12第二章 5．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【正禾一本通】同步课堂高效讲义（教科版2019）

5.自由落体运动 课程标准 核心素养 1.通过实验，认识自由落体运动，并总结自由落体运动规律 2.知道自由落体运动的条件 3.能根据自由落体运动规律进行相关的分析和计算 物理观念：自由落体运动，自由落体运动加速度 科学思维：逻辑推理、实验法、公式法 科学探究：探究自由落体运动加速度的大小 科学态度与责任：(1)分析生活中的自由落体问题　(2)增强运动规律服务生产的意识 一、自由落体运动 1．定义：把只在重力作用下，物体由静止开始下落的运动。 2．生活中的落体运动：生活中的落体是在重力和空气阻力的共同作用下的运动，但在空气阻力的影响很小而可能忽略的情况下，且若下落高度不是很大，则可以近似地看作自由落体运动。 二、伽利略对落体运动规律的探究 1．提出猜想：伽利略猜想自由落体运动是一种最简单的变速运动，它的速度应该是均匀变化的。 2．数学推理：伽利略通过数学推理，得出初速度为零的匀变速直线运动应有x∝t2。 3．实验结果 (1)小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动。 (2)只要斜面的倾角一定，小球的加速度都是相同的。 (3)增大斜面的倾角，小球的加速度随斜面倾角的增大而增大。 4．合理外推：伽利略认为当斜面倾角为90°时，小球将自由下落，仍会做匀加速直线运动。 三、自由落体加速度和自由落体运动的规律 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变化规律：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。 ②一般取值：g＝9.8_m/s2或g＝10_m/s2。 2．自由落体运动的规律 (1)速度公式：vt＝gt。 (2)位移公式：x＝gt2。 1．判断正误 (1)在同一地点，轻重不同的物体自由落体加速度一样大。(√) (2)重力加速度的大小总是等于9.8 m/s2。(×) (3)重力加速度的方向总是垂直向下。(×) (4)月球上的重力加速度也是9.8 m/s2。(×) 2．羽毛和硬币在空气中同时由静止下落，分析哪个是自由落体运动？ 提示：　 羽毛受的重力稍稍大于空气阻力，不是自由落体运动；硬币受的重力远远大于空气阻力，近似是自由落体运动。 知识点一　自由落体运动的性质 　 (1)将一张纸片和一个金属球同时在同一高度释放，如图甲。纸片和金属球哪个先落地？为什么？ (2)将纸片揉成团和金属球同时在同一高度释放，如图乙。纸团和金属球哪个先落地？为什么？ (3)将牛顿管(又叫毛钱管)管内空气几乎全部抽出后，管内放置形状、质量不同的金属片、鸡毛，在管直立过来时，如图丙。牛顿管内接近真空时，金属片、鸡毛哪一个先落地？为什么？ 提示：　(1)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)纸团和小球几乎同时落地。因为空气阻力对纸团阻力减小了。 (3)鸡毛、金属片下落快慢相同。没有空气阻力时，轻重不同的物体下落快慢都相同，即物体下落的快慢与物体重力的大小无关。 1．物体做自由落体运动的两个条件 (1)运动条件：初速度为零。 (2)受力条件：除重力之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做自由落体运动。如在空气中自由下落的石块可看做自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看做自由落体运动。 3．自由落体运动的实质 (1)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，它只是匀变速直线运动的特例。 (2) 自由落体运动的图像：自由落体运动的v-t图像是一条过原点的倾斜直线，斜率k＝g。 4．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。 (多选)关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　) A.初速度为零的竖直向下的运动是自由落体运动 B．只在重力作用下的竖直向下的运动是自由落体运动 C．自由落体运动在任意相等的时间内速度的变化量相等 D．自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动 CD　[自由落体运动是初速度为零，且只在重力作用下的运动，所以选项A、B错误；在运动性质上，自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，加速度为g，所以在任意相等的时间内速度的变化量Δv＝gΔt相等，故选项C、D正确。] 针对练1：1971年发射的阿波罗­15号飞船把一辆月球车送上月球，美国航天员做了一个落体实验：在月球上的同一高度同时释放羽毛和铁锤(月球上没有空气)，