2.4 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（人教版2019）

第四节 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。 2．结合物理学史的相关内容，认识物理实验与科学推理在物理学研究中的应用 1.物理观念：理解自由落体运动的概念。 2．科学思维：知道自由落体运动的条件，能根据自由落体运动的规律进行相关的分析与计算。 3．科学探究：通过实验探究自由落体运动，并能测定自由落体运动的加速度 　高效导学01步　预习新知，落实必备知识 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 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．实际运动：物体下落时由于受空气阻力的作用，物体的下落不是自由落体运动；只有当空气阻力比较小，可以忽略时，物体的下落可以近似看作自由落体运动。 二、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，也叫作重力加速度，通常用g表示。 2．方向：竖直向下。 3．大小： (1)一般g取9.8 m/s2，粗略计算g取10 m/s2。 (2)g值随纬度升高而增大，随高度升高而减小。 三、自由落体运动规律 1．自由落体运动规律探索回眸 (1)亚里士多德的观点：重物比轻物下落得快。 (2)伽利略的研究 ①归谬：伽利略从亚里士多德的论断出发，通过逻辑推理，否定了亚里士多德的论断。 ②猜想：伽利略猜想自由落体运动是一种最简单的变速运动。 ③实验方法：从直接研究自由落体运动，转向研究物体在斜面上的运动，然后进行逻辑推理，巧妙克服测量上的困难。 ④实验结果 a．小球沿斜面滚下的运动是匀变速直线运动。 b．只要斜面的倾角一定，小球的加速度都是相同的。 c．增大斜面的倾角，小球的加速度随斜面倾角的增大而增大。 ⑤合理外推：伽利略认为当斜面倾角为90°时，小球将自由下落，仍会做匀变速直线运动。 2．自由落体运动的性质：自由落体运动是初速度为0、加速度为g的匀加速直线运动。 3．自由落体运动规律：把v0＝0和a＝g代入匀变速直线运动的公式可得： (1)速度公式：v＝gt。 (2)位移公式：x＝gt2。 (3)速度—位移公式：v2＝2gx。 【概念辨析·试身手】 (1)物体从静止下落的运动是自由落体运动。(×) (2)只在重力作用下的运动是自由落体运动。(×) (3)空气中从静止释放的铁球的运动可以看作自由落体运动。(√) (4)重力加速度的方向总是垂直向下的。(×) (5)重力加速度的大小与物体的质量无关。(√) 　高效导学02步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 自由落体运动及自由落体加速度的理解 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【要点培优】 1．自由落体运动是一种理想模型 当自由下落的物体所受的空气阻力远小于重力时，物体的运动才可以视为自由落体运动。 2．物体做自由落体运动的条件 (1)初速度为零；(2)只受重力。 3．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。 4．对自由落体加速度的理解 (1)产生原因：地球上的物体受到地球的吸引力而产生的。 (2)大小：与在地球上的纬度以及距地面的高度有关。 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，但差别很小 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。但在一定的高度内，可认为重力加速度的大小不变 【素养培优】 1．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。 2．如图为跳伞者在下降过程中速度随时间变化示意图。根据示意图，跳伞者下降的全过程可看成自由落体运动吗？为什么？跳伞者在下降过程的不同阶段做什么运动？(箭头表示物体受力) 提示：不可以看成自由落体运动，因为下降阶段特别是打开降落伞后，所受空气阻力比较大。跳伞者在下降过程的开始阶段，做加速运动，速度越来越大，但速度增加得越来越慢，打开降落伞后，跳伞者开始做减速运动，速度开始急剧减小，但速度减小得也越来越慢，直到以较小的速度匀速下落到地面。 【应用培优】 [例1] 踢毽子是我国民间的一项体育游戏，被人们称为“生命的蝴蝶”。毽子由羽毛和胶垫组成。在下落时总是胶垫在下羽毛在上，如图所示，毽子在下落时，下列说法正确的是(　　) A．毽子在下落过程中做自由落体运动 B．因为重的物体总是比轻的物体下落得快，所以胶垫总在下 C．如果没有空气阻力，也总是出现胶垫在下羽毛在上的现象 D．因为空气阻力存在，所以总是出现胶垫在下羽毛在上的现象 解析：毽子在自由下落过程，羽毛受到了较大的阻力，所以总是胶垫在下羽毛在上，故不能看作自由落体运动，故A错误、D正确；胶垫在下羽毛在上的原因是胶垫单独下落时加速度大，而不是胶垫重，故B错误；如果没有空