2.4 自由落体运动（Word教师用书）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修 第一册（粤教版2019）

第四节　自由落体运动 课程内容要求 核心素养提炼 1.了解亚里士多德关于力与运动的主要观点． 2．了解伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法．认识伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步上的重大意义． 3．通过实验探究自由落体运动，体会基于事实证据和科学推理对不同观点和结论进行质疑、分析和判断的科学研究方法． 4．经历抽象概括和推理的过程，知道物体做自由落体运动的条件． 5．通过实验，探究自由落体运动的规律，了解重力加速度的概念，掌握其大小、方向，知道地球上不同地点的重力加速度可能会不同． 1.物理观念：理解自由落体运动的特点和规律；并会运用自由落体运动的特点和规律解答相关问题． 2．科学思维：通过观察演示实验，概括出自由落体运动的特点，培养学生观察、分析能力． 3．科学探究：培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神． 4．科学态度与责任：培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风． 1．亚里士多德的观点：重的物体下落快，轻的物体下落慢．物体下落的快慢由它们的重量决定． 2．伽利略的推断：重的物体不会比轻的物体下落的快． 3．实验探究： (1)将面积相同的硬币和纸片同时从同一高度由静止释放． (2)将两张一样的纸，一张搓成团，另一张铺平，从同一高度同时由静止释放． (3)将一张大纸和一张小纸，小纸搓成团，大纸铺平，从同一高度同时由静止释放． 结论：物体下落快慢与物体的轻重无关． 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． [思考] (1)将一个大铁球和一个小铁球同时从斜塔同一高度由静止释放，哪个铁球先落地？ (2)在月球上，铁球与羽毛由同时释放到同时落地．简单解释为什么？ 提示　(1)同时落地． (2)月球表面没有空气，铁球与羽毛都做自由落体运动． 1．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，也叫重力加速度． (2)方向：竖直向下． (3)大小：在地球上同一个地点，重力加速度的值固定不变，但是在地球上不同的地点，重力加速度的值略有不同．在粗略计算中，可以取g＝10 m/s2，如果没有特殊说明，按g＝9.8 m/s2进行计算． 2．自由落体运动的规律 自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，且加速度为重力加速度g．自由落体的速度、位移与时间的关系式为：vt＝gt，s＝gt2 [判断] (1)重力加速度的方向总是垂直向下．(×) (2)月球上的重力加速度也是9.8 m/s2.(×) (3)自由落体运动的速度大小与时间成正比．(√) (4)自由落体运动的位移大小与时间成正比．(×) 探究点一　对自由落体运动及自由落体加速度的理解 做下面的小实验并认真观察 ①将一张纸片和一个金属球同时在同一高度释放，如图甲． ②将纸片揉成团和金属球同时在同一高度释放，如图乙． 试结合上述观察，讨论下列问题： (1)纸片和金属球哪个先落地？为什么？ 提示　金属球先落地，因为空气阻力对纸片下落快慢的影响比对金属球下落快慢的影响大． (2)纸团和金属球哪个先落地？为什么？ 提示　纸团和金属球几乎同时落地，因为空气阻力对二者下落快慢的影响差别不是很大． 1．自由落体运动的理解 (1)条件：①初速度为零；②只受重力． (2)运动性质：是初速度v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动． (3)v­t图像：是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，斜率k＝g. [特别提醒]　自由落体运动是一种理想化模型：只有当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体从静止下落才可以当作自由落体运动． 2．自由落体加速度(重力加速度)的理解 (1)方向：总是竖直向下． (2)大小：①在同一地点，重力加速度都相同． ②大小与在地球上的纬度、距地面的高度有关： 与纬度的关系 在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，即赤道处重力加速度最小，两极处重力加速度最大，但差别不大 与高度的关系 在地面上的同一地点，重力加速度随高度的增加而减小．但在不太高的高度内，可认为重力加速度的大小不变 [特别提醒]　(1)重力加速度的方向既不能说是“垂直向下”，也不能说是“指向地心”，只有在赤道或两极时重力加速度的方向才指向地心． (2)物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但不同天体表面的重力加速度不同． 关于自由落体运动的加速度g，下列说法正确的是(　　) A．重的物体g值大 B．同一地点，轻、重物体的g值一样大 C．g值在地球上任何地方都一样大 D．g值在赤道处大于北极处 B　[g值与物体轻重无关，A错误、B正确；g值在地球上不同地方大小不同，在赤道处小于北极处，C、D错误．] [训练1]　关于自由落体运动，以下说