2022-2023学年新教材高中物理 第二章 匀变速直线运动的规律 5 自由落体运动学案 教科版必修第一册.docx

1、5自由落体运动课标要求思维导图1.知道自由落体运动的条件，知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动2会探究自由落体运动规律及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规律和特点解决相关问题4了解伽利略研究自由落体运动的科学方法和探究过程、认识科学推理在物理学研究中的重大作用必备知识自主学习突出基础性素养夯基一、自由落体运动1定义：只在_作用下，物体由_开始下落的运动2条件：(1)只受_(2)初速度_3特点：(1)运动性质：初速度等于_的匀加速直线运动(2)受力特点：_作用二、伽利略对落体运动规律的探究1问题提出(1)亚里士多德观点：重的物体比轻的物体下落得_(

2、2)矛盾：把重物和轻物捆在一起下落，会得出两种矛盾的结论(3)伽利略观点：重物与轻物下落得_2提出猜想：伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的_运动，并提出这种运动的速度应该是_变化的假说3实验验证(1)如果速度随时间的变化是均匀的，初速度为零的匀变速直线运动的位移x与运动所用的时间t的平方成_，即xt2.(2)让小球从斜面上的不同位置由静止滚下，测出小球从不同起点滚动的位移x和所用的时间t.(3)斜面倾角一定时，判断xt2是否成立(4)改变小球的质量，判断xt2是否成立4合理外推：伽利略认为当斜面倾角为_时，小球自由下落，仍会做_运动举例比萨斜塔自由落体实验(质量不同的两球同时释放，同时落地)

3、自由落体运动忽略了次要因素空气阻力，突出了主要因素重力导学跨越时空的对话拓展自由落体运动的v t图像由vgt知，运动时间越长，速度越大，运动速度与时间成正比，v t图像是一条过原点倾斜直线，斜率为g.三、自由落体运动的规律自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，把v00和ag代入匀变速直线运动的公式可得(1)速度公式：vt_(2)位移公式：x_(3)速度与位移关系式：vt2_四、自由落体加速度1定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都_，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用g表示2方向：_3大小(1)一般情况取g9.8m/s2，粗略计算取g10m/s2.(2)g值随纬度升高

4、而_，随高度升高而_图解g的方向是竖直向下的不能认为g的方向指向地心，这一点在必修第二册中将详细介绍关键能力合作探究突出综合性素养形成探究点一对自由落体运动的理解【导学探究】如图所示，哪个牛顿管里的金属片和羽毛做自由落体运动？为什么？玻璃管内的羽毛、铁片的下落【归纳总结】1.对自由落体运动的理解(1)“自由”的含义：物体的初速度为零且只受重力作用(2)自由落体运动在其他星球上也可以发生，但物体下落的加速度和地球上的重力加速度一般不同2自由落体运动的判断(1)根据条件判定初速度为零只受重力(2)根据题目中的一些暗示语来判定，例如根据“忽略阻力”“阻力远小于重力”“月球上”等暗示语来判定【典例示范

5、】例1 (多选)下列说法正确的是()A初速度为零、竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动B仅在重力作用下的运动叫作自由落体运动C物体只在重力作用下从静止开始下落的运动才是自由落体运动D当空气阻力可以忽略不计时，物体从静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动素养训练1(多选)下列关于自由落体运动及重力加速度的说法，正确的是()A竖直向下的运动一定是自由落体运动B熟透的苹果从树枝开始自由下落的运动可被视为自由落体运动C相同地点，轻、重物体的g值一样大Dg值在赤道处大于在北极处素养训练2拿一个长约1.5m的玻璃筒，一端封闭，另一端有开关，把金属片和小羽毛放到玻璃筒里，把玻璃筒倒过来，观察它们下落的情

6、况，然后把玻璃筒里的空气抽出，再把玻璃筒倒立过来，再次观察它们下落的情况，下列说法正确的是()A玻璃筒充满空气时，金属片和小羽毛下落一样快B玻璃筒充满空气时，金属片和小羽毛均做自由落体运动C玻璃筒抽出空气后，金属片和小羽毛下落一样快D玻璃筒抽出空气后，金属片比小羽毛下落快探究点二自由落体运动规律的应用1自由落体运动的基本公式匀变速直线运动规律特例自由落体运动规律2自由落体运动的推论(1)连续相等相邻时间t内的位移之差hgt2.(2)物体的平均速度vvt2.(3)第1个T内，第2个T内，第3个T内，第n个T内物体的位移之比h1h2h3hn135(2n1)(4)下落连续相同的高度所用时间之比t1t

7、2t3tn1(21)(32)(nn1)【典例示范】题型1对自由落体加速度的理解例2 (多选)关于重力加速度的下列说法正确的是()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的大小不同，但它们相差不是很大C在地球上同一地点同一高度，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【思维方法】重力加速度的三点说明(1)重力加速度的大小只与物体所处的地理位置有关，与物体本身无关(2)我们在研究自由落体运动时，物体下落的高度不太高，一般认为重力加速度大小不变(3)重力加速度的方向既不能说是“垂直向下”，也不能

8、说是“指向地心”，只有在赤道或两极时重力加速度才指向地心题型2自由落体运动规律的应用例3如图所示，屋檐上水滴下落的过程可以近似看作自由落体运动假设水滴从10m高的屋檐上无初速度滴落，水滴下落到地面时的速度大约是多大？(g取10m/s2)拓展迁移在例3中水滴下落过程中经2m高的窗户所需时间为0.2s那么，窗户上沿到屋檐的距离为多少？题型3自由落体运动推论的应用例4一个石子从高处释放，做自由落体运动，已知它在第1s内的位移大小是x，则它在第3s内的位移大小是()A5xB7xC9xD3x素养训练3甲、乙两物体做自由落体运动，已知甲物体的质量是乙物体质量的一半，而甲距地面的高度是乙距地面高度的2倍，下

9、列说法正确的是()A甲物体的加速度是乙物体加速度的12B甲物体着地时的速度是乙物体着地时速度的2倍C甲物体下落的时间是乙物体下落时间的2倍D甲、乙两物体的末速度相同素养训练4一个物体从塔顶落下，在到达地面前最后1s内通过的位移为总位移的925，不计空气阻力，求塔的高度(g取10m/s2)随堂演练自主检测突出创新性素养达标1.下列说法正确的是()A重的物体的g值大Bg值在地面任何地方一样大Cg值在赤道处大于南北两极处D同一地点的不同质量的物体g值一样大2下列各图中，以竖直向上为正方向，其中表示物体做自由落体运动的是()3在真空中，将苹果和羽毛同时从同一高度由静止释放，下列频闪照片中符合事实的是(

10、)4如图所示，某学习小组利用直尺估测反应时间：甲同学捏住直尺上端，使直尺保持竖直，直尺零刻度线位于乙同学的两指之间当乙看见甲放开直尺时，立即用手指捏住直尺，根据乙手指所在位置计算反应时间为简化计算，某同学将直尺刻度进行了改进，以相等时间间隔在直尺的反面标记反应时间的刻度线，制作了“反应时间测量仪”，下列四幅图中刻度线标度正确的是()5(多选)如图所示，甲、乙两物体同时从离地高度为2H和H的位置自由下落，不计空气阻力，甲的质量是乙质量的2倍，则()A甲落地的时间是乙落地时间的2倍B甲落地时的速率是乙落地时速率的2倍C甲、乙落地之前，二者之间的竖直距离保持不变D甲、乙落地之前，加速度不断增大6跳水

11、运动员训练时从5m跳台双脚朝下自由落下，某同学用手机的连拍功能，连拍了多张照片，测得其中两张连续的照片中运动员双脚离水面的高度分别为3.4m和1.8m求：从运动员刚跳下跳台到拍摄两张照片的时间比5自由落体运动必备知识自主学习一、1重力静止2(1)重力作用(2)等于零3(1)零(2)只受重力二、1(1)快(3)一样快2加速均匀3(1)正比490匀变速直线三、1gt2.12gt232gx四、1相同2竖直向下3(2)增大减小关键能力合作探究探究点一【导学探究】提示：乙管中因为甲牛顿管中的金属片和羽毛受空气阻力【典例示范】例1解析：A、B错，C对：自由落体运动的条件：只受重力，初速度v00；D对：若空

12、气阻力可以忽略不计，物体由静止开始自由下落的运动可以视为自由落体运动来处理答案：CD素养训练1解析：A错：物体做自由落体运动的条件是初速度为零且只受重力作用；B对：熟透的苹果在下落过程中虽受空气阻力的作用，但该阻力远小于它的重力，可以忽略该阻力，故可将该运动视为自由落体运动；C对：相同地点，重力加速度相同，与质量无关；D错：赤道处g值小于北极处答案：BC素养训练2解析：玻璃筒内有空气时，形状和质量都不同的几个物体下落快慢不同，是因为空气阻力不同，导致加速度不同，故A、B错误玻璃筒内没有空气时，物体做自由落体运动，加速度都为g，所以下落得一样快，故C正确，D错误答案：C探究点二【典例示范】例2解

13、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，不同的地方，g的大小略有不同，但都在9.8m/s2左右，A错误，B正确；在地球表面同一地点同一高度，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐减小，C、D正确答案：BCD例3解析：选取水滴最初下落点为位移的起点，竖直向下为正方向，由自由落体运动规律知x12gt2，vgt联立得v2gx代入数据得v21010m/s14m/s即水滴下落到地面的瞬间，速度大约是14m/s.答案：14m/s拓展迁移解析：设水滴下落到窗户上沿时的速度为v0，则由xv0t12gt2代入数据，解得v09m/s根据v22gx得窗户上沿到屋檐的距离xv022g922

14、10m4.05m.答案：4.05m例4解析：方法一利用比值法求解因自由落体运动在连续相等时间内的位移满足h1h2h3hn135(2n1)，所以它在第3s内的位移大小是5x.方法二运用自由落体运动的基本规律求解自由落体运动的位移公式得x112gt12，x212gt22，x312gt32，令x1x，t11s，t22s，t33s，代入以上三式解得x24x，x39x，则石子在第3s内的位移大小为9x4x5x.答案：A素养训练3解析：甲、乙两物体做自由落体运动，加速度均为重力加速度，故A错误；根据v22gh，可得末速度v2gh，故甲物体着地时的速度是乙物体着地时速度的2倍，B、D错误；根据h12gt2，

15、得t2hg，故甲物体下落的时间是乙物体下落时间的2倍，故C正确答案：C素养训练4解析：设物体从塔顶落到地面所经历的时间为t，塔的高度为H，物体在(t1) s内通过的位移为h，则根据自由落体运动规律可得H12gt2，h12g(t1)2，根据题意有HhH925，联立上述三式解得t5s，H125m.答案：125m随堂演练自主检测1解析：自由落体运动的加速度g是由重力产生的，重力加速度与物体的质量无关，故A错误；地面的物体的重力加速度受纬度和海拔的影响，纬度越高重力加速度越大，赤道处小于南北两极处的重力加速度，故B、C错误；同一地点轻重物体的g值一样大，D正确答案：D2解析：v的方向向下，为负，且vt

16、，易知B正确答案：B3解析：在真空中物体只受重力作用，且从静止开始下落，满足自由落体运动的条件，故ag，又x12gt2，由于苹果和羽毛从同一高度同时下落，则任意时刻都在同一高度，且是加速，所以频闪间距不断变大，故C正确答案：C4解析：由题可知，手的位置在开始时应放在0刻度处，所以0刻度要在下边物体做自由落体运动的位移：h12gt2，位移与时间的平方成正比，所以随时间的增大，刻度尺上的间距增大，由以上的分析可知，只有图B是正确的答案：B5解析：甲落地的时间t甲4Hg，乙落地的时间t乙2Hg，所以甲落地的时间是乙落地时间的2倍，故A错误；根据v2gh可知，甲落地时的速率是乙落地时速率的2倍，故B正确；根据h12gt2可知经过相等的时间两个物体下落的高度相等，所以甲、乙落地之前，二者之间的竖直距离保持不变，故C正确；甲、乙落地之前，加速度均为g，故D错误答案：BC6解析：由题意知，两张照片中运动员与其刚跳下跳台时的距离分别为h15m3.4m1.6mh25m1.8m3.2m由h12gt2得t2hg，所求时间之比为t1t212.答案：12