分成时间间隔T相等的四段. （3）0、1T、2T、3T、4T末对应第5、4、3、2、1滴水的位置.,【标准解答】（可用三种方法求解） 解法一：利用基本规律求解. 设屋檐离地面高为h，滴水间隔为 T,由 得第2滴水的位移 第3滴水的位移 由题意知：h2-h3=1 m 由解得：T=0.2 s，h=3.2 m.,解法二：用比例法求解.

8、（1）初速度为零的匀加速直线运动在连续相等的时间间隔内的位移之比为 s1s2s3sn=135（2n-1） 由此可得相邻两水滴之间的间距从上到下依次为： s0,3s0,5s0,7s0 由图可知，窗高为5s0，则5s0=1 m，所以s0=0.2 m.所以屋檐的高度为h=s0+3s0+5s0+7s0=16s0=3.2 m.,（2）由 得，滴水时间间隔为 解法三：用平均速度求解. 设滴水的时间间隔为T，则水滴经过窗子的过程中平均速度 为： 由匀变速运动的推论一段时间内的平均速度等于中间时刻 的速度可知，此平均速度等于水滴下落2.5T时刻的瞬时速 度，则 =v=gt=g2.5T 解得：T=0.2 s.由

9、 得 .,【规律方法】自由落体运动的分析 （1）物体在空气中运动时受到空气阻力作用，但当物体的密度比较大，相对体积比较小，下落速度不是太大时，所受空气阻力远小于物体的重力，即阻力与重力相比可忽略，物体在空气中的下落可看做是自由落体运动. （2）自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，物体竖直上抛至顶点的过程可看成反方向的自由落体运动. （3）先后自由下落的两个物体，先下落的物体相对于后下落的物体做匀速直线运动.,【变式训练】（2011深圳高一检测）从高为20米的屋檐下每隔0.2秒落下一个小水滴，把这些小水滴的运动都看成是自由落体运动，则当第一个水滴恰好落地时，第3滴和第4滴水之间相距为（取g

10、=10 m/s2）（ ） A.6米 B.5米 C.4米 D.3米,【解析】选D.设水滴自离开屋檐到落在地面上用时为t，则 ， . 故第3和第4滴水之间的距离s= = 10（2-0.4）2-（2-0.6）2 m=3 m 故D项正确，A、B、C错误.,【变式备选】一物体从某一高度做自由落体运动，已知它第一秒内的位移恰为它最后一秒内位移的1/3，g取 10 m/s2，则它开始下落时距地面的高度为多少？ 【解析】设物体在空中下落的总时间为t，总高度为h 则有 第1 s内下落高度 最后1 s内下落的高度 解式得t=2 s，代入式得h=20 m. 答案：20 m,用自由落体运动测重力加速度的方法 1.打点

11、计时器法 （1）利用如图所示装置，让物体自由下落打出点迹清晰的纸带.,（2）对纸带上计数点间的距离s进行测量，利用 ，求出重力加速度.,2.频闪照相法 频闪照相机可以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在各个时刻的位置， 根据s是否为恒量，可判断自由落体运动是否为匀变速直 线运动.并且可以根据匀变速运动的推论s=gT2求出重力 加速度 .也可以根据 ,求出物体在某一时刻的 速度，再由vt=v0+gt，可求出重力加速度g.,3.滴水法 如图让水滴自水龙头滴下,在水龙头正下方放一个盘,调节 水龙头,让水一滴一滴地滴下,并调节到使第一滴水碰到盘 的瞬间,第二滴水正好

12、从水龙头口开始下落,并且能依次持 续下去.用刻度尺测出水龙头口距盘面的高度h,再测出每滴 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,开启秒表开始计时,之后每落下一滴水依次数1、2、 3，当数到n时按下秒表停止计时，则每一滴水滴下落的 时间为 ，由 得 .,【典例】滴水法测重力加速度的过程是这样的：让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里，调整水龙头，让前一滴水滴到盘子而听到声音时，后一滴恰好离开水龙头.从第1次听到水击盘声时开始计时，测出n次听到水击盘声的总时间为t，用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差为h，即可算出重力加速度.设人耳能区别两个声音的时间间隔为0.1 s，声速为

13、340 m/s，g取10 m/s2，则 A.水龙头距人耳的距离至少为34 m B.水龙头距盘子的距离至少为34 m,C.重力加速度的计算式为 D.重力加速度的计算式为 【解题指导】正确求出水滴下落的时间是解答此题的关键. 【标准解答】选D.滴水法测g值利用了水滴的自由落体运动. 如能测出一滴水从高为h处自由下落的时间,由公式 , 则可求出重力加速度g.在水滴下落时,若听到n次水滴响声, 则该时间间隔为（n-1）个水滴下落所用的时间,则一滴水 滴从高为h处下落的时间为 ,由自由下落公式 ,得 .因人耳能区别两声音的时间差为0.1 s,则只 需要两滴水落到盘子里的时间差大于0.1 s即可,所以水龙

14、 头与盘子间的距离最小为 , 且与水龙头距人耳间的距离无关，故选D.,对自由落体运动规律理解不清导致错误 （2011东莞高一检测）甲物体的质量是乙物体质量的3倍，甲从2h高处、乙从h高处同时由静止开始下落，不计空气阻力，则下列说法中正确的是 A.甲比乙先落地 B.落地前同一时刻甲的速度大于乙的速度 C.落地前甲、乙物体的竖直高度差越来越大 D.乙落地时，甲下落的高度为h,【正确解答】由 得下落时间 ，所以乙物体先 落地，A错；甲、乙同时开始做自由落体运动，落地前两者 下落高度相同，高度差始终为h，同一时刻的速度相同，当 乙下落h时，甲也下落h，所以B、C错误，D正确. 正确答案：D,【易错分析

15、】本题易错选项及错误原因分析如下：,1.自由落体运动的v-t图象应是图中的（ ） 【解析】选B.由自由落体运动速度时间关系v=gt得知，速度v与t成正比，故B正确.,2.（双选）关于自由落体运动，下列说法中正确的是（ ） A.开始下落时，速度、加速度均为零 B.开始下落时，速度为零，加速度为g C.下落过程中，速度、加速度都在增大 D.下落过程中，速度增大，加速度不变 【解析】选B、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,下落过程中,加速度保持不变,速度均匀增加,故A、C错误,B、D正确.,3.（2011扬州高一检测）关于自由落体运动的加速度g，下列说法中正确的是（ ） A.

16、重的物体g值大 B.同一地点，轻、重物体的g值一样大 C.g值在地球上任何地方都一样大 D.g值在赤道处大于北极处 【解析】选B.在同一地点物体做自由落体运动的加速度都相同，A错误，B正确；地球上自由落体加速度随地理纬度的增加而增大，在赤道上最小，两极最大，故C、D错误.,4.一物体从H高处由静止释放，在竖直方向匀加速下落，经时间t落地，则落地时速度大小为（ ） 【解析】选B.解法一：由 ,v=gt解得 . 解法二：设落地速度为v,则下落过程的平均速度 , ,故 ,B正确.,5.（2011东莞高一检测）一个物体从45米高处由静止开始做自由落体运动，已知g=10 m/s2，求：（1）物体的下落时

17、间；（2）物体着地时的速度大小. 【解析】（1）由 变形得： （2）物体着地时的速度 v=gt=103 m/s=30 m/s. 答案：（1）3 s （2）30 m/s,一、选择题（本题共5小题，每小题5分，共25分，每小题至少一个选项正确） 1.在同一地点，不同质量的物体做自由落体运动，下列说法正确的是（ ） A.重的物体下落的加速度比轻的物体大 B.速度增量的方向总是竖直向下 C.相同时间内速度的增量越来越大 D.在开始的三个1s内通过的位移之比为149,【解析】选B.在同一地点，不同质量物体的自由落体运动加速度相同，A错；速度增量的方向与重力加速度的方向相同，总是竖直向下，B正确；由于重力

18、加速度恒定，在相同时间内速度的增量相同，C错；在开始的三个1 s内通过的位移之比为135，D错.,2.（双选）（2011本溪高一检测）甲、乙两物体，甲的质量为4 kg，乙的质量为2 kg，甲从20 m高处自由下落， 1 s后乙从10 m高处自由下落，不计空气阻力.在两物体落地之前，下列说法中正确的是（ ） A.同一时刻甲的速度大 B.同一时刻两物体的速度相同 C.两物体从起点各自下落1 m时的速度是相同的 D.落地之前甲和乙的高度之差保持不变,【解析】选A、C.由于甲先开始下落，所以在同一时刻，甲的速度大，A正确，B错误.下落相同高度时速度相同，C正确.甲先于乙开始下落，甲相对于乙向下做匀速直

19、线运动，即两者的高度差在变化，D错误.,3.一物体从高为H的地方开始自由下落，经过时间t落地， 则当它下落t/2时，离地的高度为（ ） 【解析】选C.由 得 下落的高度为 ，所以离地 的高度为 ，C正确.,4一石块由高出地面上方h处自由下落，当它的速度大小等于着地时速度的一半时，它距地面的高度为（ ） 【解析】选C.若物体落地时的速度是v，当它的速度大小等 于着地时速度的一半时，它距地面的高度为h，由题意 v2=2gh， =2gh，可得h= h，C项正确.,5从离开地球表面和月球表面同样高度处做自由落体实验，落地的时间分别为t地与t月，落地的速度分别为v地与v月（已知g地g月），则（ ） At

20、地t月，v地v月 Bt地t月，v地v月 Ct地t月，v地v月 Dt地t月，v地v月 【解析】选C.地球表面的重力加速度大于月球表面的重力 加速度，所以，由 可知，同样高度下落的物体落地 时间 t地t月，由v2=2gh可知落地的速度v地v月.C项正确.,二、非选择题（本题共3小题，共25分） 6.（8分）（2010新课标全国卷） 利用图中所示的装置可以研究自由 落体运动.实验中需要调整好仪器， 接通打点计时器的电源，松开纸带， 使重物下落.打点计时器会在纸带 上打出一系列的小点. （1）为了测得重物下落的加速度， 还需要的实验器材有_.（填正确选项前的字母） A天平 B秒表 C米尺,（2）若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此误差的原因：_. 【解析】（1）为了测得重物下落的加速度，必须知道重物下落的时间与位移，时间可由打点计时器测定，位移可由米尺测定，重物的质量没有必要测定，不需要天平，故选C.（2）实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，引起此误差的原因：打点计时器与纸带之间存在摩擦等.,答案：（1）C （2）打点计时器与纸带之间存在摩擦（其他合理答案同样给分）,7.（8分）2010年10月1日，我国成功发射了“嫦娥二号”探月卫星，如图为“嫦娥二号”卫星在