(2019新教材)2020-2021學(xué)年教科版物理必修第一冊：2.5自由落體運動-學(xué)案(有答案)

1、 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 物理觀念 物體做自由落體運動的條件，自由落體運動，自由落體運動 加速度 科學(xué)思維 邏輯推理、實驗法、公式法 科學(xué)探究 探究自由落體運動加速度的大小 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任 (1) 體會科學(xué)研究方法 (2) 分析生活中的自由落體問題 【學(xué)習(xí)重難點】 學(xué)習(xí)重點： 探究自由落體運動加速度的大小。 學(xué)習(xí)難點： 體會科學(xué)研究方法并能夠分析生活中的自由落體問題. 【學(xué)習(xí)過程】 、知識綱要導(dǎo)引 警 1 唸力阿冊曲琲 迥地卜初速也為零的勻加速IT絃運動 v=Sf 一肛*戶 一* 訥 二、基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué) (一)自由落體運動 1.1. _ 亞里士多德的觀點：物體下落的快慢是由它們的 _ 定的。 2.2. 伽利略

2、的觀點：重物與輕物應(yīng)該下落得同樣快。 3.3. _ 伽利略對自由落體運動的研究運用了 和 的巧妙方法進行實驗，證實 了下落距離與時間的平方成 _ 的猜想。 4.4. 自由落體運動 (1)_ 定義：只在 _ 作用下，物體由 開始下落的運動，稱為自由落體運動。 (2) 特點：自由落體運動 口由薄井迖功 ingB 受力特點：只受 _ 作用。 運動特點： _ 的勻加速直線運動。 (二)自由落體加速度 1 1 定義：在同一地點，一切物體自由下落的加速度都 _ 這個加速度叫作自由落 體加速度，也叫作重力加速度(gravitational accelerationgravitational accelera

3、tion),通常用 _ 示。 2.2. 方向： _ 3.3. _ (1 1)在地球上同一地點，一切物體自由下落的加速度都 _ 。 (2) _ 在地球上不同地點，g g 的大小一般 _，g g值隨緯度的增大而逐漸 _ 。 (3) _ 般 g m/S 或 g 10 m/s?。 三、思考判斷 (1) 物體從靜止開始下落的運動就是自由落體運動。 ( ) (2) 加速度為 g g 的運動是自由落體運動。( ) (3) 自由落體運動在任意相等的時間內(nèi)速度變化量相等。 ( ) (4) 地球上任意一點的重力加速度相同。( ) (5) 不同的物體重力加速度相同。( ) (6) 伽利略通過“沖淡重力”方法直接驗證

4、了小球從斜面滑下的速度 v v 與時間 t t 成正比。 ( ) 四、啟迪思維，突破重點 主題一：自由落體運動 問題探究 探究點 工 -1L 有 空 1 1圖1 抽抻空氣 7 仙亍帙球 圧2 (1) 第一幅圖左邊管中有空氣，右邊管中是抽成真空的，錢幣和羽毛在兩種情況下下落 有什么不同？ (2) 觀察第二張圖片，然后從兩張圖片中總結(jié)物體下落的運動規(guī)律。 提示：(1 1)抽成真空的錢幣和羽毛下落快慢一樣，有空氣的羽毛下落得慢。 (2 2)第二張圖片兩個鐵球同時著地，意味著空氣阻力對鐵球幾乎沒影響。小結(jié)：影響落 體運動快慢的因素是空氣阻力，如果能忽略空氣阻力的影響，只在重力作用下運動，所有物體 下落

5、的情況都是一樣的，與物體的質(zhì)量無關(guān)。 探究總結(jié) 1 1 自由落體運動的條件 (1) 運動條件：初速度為零。 (2) 受力條件：只受重力作用。 2 2自由落體運動是一種理想化模型 (1) 這種模型忽略了次要因素 一一空氣阻力，突出了主要因素 一一重力。實際中，物體 下落時由于受空氣阻力的作用，并不做自由落體運動。 (2) 當(dāng)空氣阻力遠(yuǎn)小于重力時，物體由靜止開始的下落可看作自由落體運動。如在空氣 中石塊的自由下落可看作自由落體運動，空氣中羽毛的下落不能看作自由落體運動。 (3) 自由落體運動是初速度為零、加速度a g的勻加速直線運動，是勻變速直線運動的 一個特例。 知識鏈接： (1 1)從冰柱上滴

6、落的水滴的運動可看作自由落體運動。 (2 2)月球上沒有空氣，物塊從靜止下落的運動均是自由落體運動。 典例示范 例 1 1：(多選)關(guān)于自由落體運動，下列說法正確的是( ) A A 初速度為零、豎直向下的勻加速直線運動是自由落體運動 B B 僅在重力作用下的運動叫自由落體運動 C C.物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫自由落體運動 D D當(dāng)空氣阻力的作用較小，可以忽略不計時，物體由靜止開始自由下落的運動可視為自 由落體運動 解析：自由落體運動是物體只在重力作用下由靜止開始下落的運動， 它的初速度為零。若 空氣阻力比較小，可以忽略不計時，物體由靜止開始自由下落可視為自由落體運動。 故正確答

7、 案為 C C、D D 答案：CDCD 知識鏈接：自由落體運動的判定方法 (1) 根據(jù)條件判定： 初速度為零 只受重力 (2) 根據(jù)題目中的一些暗示語來判定，如“忽略阻力”、“阻力遠(yuǎn)小于重力”“月球上” 訓(xùn)練 1 1: 2019 2019 武漢高一檢測 某同學(xué)搖動蘋果樹時，一個蘋果和一片樹葉從同一高度處 同時由靜止落向地面。下列說法正確的是( ) A A 蘋果和樹葉都是自由落體運動 B B 蘋果和樹葉都不能看成自由落體運動 C C.假如地球上沒有空氣，則蘋果和樹葉會同時落地 D D 由于蘋果受到空氣阻力，所以蘋果不能看作自由落體 主題二：自由落體加速度 問題探究 探究點 利用如圖所示的實驗裝置

8、測定重力加速度。 用手捏住紙帶上端把紙帶拉成豎直狀態(tài)， 并使 重物停在靠近打點計時器處。先接通電源，再松開紙帶讓重物自由下落，打點計時器在紙帶上 打下一系列的點。 試結(jié)合上述情景討論： 如何根據(jù)打上點的紙帶求出重物的重力加速度？ 提示：由 Vn 亠口求出各點的瞬時速度，作出V t圖像，V t圖像是一條過原點的傾斜 直線，直線斜率表示加速度。 注意事項： (1) 應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物。增大重物的重力可使阻力的影響相對減小2T (2) 打點計時器應(yīng)豎直放置，以減小阻力。 (3) 重物應(yīng)從靠近打點計時器處釋放，要先接通打點計時囂的電源，再釋放紙帶 探究總結(jié) 1 1 利用打點計時器測自由落體加速

9、度 2 2自由落體加速度的理解 大小 a g ,g約為 9.8 m/s2，有些數(shù)據(jù)計算的題目可注明 g g 取 10 m s 方向 豎直向下(不是垂直向下由于地球是圓的，所以各處的重力 加速度方向都不同) 產(chǎn)生原因 地球?qū)ξ矬w有吸引力 變 化 g g 隨緯度的增加而 增大 兩極處 g g 最大，赤道處 g g 最小 g g 隨高度的增加而 減小 測量 可利用打點計時器或頻閃照相等方法測 g g 的大小 知識鏈接：關(guān)于重力加速度的測定方法 | 實驗器材 打點計時器、交流電源、紙帶、重物與鐵夾、鐵架臺 實驗步驟 (1) 把打點計時器豎直固定在鐵架臺上，連接好電源 (2) 把紙帶穿過兩個限位孔，下端

10、通過鐵夾將重物和紙 帶連接起來，讓重物靠近打點計時器 (3) 用手捏住紙帶上端，把紙帶拉成豎直狀態(tài)，先接通 電源，再松開紙帶讓重物自由下落，計時器在紙帶上打 下一系列的點 (4) 重復(fù)幾次，選取一條點跡清晰的紙帶分析 數(shù)據(jù) 處理 (1)(1) 用刻度尺測量打點計時器打出的紙帶上各點間的距離。 (2)(2) 用 V Vn Xn Xn 1 2T 求出各點的瞬時速度，作V t圖像，圖像是一條過原點的向 上傾斜的直線，斜率表示加速度。 利用h ；gt2或v2 2gh計算 圖 測定重力加速度的方法很多，以后會繼續(xù)學(xué)習(xí)。還有一種我們已經(jīng)掌握的方法：由G mg 知，重力加速度 g G，用彈簧測力計測出重力，

11、用天平測出質(zhì)量，就可以計算出當(dāng)?shù)氐闹亓?m 加速度。 典例示范 例 2 2:圖中甲、 乙兩圖都是使用電磁打點計時器測量重力加速度 打點計時器的打點頻率為 50 Hz 。 （1 1）甲、乙兩圖相比較，圖 _ 示的裝置更合理. （2 2）丙圖是采用較合理的裝置并按正確的實驗步驟進行實驗打出的一條紙帶，其中打出 的第一個點標(biāo)為 1 1,后面依次打下的一系列點跡分別標(biāo)為 2 2、 3 3、 4 4、 5 5經(jīng)測量， 第 1515 至第 17 17 點間的距離為 11.70 cm，第 1 1 至第 1616 點間距離為 43.88 cm，貝 U打下第 1616 個點時，重錘下落的 速度大小為 _ m/s

12、，測出的重力加速度值為 g _ ms2。（要求保留三位有效數(shù)字） 解析：（1 1）甲圖釋放時更穩(wěn)定，既能更有效地減小摩擦力，又能保證釋放時初速度的大小 為零，所以甲圖更合理。（2 2 ）自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，所以 W 勺 經(jīng) 2.93 m s，又根據(jù) 2gH v2，可得 g 9.78m s2 。 2T 答案：（1 1）甲（2 2） 2.93 ； 9.78 （ 0.02 均可） 訓(xùn)練 2 2: 2019 2019 唐山高一檢測 （多選）關(guān)于重力加速度的下列說法中正確的是（ ） A A 重力加速度 g g 是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，通常計算中 g g 取 9.8m s2 B.

13、B. 在地球上不同的地方，g g 的大小不同，但它們相差不是很大 C.C. 在地球上同一地點同一高度，一切物體在自由落體運動中的加速度都相同 D D.在地球上的同一地方，離地面高度越大，重力加速度 g g 越小 解析：重力加速度是矢量，方向豎直向下，與重力的方向相同。在地球表面，不同的地方, g g 的大小略有不同，但都在 9.8m s2左右，故 A A 錯誤、B B 正確；在地球表面同一地點同一高度， g g 的值都相同，但隨著高度的增大，g g 的值逐漸減小，故 C C、D D 正確 訓(xùn)練 3 3: g g 的裝置示意圖，已知該 甲 乙 I r 利用圖中所示的裝置可以研究自由落體運動. 實

14、驗中需要調(diào)整好儀器，接通打點計時器的 電源，松開紙帶，使重物下落。打點計時器會在紙帶上打出一系列的小點。 (1) 為了測得重物下落的加速度，還需要的實驗器材有 _ 。填正確選項前的字母) A A 天平 B.B. 停表 C.C. 米尺 (2) 若實驗中所得到的重物下落的加速度值小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?，而實驗操作與數(shù) 據(jù)處理均無錯誤，寫出一個你認(rèn)為可能引起此誤差的原因： _ 解析：(1 1)為了測得重物下落的加速度，必須知道重物下落的時間與位移，時間可由打點 計時器測定，位移可由米尺測定，重物的質(zhì)量沒有必要測定，不需要天平，故選 C Co (2 2)實驗 中所得到的重物下落的加速度值小于當(dāng)?shù)氐闹亓?/p>

15、加速度值， 引起此誤差的原因：打點計時器與 紙帶之間存在摩擦等。 主題三：自由落體運動規(guī)律的應(yīng)用 問題探究 探究點 自由落體是一種初速度為 0 0,只受重力作用的運動。 (1) 自由落體運動與勻變速直線運動兩者是什么關(guān)系？ (2) 前面所學(xué)的勻變速直線運動的基本公式，有哪些適用于自由落體運動？哪些不適用？ 提示：(1 1)自由落體運動屬于勻變速直線運動， 自由落體運動是勻變速直線運動中的一個 特例 (2 2)前面所學(xué)的勻變速直線運動的基本公式對自由落體運動都適用 探究總結(jié) 1 1 勻變速直線運動特處 自由落體運動 2 2自由落體運動的基本公式 V Vat V gt x Vt !at2 Va0

16、2 a g h 1 2 2gt 2 2 V Vo 2ax 2 V 2gh 典例示范 例 3 3 木和丄耐汕巾下嫦 如圖所示，屋檐上水滴下落的過程可以近似地看做是自由落體運動. 假設(shè)水滴從 10 m 高的 屋檐上無初速度滴落，水滴下落到地面時的速度大約是多大？ ( g g 取 10 m s2 ) 解析：選取水滴最初下落點為位移的起點，豎直向下為正方向，由自由落體運動規(guī)律知 1 2 x h -gt ，v gt 2 聯(lián)立得v 2gh 代入數(shù)據(jù)得 v 2 10 10ms 14 m s 即水滴下落到地面的瞬間，速度大約是 14 m s 答案：14 m. s 知識鏈接：水滴的下落過程可以看作自由落體運動。

17、若分析自由落體運動過程中的一段， 則該過程是初速度不為零的勻變速直線運動，相應(yīng)的速度公式和位移公式分別為 V V0 gt、 1 2 h Vot gt。 拓展：在例 3 3中水滴下落過程中經(jīng)2 m高的窗戶所需時間為 0.2 s。那么窗戶上沿到屋檐 的距離為多少？ 解析：設(shè)水滴下落到窗戶上沿時的速度為 V V0,則由 h vt -gt2得 2 1 2 2 2 Vo 0.2 - 10 0.22 2 解得 v0 9 m/s 根據(jù) v2 2gh 得 2 *2 窗戶上沿到屋檐的距離 h 旦丄 m 4.05 m 。 2g 2 10 答案：4.05 m 訓(xùn)練 4 4: 2019 2019 深圳高一檢測 一個物

18、體從 h h 高處自由下落（空氣阻力不計），所用的時間 是 3s3s，（ g g 取 10 m s2） （1 1） 求物體下落的高度 h h0 （2 2） 落地時速度的大小。 （3 3） 物體下落最后 1 s 內(nèi)的位移。 解析：（1 1 ）由題意可知，物體做自由落體運動，所以物體下落高度為 12 1 2 h gt = 10 3 m 45 m。 2 2 （2 2）落地時速度為 v gt 10 3 m s 30 m s。 （3 3 ）前 2 s 內(nèi)的位移為 h 1 gt 2 =1 10 22 m 20 m ，所以最后 1 s 內(nèi)的位移為 2 2 x h h 45 m 20 m 25 m。 五、達(dá)標(biāo)

19、檢測 1 1 關(guān)于重力加速度，下面四種說法正確的是（ ） A A 重力加速度表示自由下落的物體運動的快慢 B.B. 重力加速度表示自由下落的物體運動速度變化的大小 C.C. 重力加速度表示自由下落的物體運動速度變化的快慢 D.D. 輕重不同的物體的重力加速度不同 2.2. 2019 2019 浙江溫州中學(xué)高一上期中 俊俊同學(xué)利用打點計時器探究自由落體運動.實驗 中，紙帶將被釋放瞬間的四種情景如照片所示，其中最合適的是（ ） AL. 1 1 a A c D 3.3. 2019 2019 河北唐山高一上檢測 豐南一中教學(xué)樓之間栽有柿子樹，每當(dāng)深秋時一個個火 紅的柿子燈籠般懸掛枝頭，實在是一幅絕美的

20、景色樹上一個距離地面 3m 左右的成熟柿子自 然脫落掉下，下落過程中忽略一切阻力，重力加速度 g g 取 10 m s2，柿子落地時的速度約為（ ） A.A. 4ms B.B. 8 m s C.C. 12 ms D.D. 16 m s 4 4. 如圖為甲同學(xué)制作的反應(yīng)時間測量尺，用來測量其他同學(xué)的反應(yīng)時間，乙同學(xué)先把手放在 直尺 0 cm的位置做捏住直尺的準(zhǔn)備， 但手不能碰直尺， 看到甲同學(xué)放開直尺時， 乙同學(xué)立即捏 住下落的直尺， 已知乙同學(xué)捏住 10 cm的位置，反應(yīng)時間為 0.14 s，若丙同學(xué)進行同樣的實驗， 捏住了 20 cm 的位置，則丙同學(xué)的反應(yīng)時間為（ ） A.A. 0.28

21、s B.B. 0.24 s C.C. 0.20 s D.D. 0.16 s 5 5 .有 A A、B B 兩個小球在不同高度上做自由落體運動， A A 球下落 1 s 后，B B 球開始下落，兩 球同時落到地面.已知 B B 球離地面高度為 20 m，問 A A 球從多高處下落？ （ g g 取 10 ms2 ）【參考答案】 【學(xué)習(xí)過程】 三、 答案：(1 1)X (2) X (3) v (4) X (5) X (6) X 四、 啟迪思維，突破重點 訓(xùn)練 1 1 解析：選 C C。蘋果和樹葉都受重力和空氣阻力，但空氣阻力相對蘋果的重力來說 很小，可以忽略不計，故蘋果的運動可以看作自由落體運動，

22、 而樹葉的運動不能看作自由落體 運動，故 A A、B B、D D 項錯誤；假如地球上沒有空氣，蘋果和樹葉都只受重力，都做自由落體運 動，同時落地，故 C C 項正確。 訓(xùn)練 2 2解析：選 BCDBCD。重力加速度是矢量，方向豎直向下，與重力的方向相同。在地球 表面，不同的地方，g g 的大小略有不同，但都在 9.8m s2左右，故 A A 錯誤、B B 正確；在地球表 面同一地點同一高度，g g 的值都相同，但隨著高度的增大，g g 的值逐漸減小，故 C C、D D 正確。 訓(xùn)練 3 3解析：(1 1)為了測得重物下落的加速度，必須知道重物下落的時間與位移，時間 可由打點計時器測定，位移可由米尺測定，重物的質(zhì)量沒有必要測定，不需要天平，故選 C Co (2 2)實驗中所得到的重物下落的加速度值小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?，引起此誤差的原因：打 點計時器與紙帶之間存在摩擦等。 答案：(1 1) C C (