202X-202X版新教材高中物理第二章第4節(jié)自由落體運(yùn)動課件新人教版必修第一冊

第4節(jié)自由落體運(yùn)動核心素養(yǎng)物理觀念科學(xué)思維科學(xué)探究科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1.知道自由落體運(yùn)動的條件。2.知道自由落體加速度的大小和方向。1.通過自由落體運(yùn)動模型的建構(gòu)，體會伽利略對自由落體運(yùn)動的研究方法，領(lǐng)悟伽利略的科學(xué)思想。2.掌握自由落體運(yùn)動的規(guī)律，并能解決相關(guān)實際問題。1.通過實驗測量自由落體加速度的大小。2.利用自由落體運(yùn)動規(guī)律測量人的反應(yīng)時間。培養(yǎng)實事求是的態(tài)度，增強(qiáng)運(yùn)動規(guī)律服務(wù)生產(chǎn)生活的意識。知識點(diǎn)一自由落體運(yùn)動[觀圖助學(xué)]1.定義：物體只在

作用下從

開始下落的運(yùn)動。

2.特點(diǎn)（1）運(yùn)動性質(zhì)：初速度等于

的勻加速直線運(yùn)動。（2）受力特點(diǎn)：只受重力作用。不受其他力在實際中物體下落時由于受空氣阻力的作用，物體并不是做自由落體運(yùn)動，在有空氣的空間，如果空氣阻力的作用比較小，可以忽略，物體的下落可以近似看作自由落體運(yùn)動。[思考判斷]（1）物體從靜止下落的運(yùn)動是自由落體運(yùn)動。（

）（2）只在重力作用下的運(yùn)動是自由落體運(yùn)動。（

）（3）空氣中從靜止釋放的鐵球的運(yùn)動可以看作自由落體運(yùn)動。（

）重力靜止××√零知識點(diǎn)二自由落體加速度[觀圖助學(xué)]同一地點(diǎn)重力加速度g的大小是相同的，在地球的不同地方，g的值略有不同。如果沒有特別說明一般按9.8m/s2計算。1.定義：在同一地點(diǎn)，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，通常用g表示。2.方向：豎直向下。3.大?。?）一般g＝9.8m/s2，粗略計算g＝10m/s2。（2）g值隨緯度升高而增大，隨高度升高而減小。[思考判斷]（1）重力加速度的方向總是垂直向下的。（

）（2）赤道上的重力加速度比兩極點(diǎn)的大。（

）（3）重力加速度的大小與物體的質(zhì)量無關(guān)。（

）相同××√知識點(diǎn)三自由落體運(yùn)動規(guī)律自由落體運(yùn)動是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動，把v0＝0和a＝g代入勻變速直線運(yùn)動的公式可得（1）速度公式：v＝_____________（2）位移公式：x＝_____________（3）速度—位移公式：v2＝_____________gt2gx自由落體運(yùn)動如圖所示，在有空氣的玻璃管中，金屬片比羽毛下落得快，在抽掉空氣的玻璃管中，金屬片和羽毛下落快慢相同。（1）為什么物體下落快慢相同？（2）空氣中的落體運(yùn)動在什么條件下可看作自由落體運(yùn)動？答案（1）因為沒有空氣阻力（2）空氣的阻力作用可以忽略[觀察探究]核心要點(diǎn)[探究歸納]

1.自由落體運(yùn)動是一種理想模型當(dāng)自由下落的物體所受的空氣阻力遠(yuǎn)小于重力時，物體的運(yùn)動才可以視為自由落體運(yùn)動。如空氣中石塊的下落可以看作自由落體運(yùn)動，空氣中羽毛的下落不能看作自由落體運(yùn)動。2.物體做自由落體運(yùn)動的條件（1）初速度為零；（2）只受重力。3.運(yùn)動特點(diǎn)：初速度為零，加速度為重力加速度g的勻加速直線運(yùn)動。是勻變速直線運(yùn)動的特例。

特別提醒

物體在其他星球上也可以做自由落體運(yùn)動，但下落的加速度與在地球表面下落的加速度不同。[試題案例][例1]

關(guān)于自由落體運(yùn)動，下列說法中正確的是

（） A.質(zhì)量大的物體自由下落時的加速度大 B.從水平飛行的飛機(jī)上釋放的物體將做自由落體運(yùn)動 C.雨滴下落的過程是自由落體運(yùn)動 D.從水龍頭上滴落的水滴的下落過程，可以近似看成自由落體運(yùn)動

解析所有物體在同一地點(diǎn)的重力加速度相等，與物體質(zhì)量大小無關(guān)，選項A錯誤；從水平飛行的飛機(jī)上釋放的物體，具有水平初速度，不是自由落體運(yùn)動，選項B錯誤；雨滴下落過程所受空氣阻力與速度大小有關(guān)，速度增大時阻力增大，雨滴速度增大到一定值時，阻力與重力相比不可忽略，不能認(rèn)為是自由落體運(yùn)動，選項C錯誤；從水龍頭上滴落的水滴所受的空氣阻力與重力相比可忽略不計，可認(rèn)為只受重力作用，選項D正確。

答案D關(guān)鍵點(diǎn)撥

（1）能否看成自由落體運(yùn)動關(guān)鍵是考慮重力和阻力大小的關(guān)系。落體運(yùn)動與自由落體運(yùn)動的關(guān)系（2）若下落的初速度不為0或下落加速度不為g，那么下落的運(yùn)動就不是自由落體運(yùn)動。[針對訓(xùn)練1]

某同學(xué)在探究自由落體運(yùn)動規(guī)律時，從生活情景中選出處于不同狀態(tài)的四種物體進(jìn)行探究，你認(rèn)為哪一個選項中的物體所做的運(yùn)動是自由落體運(yùn)動（） A.從樹上飄落的樹葉的運(yùn)動 B.由靜止開始下落的小鋼球的運(yùn)動 C.被運(yùn)動員推出去的鉛球的運(yùn)動 D.從水面自由落到水底的石子的運(yùn)動解析

從樹上飄落的樹葉，阻力不是遠(yuǎn)小于重力，選項A錯誤；由靜止下落的鋼球，由于初速度為0，GF阻，故可以看成自由落體運(yùn)動，故選項B正確；被推出去的鉛球，由于初速度v0≠0，故選項C錯誤；從水面自由落到水底的石子，由于F阻不是遠(yuǎn)小于重力，故選項D錯誤。答案B自由落體加速度（1）如圖所示，這兩名跳傘運(yùn)動選手有不同的體重，自由下落加速度的大小與他們的質(zhì)量有關(guān)嗎？（2）在地球上的不同位置，自由落體的加速度一定相同嗎？

同一物體在月球和地球上做自由落體運(yùn)動時加速度相同嗎？答案（1）自由下落加速度的大小與他們的質(zhì)量無關(guān)系。（2）在地球上的不同位置，自由落體的加速度一般不相同；同一物體在月球和地球上自由落體的加速度也不相同。[觀察探究]核心要點(diǎn)[探究歸納]

1.對自由落體加速度的理解（1）產(chǎn)生原因：地球上的物體受到地球的吸引力而產(chǎn)生的。（2）大小：與在地球上的緯度以及距地面的高度有關(guān)。與緯度的關(guān)系在地球表面上，重力加速度隨緯度的增加而增大，即赤道處重力加速度最小，兩極處重力加速度最大，但差別很小與高度的關(guān)系在地面上的同一地點(diǎn)，重力加速度隨高度的增加而減小。但在一定的高度內(nèi)，可認(rèn)為重力加速度的大小不變2.測定重力加速度的方法（1）實驗設(shè)計利用頻閃照片，或利用打點(diǎn)計時器能夠把做自由落體運(yùn)動的物體的位置和相應(yīng)的時刻記錄下來。根據(jù)對勻變速直線運(yùn)動的研究，測量物體下落的加速度，進(jìn)而研究自由落體運(yùn)動是否是勻加速直線運(yùn)動，以證實猜想。（2）實驗方法①打點(diǎn)計時器法a.實驗裝置如圖所示。打點(diǎn)計時器固定在鐵架臺上，紙帶一端系著重物，另一端穿過計時器。用手捏住紙帶上端，啟動計時器，松開手后重物自由下落，計時器在紙帶上留下一串小點(diǎn)。改變重物的質(zhì)量，重復(fù)上面的實驗。③滴水法a.如圖所示，讓水滴自水龍頭滴下，在水龍頭正下方放一個盤，調(diào)節(jié)水龍頭，讓水一滴一滴地滴下，并調(diào)節(jié)使第一滴水碰到盤的瞬間，第二滴水正好從水龍頭開始下落，并且能依次持續(xù)下去。b.用刻度尺測出水龍頭距盤面的高度h。[試題案例][例2]

下圖中甲、乙兩圖都是使用電磁打點(diǎn)計時器測量重力加速度g的裝置示意圖，已知該打點(diǎn)計時器的打點(diǎn)頻率為50Hz。（1）甲、乙兩圖相比較，圖

所示的裝置更合理。（2）丙圖是采用較合理的裝置并按正確的實驗步驟進(jìn)行實驗打出的一條紙帶，其中打出的第一個點(diǎn)標(biāo)為1，后面依次打下的一系列點(diǎn)跡分別標(biāo)為2、3、4、5…經(jīng)測量，第15至第17點(diǎn)間的距離為11.70cm第1至第16點(diǎn)間距離為43.88cm，則打下第16個點(diǎn)時，重錘下落的速度大小為

m/s，測出的重力加速度值為g＝

m/s2。（要求保留3位有效數(shù)字）解析（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。答案（1）甲（2）2.93

9.78（±0.02均可）方法凝煉利用紙帶計算重力加速度的方法（1）計算出紙帶上一個點(diǎn)或幾個點(diǎn)的速度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的公式求加速度。（2）計算出紙帶上各點(diǎn)的速度，畫出v－t圖像，由圖像的斜率可求得重物下落的加速度即重力加速度。（3）根據(jù)Δx＝gT2用逐差法求加速度。答案D[要點(diǎn)歸納]

1.四個基本公式下面對勻變速直線運(yùn)動的相關(guān)公式和自由落體運(yùn)動的相關(guān)公式進(jìn)行對比。自由落體運(yùn)動的規(guī)律及應(yīng)用核心要點(diǎn)2.v－t圖像自由落體運(yùn)動的v－t圖像是一條

的過原點(diǎn)v0＝0傾斜直線，斜率表示重力加速度g。勻加速運(yùn)動速度與時間成正比[試題案例][例3]

如圖所示，懸掛的直桿AB長為a，在B端以下h處有一長為b的無底圓柱筒CD，若將懸線剪斷，問：（1）直桿下端B穿過圓柱筒的時間是多少？（2）整個直桿AB穿過圓柱筒的時間是多少？思路探究解析（1）直桿下端B穿過圓柱筒，即從B下落到C點(diǎn)（自由下落h）起到B下落到D點(diǎn)（自由下落h＋b）止。則直桿下端B穿過圓柱筒的時間是（2）整個直桿AB穿過圓柱筒，從B下落到C點(diǎn)（自由下落h）起到A下落到D點(diǎn)（自由下落h＋a＋b）止。則整個直桿AB穿過圓柱筒的時間

[針對訓(xùn)練3]

近年來多次發(fā)生高空墜物造成人員傷亡的事件，于是就有人做了一個實驗：在高為80m的樓房陽臺上，自由釋放一顆質(zhì)量為50g的石子，計算：（空氣阻力不計，g取10m/s2）（1）石子經(jīng)過多少時間落到地面？（2）石子落地的速度是多大？（3）石子最后1s內(nèi)運(yùn)動的位移大??？

解析（1）石子做自由落體運(yùn)動有得石子下落的時間（2）落地時的速度大小v＝gt＝40m/s。（3）石子最后1s前的運(yùn)動時間t1＝t－1s＝3s石子最后1s內(nèi)運(yùn)動的位移大小答案（1）4s（2）40m/s（3）35m科學(xué)探究——利用自由落體運(yùn)動規(guī)律測量人的反應(yīng)時間兩位同學(xué)合作，用刻度尺可測人的反應(yīng)時間：如圖甲所示，男同學(xué)捏住尺的上端，女同學(xué)在尺的下部做握尺的準(zhǔn)備（但不與尺接觸），當(dāng)看到男同學(xué)放開手時，女同學(xué)立即握住尺，若女同學(xué)做握尺準(zhǔn)備時手指位置和握住尺的位置如圖乙所示，通過直尺上的刻度，可計算女同學(xué)的反應(yīng)時間。（g取10m/s2）[針對訓(xùn)練]甲、乙兩同學(xué)通過下面的實驗測量人的反應(yīng)時間。實驗步驟如下：（1）甲用兩個手指輕輕捏住量程為L的木尺上端，讓木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端（位置恰好處于L刻度處，但未碰到尺），準(zhǔn)備用手指夾住下落的尺。（2）甲在不通知乙的