第2章 第4节 自由落体运动(Word教师用书)-【状元桥·优质课堂】2022-2023学年新教材高中物理必修第一册 人教版（2019)

第4节　自由落体运动 [学习目标] 1.理解物体做自由落体的条件(物理观念).2.掌握自由落体运动的规律，能够解释或解决生活中的具体问题(科学思维).3.结合物理学史，了解物理实验与科学推理在物理学研究以及对科学发展和人类进步中的作用和重大意义(科学态度与责任)． 知识点一　 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)物体只受重力． (2)物体初速度为零． 3．运动性质：自由落体运动是初速度为零的__匀加速直线__运动． 知识点二　 自由落体加速度 1．定义：在同一地点，物体做自由落体运动的加速度都__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：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，g取9.8 m/s2或 g取10 m/s2. 知识点三　自由落体运动规律 1．运动性质：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．判断下列说法的正误． (1)在空气中自由释放的物体都做自由落体运动．(×) (2)物体只在重力作用下的运动是自由落体运动．(×) (3)自由落体加速度的方向垂直地面向下．(×) (4)赤道上的重力加速度比两极处的大．(×) 2．一物体从塔顶做自由落体运动，经过3 s落地，g取10 m/s2，则物体落地时的速度v＝__30__m/s，方向__竖直向下__；塔高H＝__45__m. 考点一　对自由落体运动的理解 【例题1】 下列关于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就叫自由落体运动 B．物体竖直下落的运动就叫自由落体运动 C．物体只在重力作用下的运动就叫自由落体运动 D．物体只在重力作用下，由静止开始下落的运动叫自由落体运动 思维导引：自由落体运动是一种理想化模型，需要满足特定的条件：从静止开始运动；只有重力作用． 答案　D 解析　对自由落体运动定义的理解，需要特别注意两点：其一，物体只受重力，如物体下落时空气阻力不能忽略，就不叫自由落体运动；其二，从静止开始，如果有一定的初速度下落，也不能叫自由落体运动，这两个条件缺一不可，选项D正确． 近似看作自由落体的条件 1．实际物体受到空气阻力远小于受到的重力时，由静止开始的下落可以看成自由落体运动． 2．物体在其他星球上也可以做自由落体运动，运动的条件和规律相同，只是加速度不同． 【变式1】 (多选) 关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　) A．物体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．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．当空气阻力的作用比较小、可以忽略不计时，物体自由下落可视为自由落体运动 答案　BCD 解析　自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，它是一种初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动；若空气阻力作用比较小，可以忽略不计，物体的自由下落可以看作自由落体运动，选项A错误，B、C、D正确． 考点二　自由落体运动规律的应用 【例题2】 从离地面500 m处自由落下一个小球，不计空气阻力，g取10 m/s2，求小球： (1)落到地面需要的时间； (2)开始下落后第1 s内的位移大小和最后1 s内的位移大小； (3)下落时间为总时间一半时的位移大小． 思维导引：应用自由落体运动的规律求解相应物理量． 解析 (1)小球做自由落体运动，根据h＝gt2可得t＝＝ s＝10 s. (2)第1 s内的位移大小 h1＝gt＝×10×12 m＝5 m； 前9 s内的位移大小 h9＝gt＝×10×92 m＝405 m， 最后1 s内的位移大小 Δh＝h－h9＝500 m－405 m＝95 m. (3)由题意知t′＝＝5 s， 位移大小h5＝gt′2＝×10×52 m＝125 m. 答案 (1)10 s　(2)5 m　95 m　(3)125 m 1．自由落体运动实质上是特殊的匀变速直线运动，符合初速度为0的匀变速直线运动的规律． 2．自由落体运动的初速度为零，加速度为g，因此初速度为零的匀变速直线运动所有的推论都适用于自由落体运动． 【变式2】 一个物体从H高处自由下落，经过最后200 m所用的时间为4 s，g取10 m/s2，空气阻力忽略不计，求： (1)物体下落的总时间T与高度H； (2)下落一半时间时的速度； (3)落地时的速度． 解析 (1)由题意知H＝gT2，① 物体在最后4 s前下落的高度 h＝g(T－4)2，② 则H－h＝200 m，③ 联立①②③解得T＝7 s，H＝245 m. (2)因下落总时间T＝7 s，故下落