2.4 自由落体运动-2021-2022学年高一物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019必修第一册）

第2章 匀变速直线运动的研究 2.4：自由落体运动 一：知识精讲归纳 一、自由落体运动 1．定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动． 2．物体的下落可看作自由落体运动的条件：空气阻力的作用比较小，可以忽略． 二、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相同，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度，通常用g表示． 2．方向：竖直向下． 3．大小 (1)在地球表面，g值随纬度的增大而逐渐增大． (2)一般取值：g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2. 三、自由落体运动的规律 1．自由落体运动的性质：自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动． 2．匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动． 3．自由落体运动的速度、位移与时间的关系式：v＝gt，x＝gt2. 四、自由落体运动的实验探究 1．实验器材 打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台、几个质量不同的重物、夹子、交流电源、毫米刻度尺． 2．探究过程 (1)按如图3所示将打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电路． 图3 (2)使纸带穿过两个限位孔，下端用夹子夹住连到重物上，让重物靠近打点计时器． (3)用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态，启动打点计时器，放开纸带让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，重物落地后立刻关闭电源． (4)改变重物的质量，重复几次上面的实验，选取一条点迹清晰的纸带进行处理． 3．数据处理 (1)用刻度尺测量打点计时器在纸带上打出的点之间的距离． (2)用vn＝求出各点的速度，作v－t图像，图像应为一条过原点的倾斜直线． (3)根据v－t图像的斜率求加速度或根据Δx＝aT2计算加速度． 4．实验结论 自由落体运动是初速度为零、加速度恒定(约为9.8 m/s2，与物体的质量无关)的匀加速直线运动． 技巧考点归纳： 1．自由落体运动 (1)自由落体运动是初速度v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动，是匀变速直线运动的一个特例． (2)自由落体是一种理想化模型，这种模型忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素——重力． (3)运动图像：自由落体运动的v－t图像(如图2)是一条过原点的倾斜直线，斜率k＝g. 图2 2．自由落体加速度(重力加速度) (1)方向：总是竖直向下，但不一定垂直地面； (2)大小：①在同一地点，重力加速度都相同． ②地球上纬度不同的地点重力加速度不同，其大小随纬度的增加而增大，赤道上最小，两极处最大，但各处的重力加速度都接近9.8 m/s2，一般计算中g取9.8 m/s2或10 m/s2. 二、自由落体运动的规律 1．自由落体运动的基本公式 匀变速直线运动规律自由落体运动规律 2．匀变速直线运动的一切推论公式，如速度位移公式、平均速度公式、位移差公式、初速度为零的匀变速直线运动的比例式，都适用于自由落体运动． 二：考点题型归纳 一：自由落体运动的理解 1．如图所示为一个长约1.5 m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，再次观察金属片和小羽毛下落的情况，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得一样快 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．玻璃筒里的空气被抽出后，金属片和小羽毛下落得一样快 D．玻璃筒里的空气被抽出后，金属片比小羽毛下落得快 2．下列对自由落体运动的说法正确的是（　　） A．物体从静止开始下落的运动是自由落体运动 B．地球表面不同的地方，重力加速度的大小都是相同的且g=9.8m/ C．做自由落体运动的物体，在任意相等时间内速度的增量都是相同的 D．做自由落体运动的物体，通过任意连续相等的三段时间内的位移之比为1：3：5 3．关于自由落体运动，下列说法正确的是（　　） A．物体质量越大下落得越快 B．物体刚下落时速度和加速度都为零 C．物体下落过程中，加速度越来越大 D．物体下落过程中，相等时间内的速度变化量相同 2、 自由落体运动的规律 4．一个物体自距地面高为H的位置处自由下落（不计空气阻力），当它的速度是着地速度的一半时，它离地的高度为（　　） A． B． C． D． 5．钢球A自塔顶自由落下2 m时，钢球B自离塔顶竖直距离为6 m的距离处自由落下，两钢球同时到达地面，不计空气阻力，g取10 m/s2，则塔高为（　　） A．24 m B．15 m C．12 m D．8 m 6．高空坠物非常危险，因此人们一定要有安全防范意识。假设住宅某阳台上有一个0.5kg的花盆不小心掉下来，下落的高度为20m，忽略空气阻力，g=10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．花盆落地的速度大小为40m/s