第二章 第四节 自由落体运动（教师用书）-2022-2023学年新教材高中物理必修第一册【金版新学案】同步导学（粤教版2019）

第四节　自由落体运动 [学习目标]　1.通过实验建构自由落体运动模型，知道自由落体运动的条件.2.能理解自由落体运动中的加速度的概念.3.能用公式、图像等方法描述自由落体运动.4.能在特定情境中运用自由落体运动模型解决问题． 一、自由落体运动 1．亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的重量决定的． 2．伽利略的观点：重物与轻物应该下落得同样快． 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，叫作自由落体运动． (2)做自由落体运动的条件： ①只受重力作用． ②初速度为0． 4．自由落体运动是一种理想化模型 这种模型忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素——重力．实际上，当物体在空气中下落时，由于要受空气阻力的作用，物体并不是做自由落体运动的． 二、自由落体运动的规律 1．自由落体加速度 定义 在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，方向总是竖直向下的，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫重力加速度，用符号g表示 方向 竖直向下 大小 较精确计算时一般取g＝9.8 m/s2，粗略计算时可取g＝10 m/s2 变化 g随纬度的增加而增大 两极处g最大，赤道处g最小 g随高度的增加而减小 测量 可利用打点计时器、频闪照相技术或滴水等方法测g的大小 2.自由落体运动规律 由于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，故初速度为零的匀加速直线运动的公式及匀变速直线运动相关推论对自由落体运动都适用，即： (1)基本规律 ①速度公式vt＝gt. ②位移公式s＝gt2. ③速度和位移关系式v＝2gs. (2)重要推论 ①下落过程中在连续相等的时间(T)内的位移之差为一恒定值，即Δs＝gT2. ②某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度v＝＝(v0＋vt)． 1．判断正误 (1)地球上任一点的重力加速度都相同．(　×　) (2)不同物体的重力加速度都相同．(　×　) (3)在地球的不同地点，g的大小一般不同．(　√　) (4)加速度为g的运动就是自由落体运动．(　×　) (5)物体仅在重力作用下的运动就是自由落体运动．(　×　) (6)自由落体运动的速度与下落时间成正比．(　√　) (7)自由落体运动的位移与下落时间成正比．(　×　) 2．链接实景 在著名的比萨斜塔实验中，轻重不同的两个小球为什么能同时落地？ 提示：　忽略空气阻力的影响下，两球自由下落的加速度相同. 探究点一　自由落体运动的理解 如图所示，哪个牛顿管里的金属片和羽毛做自由落体运动？为什么？ 牛顿管里的羽毛、铁片的下落 提示：　右管中．因为左侧牛顿管中的金属片和羽毛受空气阻力． 1．对自由落体运动的理解 (1)“自由”的含义：物体的初速度为零且只受重力作用． (2)自由落体运动在其他星球上也可以发生，但物体下落的加速度和地球上的重力加速度一般不同． 2．自由落体运动的判断 (1)根据条件判定 (2)根据题目中的一些暗示语来判定，例如根据“忽略阻力”“阻力远小于重力”“月球上”等暗示语来判定． 3．运动图像： 自由落体运动的v ­t图像是一条过原点的倾斜直线，斜率是k＝g，如图所示． 提醒：　物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但下落的加速度与在地球表面附近下落的加速度不同． 拿一个长约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，再次观察它们下落的情况，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．玻璃筒抽出空气后，金属片和小羽毛下落一样快 D．玻璃筒抽出空气后，金属片比小羽毛下落快 C　[玻璃筒内有空气时，形状和质量都不同的几个物体下落快慢不同，是因为空气阻力不同，导致加速度不同，故A、B错误．玻璃筒内没有空气时，物体做自由落体运动，因为高度相同，加速度都为g，所以下落得一样快，故C正确，D错误．] 针对练1.(多选)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．只在重力作用下的运动叫作自由落体运动 C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动才是自由落体运动 D．当空气阻力可以忽略不计时，物体从静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动 CD　[自由落体运动的条件：只受重力，初速度v0＝0，A、B错误，C正确．若空气阻力可以忽略不计，物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动来处理，D正确．] 针对练2.(多选)下列说法正确的是(　　) A．竖直向下的运动一定是自由落体运动 B．自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动 C