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文檔簡介
銜接點08自由落體運動課程標準初中無高中1.通過實驗探究自由落體運動,體會基于事實證據(jù)和科學推理對不同觀點和結(jié)論進行質(zhì)疑、分析和判斷的科學研究方法。2.知道物體做自由落體運動的條件。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。初中物理高中物理異同點無自由落體運動初中物理對于落體運動有簡單的認識,但對于在只受重力從靜止下落的這種理想化的運動形式及研究方法是沒有深入的研究的,高中物理對這種運動形式的研究相對來說就比較具體了。初中物理無此內(nèi)容。知識點一自由落體運動1.定義:物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動。2.特點(1)運動特點:初速度為零,加速度為重力加速度g的勻加速直線運動。(2)受力特點:只受重力作用,不受其他力。這種運動只在真空中才能發(fā)生,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動。因此,自由落體運動是一種理想模型。3.物體做自由落體運動的條件:(1)初速度為零;(2)只受重力。知識點二自由落體加速度1.定義: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?。?1)一般計算中g(shù)可以取9.8m/s2或10m/s2。(2)大?。号c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,自由落體加速度隨緯度的增加而增大,即赤道處自由落體加速度最小,兩極處自由落體加速度最大,但差別很小與高度的關(guān)系在地面上的同一地點,自由落體加速度隨高度的增加而減小。但在一定的高度內(nèi),可認為自由落體加速度的大小不變4.測重力加速度的實驗思路與方案(1)實驗思路利用頻閃照片,或利用打點計時器能夠把做自由落體運動的物體的位置和相應的時刻記錄下來。根據(jù)對勻變速直線運動的研究,測量物體下落的速度,進而研究自由落體運動速度變化的規(guī)律,以證實自由落體運動是否是勻加速直線運動,并求出加速度的大小。(2)實驗方案①打點計時器法a.實驗裝置如圖所示。打點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,啟動打點計時器,松手后重物自由下落,計時器在紙帶上留下一串小點。改變重物的質(zhì)量,重復上面的實驗。b.對紙帶上計數(shù)點間的距離x進行測量,利用g=eq\f(xn-xn-1,T2)求出自由落體加速度。注意(1)注意操作的先后順序。(2)紙帶選?。哼x點跡清晰,且1、2兩點間距離接近2mm的紙帶進行分析探究(說明v0=0,且阻力小)。②頻閃照相法頻閃照相機可以每間隔相等的時間拍攝一次,利用頻閃照相機可追蹤記錄做自由落體運動的物體的位置,根據(jù)Δx是否為恒量,可判斷自由落體運動是否為勻變速直線運動。根據(jù)勻變速直線運動的推論Δx=aT2可求出自由落體加速度g=eq\f(Δx,T2)。由g=eq\f(v-v0,t)也可求出自由落體加速度g。三、自由落體運動規(guī)律自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動,把v0=0和a=g代入勻變速直線運動的公式可得1.五個基本公式eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①v=v0+at,②x=v0t+\f(1,2)at2,③v2-veq\o\al(2,0)=2ax,④v=v\f(t,2)=\f(v0+v,2),⑤xn-xn-1=aT2))eq\o(→,\s\up11(v0=0),\s\do4(a→g))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①v=gt,②x=\f(1,2)gt2,③v2=2gx,④v=v\f(t,2)=\f(v,2),⑤xn-xn-1=gT2))2.v-t圖像自由落體運動的v-t圖像是一條過原點的傾斜直線,斜率表示重力加速度g。1.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)為什么在抽掉空氣的玻璃管中不同物體下落快慢相同?(2)空氣中的落體運動在什么條件下可看作自由落體運動?答案(1)因為沒有空氣阻力(2)空氣的阻力作用可以忽略2.(1)如圖所示,這兩名跳傘運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)量沒關(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?!纠?】關(guān)于自由落體運動,下列說法中正確的是(
)A.物體豎直向下的運動就是自由落體運動B.物體只受重力的作用,則其運動就是自由落體運動C.物體做自由落體運動的加速度大小與其質(zhì)量有關(guān)D.自由落體運動是初速度為零的勻加速運動【答案】D【詳解】AD.自由落體運動是由靜止開始、只在重力作用下的勻加速直線運動,物體豎直向下運動時若受到空氣阻力,則其運動不是自由落體運動,故A錯誤,D正確;B.物體只受重力的作用,若具有一定的初速度,則其運動就不是自由落體運動,故B錯誤;C.無論質(zhì)量大小,物體做自由落體運動的加速度均為重力加速度g,故C錯誤。故選D?!纠?】關(guān)于自由落體運動和重力加速度,下列說法正確的是()A.重力加速度g是標量,只有大小,沒有方向,通常g取9.8m/s2B.在地面上的不同地方,g的數(shù)值相同C.地球上的同一地點,一切物體做自由落體運動的加速度都相同D.不考慮空氣阻力的運動是自由落體運動【答案】C【詳解】A.重力加速度g是矢量,方向豎直向下,在一般計算中g(shù)取9.8m/s2,故A錯誤;B.在地面上的不同地點重力加速度的大小一般不同,但相差不大,故B錯誤;C.在地球表面同一地點,重力加速度相同,故C正確;D.自由落體運動的條件是初速度為零,僅受重力作用,故D錯誤。故選C?!纠?】物體從離地面45m高處做自由落體運動(g取10m/s2)。下列選項正確的是()A.物體運動3s后落地B.物體落地時的速度大小為45m/sC.物體在落地前最后1s內(nèi)的位移為15mD.物體在整個下落過程中的平均速度為20m/s【答案】A【詳解】A.由得物體下落時間故A正確;B.物體落地時的速度大小故B錯誤;C.物體最后1s內(nèi)位移大小故C錯誤;D.全程的平均速度故D錯誤。故選A。1.甲、乙兩物體由靜止同時釋放做自由落體運動,已知甲的質(zhì)量是乙的質(zhì)量的2倍,甲距地面的高度是乙距地面的高度的2倍,下列說法正確的是()A.甲、乙兩物體將同時落地B.甲在空中運動的時間是乙在空中運動的時間的倍C.甲、乙兩物體落地的速度大小相等D.甲的加速度是乙的加速度的2倍【答案】B【詳解】ABD.甲、乙兩物體做自由落體運動,加速度都為重力加速度g,根據(jù)可得物體運動的時間可知甲運動的時間是乙運動的時間的倍,故B正確,AD錯誤;C.根據(jù)可知甲落地速度是乙落地速度的倍,故C錯誤。故選B。2.從高處釋放一石子A,后在同一地點再釋放另一石子B(空氣阻力不計),則下列說法錯誤的是()A.兩石子均在下落過程中,A相對B做勻速直線運動B.兩石子均在下落過程中,兩者距離保持不變C.兩石子均在下落過程中,兩者的加速度均保持不變D.兩石子均在下落過程中,兩者的速度差保持不變【答案】B【詳解】AD.若兩石子均在下落過程中,則在時間后再經(jīng)過任意時間末兩石子的速度分別為,則有可知,兩者的速度差保持不變,則A相對B做勻速直線運動,故AD正確,不符合題意;B.由于A的速度始終比B的速度大,因此兩者之間的距離逐漸增大,故B錯誤,符合題意;C.兩石子均作自由落體運動,加速度均為重力加速度,故C正確,不符合題意。故選B。3.如圖所示,一個兩端封閉的玻璃管,其中一端有一個開關(guān),玻璃管可以與外界相通,把質(zhì)量不相同的鐵片和羽毛放到玻璃管中。第一次實驗:打開開關(guān)使管內(nèi)空氣與大氣連通,玻璃管豎直放置,讓鐵片和羽毛從玻璃管上方同時開始下落,觀察物體下落的情況。第二次實驗:把玻璃管里的空氣抽出去,再次觀察物體下落的情況。則下列說法正確的是()
A.第一次實驗中,鐵片和羽毛下落時間相同,加速度相同B.第二次實驗中,鐵片和羽毛下落時間相同,加速度相同C.這兩次實驗,羽毛下落均可近似看作自由落體運動D.采用第二次實驗的方法,在北京和赤道分別做該實驗,鐵片下落的時間相同【答案】B【詳解】ABC.第一次實驗中,鐵片做自由落體運動,羽毛下落受空氣阻力影響較大,與鐵皮加速的不同,下落時間不同;第二次實驗中,鐵片和羽毛下落均可看作自由落體運動,時間相同,加速度相同。AC錯誤,B正確。D.采用第二次實驗的方法,在北京和赤道分別做該實驗,兩地的重力加速度不同,故鐵片下落的時間不同,D錯誤。故選B。4.某同學制作了一把“人的反應時間測量尺”,重力加速度取,關(guān)于該測量尺樣式正確的是(
)A.B.C. D.【答案】A【詳解】根據(jù)可得當時,當時,當時,當時。故選A。5.一名宇航員在某星球上完成自由落體運動實驗,讓一小球從一定的高度自由下落,測得小球第5s內(nèi)的位移大小為18m(此時小球還未落地)。下列說法正確的是()A.該星球上的重力加速度大小為B.小球第5s內(nèi)的平均速度大小為3.6m/sC.小球第5s末的速度大小為10m/sD.小球第2s內(nèi)的位移大小為6m【答案】D【詳解】A.根據(jù)可得解得該星球上的重力加速度大小A錯誤;B.小球第5s內(nèi)的平均速度大小故B錯誤;C.小球第5s末的速度大小C錯誤;D.小球第2s內(nèi)的位移大小故D正確。故選D。6.如圖所示,圖為用每隔0.2s閃光一次的頻閃相機,在真空試驗室拍攝蘋果下落一段時間的頻閃照片,圖片中第一個蘋果為下落起點,下列說法不正確的是(為)()A.B.C.圖中的大小為6D.圖中的位移大小為【答案】B【詳解】A.根據(jù)題意可得,A是下落的起點,由初速度為零的勻變速直線運動,從開始計時,連續(xù)相等的時間內(nèi)位移為故從開始計時,連續(xù)相等的時間內(nèi)位移之比為故A正確;B.由運動學公式可知故B錯誤;C.圖中的大小為故C正確;D.圖中的位移大小為故D正確。本題選擇不正確的,故選B。7.某人想估測一枯井的深度;他從井口將一小石塊自由釋放并開始計時,經(jīng)過3s聽到石塊落到底部的聲音。不計阻力,g取,下列選項最接近枯井深度的是()A.37m B.42m C.48m D.52m【答案】B【詳解】石塊做自由落體運動,則3s的位移為考慮到聲音傳播的因素,則石子下落的時間小于3s,則下落的距離小于45m,則最接近枯井深度的是42m。故選B。8.一名宇航員在某星球上利用小球的自由落體運動實驗,測星球的等效重力加速度.讓一個小球從的高度自由下落,測得小球在第內(nèi)的位移恰為小球在最后位移的三分之一。則該星球的等效重力加速度為(
)A. B. C. D.【答案】B【詳解】設(shè)該星球的等效重力加速度為,落地瞬間的速度大小為,則有小球在第內(nèi)的位移為根據(jù)逆向思維可得為小球在最后的位移為由題意可得聯(lián)立解得故選B。9.實驗者從某磚墻的高處使一個石子自由落下,并且拍攝石子在空中的照片。由于石子的運動,它在照片上留下了一條模糊的徑跡AB。已知每塊磚的厚度(包括磚縫)都大約為6cm,使用的相機曝光時間為。則可以估算出石子開始下落點到A點的高度大約為(
)A.3m B.4m C.5m D.條件不足,無法估算【答案】B【詳解】根據(jù)題意,有AB段平均速度因為時間極短,可以認為AB段速度不變,從下落到開始拍照故選B。10.一觀察者發(fā)現(xiàn),每隔一定時間有一滴水自8m高的屋檐自由落下,而且看到第五滴水剛要離開屋檐時,第一滴水剛好落到地面。已知重力加速度g=10m/s2,那么這時第四滴水離地的高度是()A.7.5m B.5.5m C.3.5m D.1.5m【答案】A【詳解】水滴做自由落體運動,根據(jù)動力學公式水滴落地的時間為看到第五滴水剛要離開屋檐時,第一滴水剛好落到地面,則相鄰兩水滴的時間間隔為第四滴水下落的高度為第四滴水離地的高度是故選A。11.下列各圖象中,能夠描述自由落體運動的是()A. B.C. D.【答案】C【詳解】A.該圖表示勻速直線運動,而自由落體運動為勻加速直線運動,故A錯誤;B.該圖表示物體靜止,而自由落體運動為勻加速直線運動,故B錯誤;C.該圖表示初速度為零的勻加速直線運動,能夠描述自由落體運動,故C正確;D.該圖表示勻速運動,不能描
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