第2章 第5节 自由落体运动-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第一册同步全程学习全书word（鲁科版）

第5节　自由落体运动 学习目标 课标解读 1.知道自由落体运动特点以及物体做自由落体运动的条件。 2.知道重力加速度的特点,掌握自由落体运动的特点和规律。 3.了解落体运动研究的物理史实,了解伽利略逻辑推理的意义。 1.通过实验,知道自由落体运动特点,体会科学探究的重要性。 2.通过自由落体加速度及运动规律的形成,体会科学思维在物理规律形成过程中的作用。 3.结合物理学史,认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用。 一、自由落体运动 1.定义:在物理学中,将物体只在重力作用下从静止开始下落的运动称为自由落体运动。 2.物体做自由落体运动的条件 (1)只受重力。 (2)初速度v0=0。 3.自由落体运动的实质:是一种匀加速直线运动。在实际中,物体下落过程中总会受重力外的其他因素的影响,并不做自由落体运动,只有当其他因素可以忽略时,物体由静止开始的下落才可看成自由落体运动。 二、自由落体运动的加速度 1.自由落体加速度 (1)自由落体加速度也叫重力加速度,通常用g来表示。 (2)重力加速度的方向:总是竖直向下的。 (3)重力加速度的大小:在同一地点,一切物体的重力加速度都相同。在地球表面不同的地方一般是不同的。一般的计算中,可以取g=9.8 m/s2或g=10 m/s2。 2.自由落体运动的基本规律 (1)速度公式:v=gt。 (2)位移公式:h=gt2。 三、自由落体运动规律探索回眸 1.亚里士多德的观点 物体下落的速度与物体受到的重力大小成正比,即重物比轻物先落地。 2.伽利略关于自由落体运动规律的探索 (1)问题:推理否定了亚里士多德关于重物比轻物下落快的论断。 (2)猜想:自由落体运动是匀变速直线运动。 (3)数学推理:如果a为常数,s与t2成正比。 (4)间接实验:小球在斜面上做匀变速直线运动,在倾角变大时其运动性质不变。 (5)合理外推:当倾角为90°(即小球自由下落)时,小球仍做匀变速直线运动。 3.伽利略研究自然规律的科学方法是将数学推理和实验研究相结合的方法。 1.思考判断 (1)物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动。(　×　) (2)只在重力作用下的下落运动就是自由落体运动。(　×　) (3)加速度为g的运动是自由落体运动。(　×　) (4)自由落体运动在任意相等的时间内速度变化量相等。(　√　) (5)地球上任意一点的重力加速度相同。(　×　) 2.思维探究 (1)在空气中,将一张纸片和一石块从同一高度同时释放,哪个下落得快?若把这张纸片团紧成一团,再与石块从同一高度释放,情况会怎样? 答案:石块下落得快;纸团和石块几乎同时着地。 (2)自由落体加速度是恒定的吗? 答案:不是。在同一地点,一切物体的重力加速度都相同。也就是说,在同一地点,一切物体自由下落的快慢都相同。但是,在地球上的不同地方,重力加速度的大小略有不同。在地球表面,重力加速度随纬度的增加而增大,在地球表面的同一地点,重力加速度随高度的增加而减小。 (3)匀变速直线运动的公式和推论是否适用于自由落体运动? 答案:适用,特别是应用比例法分析自由落体运动可以更快、更简捷地解答自由落体运动问题。 要点一　对自由落体运动的理解 如图所示在玻璃管中放入木块、铁球和羽毛,请同学们观察并思考以下问题。 (1)把木块、羽毛和铁球放入有空气的玻璃管中,让它们同时下落,你能看到什么现象? (2)把玻璃管抽成真空,重新操作,你能看到什么现象? (3)那物体在真空中是一种什么运动呢?我们如何定义? 答案:(1)铁球下落得最快,羽毛下落得最慢。 (2)木块、羽毛和铁球下落的快慢相同。 (3)自由落体运动。物体只在重力作用下从静止开始下落的运动称为自由落体运动。 1.物体做自由落体运动的两个条件 (1)初速度为零。 (2)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。实际上,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作自由落体运动。如在空气中自由下落的石块可看作自由落体运动,空气中羽毛的下落不能看作自由落体运动。 3.自由落体运动的实质 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。 [例1] 下列各种运动中,属于自由落体运动的是(　C　) A.在沿水平方向运动的飞机上释放一个物体 B.纸片由静止释放,在空气中下落 C.小铁球由静止下落,空气阻力忽略不计 D.初速度为零,加速度大小恒等于9.8 m/s2的运动 解析:沿水平方向飞行的飞机释放一个物体,由于惯性,物体具有水平初速度,不是由静止释放,故A错误;纸片由静止释放,但所受的阻力不能忽略,不是自由落体运动,故B错误