第4節(jié)自由落體運動（學(xué)生版）-高一物理講義（人教2019）

第4節(jié)自由落體運動目標導(dǎo)航目標導(dǎo)航課程標準課標解讀1．知道物體做自由落體運動的條件，知道自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動。2．會探究自由落體運動規(guī)律和測定自由落體運動的加速度，知道重力加速度的大小和方向。3．會運用自由落體運動的規(guī)律和特點解決有關(guān)問題。4．了解伽利略研究自由落體運動的科學(xué)方法和探究過程。1、了解亞里士多德關(guān)于力與印運動的主要觀點。2、了解伽利略研究自由落體運動的實驗和推理方法。認識伽利略對物體運動的研究在科學(xué)發(fā)展和人類進步上的重大意義。3、通過實驗探究自由落體運動，體會基于事實證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點和結(jié)論進行質(zhì)疑、分析和判斷的科學(xué)研究方法。4、經(jīng)歷抽象概括和推理的過程，知道物體做自由落體運動的條件。5、通過實驗，探究自由落體運動的規(guī)律，了解重力加速度的概念，掌握其大小、方向，知道地球上不同地點的重力加速度可能會不同。知識精講知識精講知識點01關(guān)于物體運動的快慢的兩種學(xué)說亞里士多德：物體下落快慢和物體的輕重有關(guān)：輕的物體下落，重的物體下落伽利略：伽利略的邏輯推理否定了亞里士多德的觀點，證明物體下落的快慢和物體的輕重?zé)o關(guān)?！炯磳W(xué)即練1】請你回顧伽利略探究物體自由下落規(guī)律的過程，判斷下列哪個過程是伽利略的探究過程()A．猜想——問題——數(shù)學(xué)推理——實驗驗證——合理外推——得出結(jié)論B．問題——猜想——實驗驗證——數(shù)學(xué)推理——合理外推——得出結(jié)論C．問題——猜想——數(shù)學(xué)推理——實驗驗證——合理外推——得出結(jié)論D．猜想——問題——實驗驗證——數(shù)學(xué)推理——合理外推——得出結(jié)論自由落體運動1.定義：物體只在重力作用下從的運動.2.運動性質(zhì)：初速度為0的直線運動.3.物體的下落可看做自由落體運動的條件：空氣阻力的作用比較小，可以.知識點02自由落體運動的實驗研究1.實驗原理:重物拖著紙帶豎直下落時，如果只帶受到的阻力比重物的重力小得多，可以近似認為重物僅在重力作用下運動，根據(jù)打點計時器打出的紙帶能分析和研究重物的.2.實驗器材:打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺、幾個質(zhì)量不同的重物、夾子、低壓交流電源、毫米刻度尺3.探究過程：(1)將打點計時器豎直固定在鐵架臺上，連接好電路.(2)把紙帶穿過兩個限位孔，下端用鐵夾夾到重物上，讓重物打點計時器.(3)用手捏住紙帶上端把紙帶拉成豎直狀態(tài)，電源，讓重物自由下落，重物落地后立即關(guān)閉電源，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點.(4)改變重物的質(zhì)量，重復(fù)幾次上面的實驗，選取一條點跡清晰的紙帶進行分析.4.數(shù)據(jù)處理：做出Vt圖像分析自由落體的運動規(guī)律知識點03自由落體加速度1.自由落體加速度：在同一地點，一切物體自由下落的加速度都相同，這個加速度叫自由落體加速度，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）在同一個位置，任何物體的重力加速度都相同。（4）當物體所在的高度和地球的半徑相差不多的時候，物體的重力加速度與高度有關(guān)【即學(xué)即練2】關(guān)于重力加速度的說法不正確的是()A．重力加速度g是標量，只有大小沒有方向，通常計算中g(shù)取9.8m/s2B．在地球上不同的地方，g值的大小不同，但它們相差不是很大C．在地球上同一地點，一切物體在自由落體運動中的加速度都相同D．在地球上的同一地方，離地面高度越大重力加速度g越小知識點04自由落體規(guī)律1、運動特點：初速度為，加速度為g的運動.2、基本規(guī)律勻變速直線運動規(guī)律eq\o(→,\s\up7(特例))自由落體運動規(guī)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.勻變速直線運動的一切推論公式，如平均速度公式、位移差公式、初速度為零的勻變速直線運動的比例式，都適用于自由落體運動.【即學(xué)即練3】一個物體從某一高度做自由落體運動.已知它在第1s內(nèi)的位移恰為它在最后1s內(nèi)位移的三分之一.則它開始下落時距地面的高度為(不計空氣阻力，g＝10m/s2)()A.15mB.20mC.11.25mD.31.25m能力拓展能力拓展考法01自由落體運動規(guī)律【典例1】．從離地面500m的空中自由落下一個小球，取g＝10m/s2，求小球：(1)經(jīng)過多長時間落到地面？(2)自開始下落計時，在第1s內(nèi)的位移、最后1s的位移；(3)下落時間為總時間的一半時的位移．考法02多物體的自由落體運動【典例2】科技館中的一個展品如圖所示，在較暗處有一個不斷均勻滴水的水龍頭，在一種特殊的間歇閃光燈的照射下，若調(diào)節(jié)間歇閃光間隔時間正好與水滴從A下落到B的時間相同，可以看到一種奇特的現(xiàn)象，水滴似乎不再下落，而是像固定在圖中的A、B、C、D四個位置不動，對出現(xiàn)的這種現(xiàn)象，下列描述正確的是(取g＝10m/s2)()A．水滴在下落過程中通過相鄰兩點之間的時間滿足tAB＜tBC＜tCDB．閃光的間隔時間是eq\f(\r(2),10)sC．水滴在相鄰兩點間的平均速度滿足eq\x\to(v)AB∶eq\x\to(v)BC∶eq\x\to(v)CD＝1∶4∶9D．水滴在各點的速度之比滿足vB∶vC∶vD＝1∶3∶5分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．在物理學(xué)的發(fā)展歷程中，下面的哪位科學(xué)家首先建立了平均速度、瞬時速度和加速度等概念用來描述物體的運動，并首先采用了實驗檢驗、猜想和假設(shè)的科學(xué)方法，把實驗和邏輯推理和諧地結(jié)合起來，從而有力地推進了人類科學(xué)的發(fā)展()A．伽利略B．亞里士多德C．牛頓 D．愛因斯坦2.下圖所示的各圖象中能正確反映自由落體運動過程的是(設(shè)向上為正方向)()3.高空墜物已經(jīng)成為城市中僅次于交通肇事的傷人行為.某市曾出現(xiàn)一把明晃晃的菜刀從高空墜落，“砰”的一聲砸中了停在路邊的一輛摩托車的前輪擋泥板.假設(shè)該菜刀可以看成質(zhì)點，且從15層樓的窗口無初速度墜落，則從菜刀墜落到砸中摩托車擋泥板的時間最接近()A.1s B.3sC.5s D.7s4.一觀察者發(fā)現(xiàn)，每隔一定時間有一水滴自8m高處的屋檐落下，而且當看到第五滴水剛要離開屋檐時，第一滴水正好落到地面，那么這時第二滴水離地的高度是(g＝10m/s2)()A．2m B．2.5mC．2.9m D．3.5m5．一物體自某高度由靜止釋放，忽略空氣阻力，落地之前瞬間的速度為v。在運動過程中()A．物體在前一半時間和后一半時間發(fā)生的位移之比為1∶2B．物體通過前一半位移和后一半位移所用時間之比為1∶(eq\r(2)－1)C．物體在位移中點的速度等于eq\f(1,2)vD．物體在中間時刻的速度等于eq\f(\r(2),2)v題組B能力提升練1.伽利略對自由落體的研究，是科學(xué)實驗和邏輯思維的完美結(jié)合，如圖所示，可大致表示其實驗和思維的過程，對這一過程的分析，下列說法正確的是()A．其中的丙圖是實驗現(xiàn)象，丁圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論B．其中的丁圖是實驗現(xiàn)象，甲圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論C．運用甲圖的實驗，可“沖淡”重力的作用，使實驗現(xiàn)象更明顯D．運用丁圖的實驗，可“放大”重力的作用，使實驗現(xiàn)象更明顯2.(多選)甲物體的重量比乙物體的大5倍，甲從H高處自由落下，乙從2H高處與甲物體同時自由落下，在它們落地之前，下列說法中正確的是()A．兩物體下落過程中，在同一時刻甲的速度比乙的速度大B．下落1s時，它們的速度相同C．各自下落1m時，它們的速度相同D．下落過程中甲的加速度比乙的加速度大3.如圖所示，在一個桌面上方有三個金屬小球a、b、c，離桌面的高度分別為h1、h2、h3，h1∶h2∶h3＝3∶2∶1.若先后順次釋放a、b、c，三球剛好同時落到桌面上，不計空氣阻力，則()A.三者到達桌面時的速度大小之比是eq\r(3)∶eq\r(2)∶1B.三者運動時間之比為3∶2∶1C.b與a開始下落的時間差小于c與b開始下落的時間差D.三個小球運動的加速度與小球受到的重力成正比，與質(zhì)量成反比4.距地面高5m的水平直軌道上的A、B兩點相距2m，在B點用細線懸掛一小球，離地高度為h.如圖所示，小車始終以4m/s的速度沿軌道勻速運動，經(jīng)過A點時將隨車攜帶的小球由軌道高度自由卸下，小車運動至B點時細線被軋斷，最后兩球同時落地.不計空氣阻力，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.在一豎直磚墻前讓一個小石子自由下落，小石子下落的軌跡距離磚墻很近。現(xiàn)用照相機對下落的石子進行拍攝。某次拍攝的照片如圖所示，AB為小石子在這次曝光中留下的模糊影跡。已知每層磚(包括磚縫)的平均厚度約為6.0cm，A點距石子開始下落的豎直距離約1.8m。估算照相機這次拍攝的“曝光時間”最接近()A．2.0×10－1sB．2.0×10－2sC．2.0×10－3sD．2.0×10－4s6．兩物體在不同高度自由下落，同時落地，第一個物體下落時間為t，第二個物體下落時間為t/2，當?shù)诙€物體開始下落時，兩物體的高度差是()A．gt2B．3gt2/8C．3gt2/4 D．gt2/47.某同學(xué)利用如圖所示的實驗裝置測量重力加速度。(1)對該實驗裝置及其操作的要求，下列說法正確的是________。A．電磁打點計時器應(yīng)接6V直流電源B．打點計時器的兩個限位孔應(yīng)在同一條豎直線上C．重物最好選用密度較小的材料，如泡沫塑料D．開始時應(yīng)使重物靠近打點計時器處并保持靜止E．操作時，應(yīng)先放開紙帶后接通電源F．為了減小誤差，應(yīng)重復(fù)多次實驗，在打出的紙帶中挑選一條最清晰的G．為了便于測量，一定要找到打點計時器打下的第一個點，并選取其以后各連續(xù)的點作為計數(shù)點(2)在紙帶上取得連續(xù)的清晰的7個點，打點計時器所用電源的頻率為50Hz；用米尺測得第1、2、3、4、5、6各點與第0點的距離d如下表；利用這些數(shù)據(jù)求出當?shù)刂亓铀俣萭的值為________；打第2點對應(yīng)的速度是________。(取三位有效數(shù)字)點的次序0123456距離d(cm)06.012.519.326.534.142.1題組C培優(yōu)拔尖練1．(多選)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：在月球表面沒有空氣，重力加速度約為地球表面處重力加速度的eq\f(1,6).若宇航員登上月球后，在空中同一高度處同時由靜止釋放羽毛和鉛球，忽略地球和其他星球?qū)λ鼈兊挠绊?，以下說法中正確的是()A．羽毛將加速上升，鉛球?qū)⒓铀傧陆礏．羽毛和鉛球都將下落，且同時落到月球表面C．羽毛和鉛球都將下落，但鉛球先落到月球表面D．羽毛和鉛球都將下落，且落到月球表面的速度相同2.跳水運動員訓(xùn)練時從10m跳臺雙腳朝下自由落下，某同學(xué)利用的連拍功能，連拍了多張照片.從其中兩張連續(xù)的照片中可知，運動員雙腳離水面的實際高度分別為5.0m和2.8m.由此估算連拍時間間隔最接近以下哪個數(shù)值()A.1×10－1s B.2×10－1sC.1×10－2sD.2×10－2s3.小球從空中自由下落，與水平地面相碰后彈到空中某高度，其v－t圖象如下圖所示，則由圖可知(g＝10m/s2)以下說法正確的是()A．小球下落的最大速度為5m/sB．第一次反彈初速度的大小為3m/sC．小球能彈起的最大高度0.45mD．小球能彈起的最大高度1.25m4.從某高處釋放一粒小石子，經(jīng)過1s從同一地點再釋放另一粒小石子，不計空氣阻力，則在它們落地之前的任一時刻()A．兩粒石子間的距離將保持不變，速度之差保持不變B．兩粒石子間的距離將不斷增大，速度之差保持不變C．兩粒石子間的距離將不斷增大，速度之差也越來越大D．兩粒石子間的距離將不斷減小，速度之差也越來越小5.如右圖所示，A、B兩小球用長為L的細線連接懸掛在空中，A距湖面高度為H，釋放小球，讓它們自由落下，測得它們落水聲相差Δt.如果球A距湖面的高度H減小，則Δt將()A．增大B．不變C．減小 D．無法判斷6.(多選)如圖所示，兩位同學(xué)合作估測反應(yīng)時間，甲捏住直尺頂端，乙在直尺下部做握尺的準備(但手不與直尺接觸)，當看到甲放開手時，乙立即作出反應(yīng)去握住尺子.若測出直尺下落的高度，即可估測乙同學(xué)的反應(yīng)時間.該合作小組將反應(yīng)時間的數(shù)據(jù)分析整理，設(shè)計制作一種簡易測量人的反應(yīng)時間的小儀器，為方便使用，將直尺上的距離刻度改成時間刻度，其測量范圍為0～0.4s，重力加速度g取10m/s2.下列關(guān)于該儀器的說法正確的是()該直尺的最小長度是40cmB.該直尺的最小長度是8