2.4自由落体运动（好学案）-2022-2023学年高一物理同步备课精编三件套 课件+导学案+作业（人教版2019必修第一册）

第4节 自由落体运动 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.特点： (1)受力特点：只受重力作用。 (2)运动特点：初速度为零，加速度为重力加速度g的匀加速直线运动。是匀变速直线运动的特例。 【例1】关于自由落体运动，下列说法中正确的是（　　） A．物体竖直向下的运动就是自由落体运动 B．加速度等于重力加速度的运动就是自由落体运动 C．在自由落体运动过程中，不同质量的物体运动规律相同 D．物体做自由落体运动位移与时间成反比 【针对训练1】中国计划在2030年前后登月，向全国中学生征集太空小实验，某同学设计让宇航员登上月球后，在登月舱外由某一高度同时释放一个氢气球和铅球。若铅球与氢气球大小同，则按我们所学的知识，理应观察到的现象是（     ） A．氢气球将加速上升，铅球加速下落 B．氢气球和铅球都下落，铅球先落到月球表面 C．氢气球和铅球都下落，氢气球先落到月球表面 D．氢气球和铅球都下落，且同时落到月球表面 二、探究自由落体加速度 1.自由落体加速度：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)g值随纬度升高而增大，随高度增加而减小。(2)一般计算中g可以取9.8 m/s2或10 m/s2。 4.实验探究： (1)实验思路：利用频闪照片，或利用打点计时器能够把做自由落体运动的物体的位置和相应的时刻记录下来。根据对匀变速直线运动的研究，测量物体下落的速度，进而研究自由落体运动速度变化的规律，以证实自由落体运动是否是匀加速直线运动，并求出加速度的大小。 (2)实验方案： ①打点计时器法：a.实验装置如图所示。打点计时器固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。用手捏住纸带上端，启动打点计时器，松手后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点。改变重物的质量，重复上面的实验。 b.对纸带上计数点间的距离x进行测量，利用g＝求出自由落体加速度。 注意：　 1)注意操作的先后顺序。 2)纸带选取：选点迹清晰，且1、2两点间距离接近2 mm 的纸带进行分析探究(说明v0＝0，且阻力小)。 ②频闪照相法：频闪照相机可以每间隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机可追踪记录做自由落体运动的物体的位置，根据Δx是否为恒量，可判断自由落体运动是否为匀变速直线运动。根据匀变速直线运动的推论Δx＝aT2可求出自由落体加速度g＝。由g＝也可求出自由落体加速度g。 【例2】物理兴趣小组的同学们用电火花打点计时器测当地的重力加速度，装置如图甲所示。将电火花打点计时器固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。用手捏住纸带上端，启动打点计时器，松手后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点。 （1）下列实验措施正确的是________（请填选项前的字序号） A．重物体积要小，材料可以选择塑料球、木球、橡皮球或铁球 B．必须用天平测出重物的质量 C．纸带要与限位孔平行，减小纸带与限位孔之间的摩擦 D．电火花打点计时器需用的低压交流电源 （2）实验中得到一条点迹清晰的纸带，部分计数点如图乙所示，每两个相邻计数点之间还有两个计时点未画出。纸带的________端与重物相连（选填“左”或“右”）。若要充分利用测量的数据，则测得重力加速度大小________（结果保留3位有效数字）。 （3）某同学考虑用自由落体运动的位移公式求出重力加速度，其中为计数点之间的距离，为计数点之间的时间间隔。该同学的做法是否合理？若合理，请求出重力加速度的值；若不合理，请简要说明理由_______。 【针对训练2】甲、乙两位同学设计了利用自由落体运动规律估测一幢教学楼高度的实验。甲同学在教学楼顶楼的平台上自由释放一金属小球，乙同学站在楼下用手机连拍功能拍出小球落地前的照片，小球落地前连续拍出的五张照片经技术处理后如图所示。已知手机每间隔0.1s拍一幅照片，照片和实物的比例为1：60，小球在E点刚好落地，忽略空气阻力。则 （1）小球经过C点时的速度大小为vc=___________m/s（保留两位有效数字）。 （2）当地重力加速度大小为g=___________m/s2（保留两位有效数字）。 （3）该教学楼的高度为h=___________m（保留两位有效数字）。 3、 自由落体运动的规律及应用 1.五个基本公式： 匀变速直线运动规律→自由落体运动规律 2.v－t图像：自由落体运动的v－t图像是一条过原点v0＝0的倾斜直线，斜率表示重力加速度g。 匀加速直线运动的速度与时间成正比 【例3】如图所示， 甲、乙两位同学利用直尺测量反应时间。甲用一只手在直尺下方做捏尺的准备，从他看到乙同