2.4自由落体运动-2021-2022学年新教材高中物理必修第一册【导与练】高中同步全程学习全书word（人教版）

4　自由落体运动 [课标引领] 学业质量水平要求 合格性考试 1.了解自由落体运动研究的物理史实,认识伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步中的意义。 2.认识自由落体运动,能够在问题情境中结合自由落体运动的规律进行有关计算 选择性考试 能根据实验探究自由落体运动的加速度大小 一、自由落体运动 在空气中,将一张纸片和一个石块从同一高度同时释放,哪个下落得快?若把这张纸片揉成一团,再与石块从同一高度释放,情况会怎样? 答案:石块比纸片下落得快;纸团和石块几乎同时落地。 1.亚里士多德的观点:物体下落的快慢跟它的轻重有关,重的物体下落得快。 2.伽利略的观点:重的物体与轻的物体应该下落得同样快。 3.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)特点 ①运动特点:初速度等于零的匀加速直线运动。 ②受力特点:只受重力作用。 二、自由落体加速度 自由下落加速度的大小与物体的质量有关吗?同一物体在月球和地球上做自由落体运动时加速度相同吗? 答案:自由下落加速度的大小与物体的质量无关;同一物体在月球和地球上自由下落的加速度不相同。 1.定义:在同一地点,一切物体自由下落的加速度都相同,这个加速度叫自由落体加速度,也叫重力加速度,通常用g表示。 2.方向:竖直向下。 3.大小 (1)在地球上的同一地点,一切物体自由下落的加速度都相同。 (2)在地球上不同的地点,g的大小一般是不同的,g值随纬度的增大而逐渐增大。 (3)一般计算中,g取9.8 m/s2或10 m/s2。  三、自由落体运动规律 熟透的苹果从树上落下来,不计空气阻力。请思考:苹果做的是什么运动? 答案:苹果做的是初速度为0,加速度为g的匀加速直线运动。 1.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。 2.基本公式 　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 1.判断 (1)在空气中自由释放的物体做自由落体运动。(　✕　) (2)在同一地点,轻重不同的物体自由落体加速度一样大。(　√　) (3)自由落体加速度的方向垂直于地面向下。(　✕　) 2.人对周围发生的事情,都需要经过一段时间才会做出反应,从发现情况到采取行动所经过的时间叫反应时间。下面是测定反应时间的方法: 甲同学用两手指捏住木尺顶端,乙同学一只手在木尺下部做握住木尺的准备[如图(甲)],但手的任何部位都不要碰到木尺,当看到甲同学放开手时,乙同学立即握住木尺,记录结果如图(乙)。 (1)这个实验可以测出哪个同学的反应时间?该同学的反应时间是多少呢?(g取10 m/s2) 答案:可以测乙同学的反应时间;由图知,木尺下落h=20 cm,由h=gt2,得t==0.20 s。 (2)若甲同学用此实验左手放,右手捏,是否可测出自己的反应时间? 答案:不能。 3.请你根据下图漫画“洞有多深?”提供的情境,回答下列问题: (1)他们依据　　　　　　规律,估算洞的深度。  答案:自由落体运动。 (2)请你对该方法进行评估,该方法的误差来源于　　　　　　　　　　(写一点即可)。  答案:该方法的误差来源有:①测量方法粗略,误差较大;②石块下落有空气阻力,会造成一定的误差;③未考虑声音传播需要的时间。 (3)若石块自由下落的时间为3 s,g取10 m/s2,估算洞的深度为　　　　 m。  答案:h=gt2=45 m。 探究点一　对自由落体运动的理解 如图所示,在玻璃管中放入木块、铁球和羽毛,请同学们观察并思考以下问题: (1)把木块、羽毛和铁球放入有空气的玻璃管中,让它们同时下落,你能看到什么现象? 答案:铁球下落得最快,羽毛下落得最慢。 (2)把玻璃管抽成真空,重新操作,你能看到什么现象? 答案:木块、羽毛和铁球下落的快慢相同。 (3)物体在真空中是一种什么运动呢?我们如何定义? 答案:自由落体运动;物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫作自由落体运动。 1.对自由落体运动的理解 (1)自由落体运动的条件 ①运动条件:初速度为零。 ②受力条件:除重力外不受其他力的作用。 (2)自由落体运动是一种理想化模型。 ①这种模型忽略了次要因素——空气阻力,突出了主要因素——重力。实际生活中,物体下落时由于受空气阻力的作用,并不做自由落体运动。 ②当空气阻力远小于重力时,物体由静止开始的下落可看作自由落体运动。如空气中石块的自由下落可看作自由落体运动,空气中羽毛的下落不能看作自由落体运动。 (3)自由落体运动的图像:自由落体运动的v-t图像(如图所示)是一条过原点的倾斜直线,斜率k=g。 2.对自由落体加速度的理解 (1)产生原因:由于地球上的物体受到地球的吸引而产生的。 (2)方向特点:竖直向下,但不一定垂直地面向下,也不一定指向地心。 (3)大小变化:自由落体加速度的大小