2.5 自由落体运动（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理必修1（教科版）

5　自由落体运动 新课程标准 学业质量目标 1.了解伽利略对自由落体运动的研究方法。 2．知道自由落体运动概念，了解物体做自由落体运动的条件。 3．理解自由落体运动的加速度，知道它的大小和方向。 4．掌握自由落体运动规律，并能解决相关实际问题。 合格性考试 自由落体运动、重力加速度(物理观念) 演示法、实验法、公式法(科学思维) 伽利略对自由落体运动的研究方法(科学探究) 等级性考试 运用自由落体运动的规律分析解决实际问题(科学态度与责任) 一、自由落体运动 1．定义：只在重力作用下，物体由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：空气阻力的影响很小而可以忽略的情况下，且下落高度不是很大。 二、伽利略对落体运动规律的探究 1．问题提出 推翻亚里士多德的观点，找出落体运动具体遵循的规律。 2．提出猜想 物体下落的过程是一个速度随时间均匀增大的过程，其速度与时间成正比，即v∝t。 基于v∝t的假设，得出x∝t2的推论。 3．实验验证 让小球从阻力很小、倾角为α的斜槽上滚下，每一个由静止开始滚下的小球到每个相等的时间间隔末，运动的距离之比为1∶4∶9∶16…，证实了x∝t2，即v∝t。 4．合理外推 当斜面的倾角逐渐加大直到90°，小球就成为落体运动，小球的运动仍应当满足下落距离与时间的平方成正比的关系。 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零，加速度a恒定的匀加速直线运动。 2．速度、位移与时间的关系式：v＝at，x＝at2。 四、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：在地球上其大小随地理纬度的增加而增大，在赤道上最小，两极处最大，一般计算中常取g＝9.8_m/s2或g＝10 m/s2。 知识点一　自由落体运动 [情景探究]　(1)如图，让小钢珠和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，图甲真空管和图乙有空气的玻璃管中它们的下落情况是怎样的？ (2)由图甲中的现象，你能得出什么结论？ (3)你认为图乙中小钢珠和羽毛下落的快慢不同的原因是什么？ 提示：(1)在真空管中，小钢珠和羽毛下落得一样快；在有空气的玻璃管中，小钢珠比羽毛下落得快。 (2)在真空中，轻的物体和重的物体下落得一样快。 (3)空气阻力对小钢珠与羽毛的影响不同。 1．物体做自由落体运动的条件 (1)初速度为零。 (2)除重力之外不受其他力的作用。 2．自由落体运动的特点 (1)自由落体运动是一种理想化的运动模型。只有当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体的下落才可以当作自由落体运动来处理。 (2)自由落体运动实质上是初速度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。 [典例1]　(多选)关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　) A．初速度为零、竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动 B．仅在重力作用下的运动叫自由落体运动 C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动 D．当空气阻力的作用较小，可以忽略不计时，物体由静止开始自由下落的运动可看作自由落体运动 [解析]　自由落体运动是物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，它的初速度为零。若空气阻力比较小，可以忽略不计时，物体由静止开始自由下落可看作自由落体运动。故正确答案为C、D。 [答案]　CD [名师点评] 自由落体运动的判断方法 (1)根据条件来判断：物体做自由落体运动的条件是物体的初速度为零且物体只受重力作用(或物体除受重力 　外也受其他力，但其他力远小于物体的重力，可以忽略)，两者缺一不可。 (2)根据题目中一些暗示语言来判断：有些题目直接给出诸如“物体由静止开始自由下落”“忽略空气阻力”或“空气阻力远小于重力”等提示语时，可将物体的下落看作自由落体运动。 针对训练 1．关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　) A．物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动 B．如果空气阻力比重力小得多，空气阻力可以忽略不计，这时由静止开始下落的运动是自由落体运动 C．一个棉花团由静止开始下落的运动是自由落体运动 D．雨滴经过窗子的这段运动可以看作是自由落体运动 解析：自由落体运动是从静止开始、只在重力作用下的运动，A选项中没有明确物体只受重力作用，A错误；D选项中雨滴经过窗子的这段运动的初速度不为零，因而不是自由落体运动，D错误；如果空气阻力可以忽略不计，从静止下落的物体的运动可以看作自由落体运动，B正确，C错误。 答案：B 知识点二　自由落体的加速度 [情景探究]　(1)怎样测量做自由落体运动的物体的加速度？ (2)改变物体的质量，测量得到的加速度如表格所示，对此能得出什