第二章 第四节 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（粤教版）

第四节　自由落体运动 [课标引领] 学业质量水平要求 合格考 1.了解探索自由落体运动规律的过程. 2.知道物体做自由落体运动的条件. 3.知道自由落体加速度的大小和方向. 4.了解伽利略研究自由落体运动的科学思维方法和巧妙的实验构思. 选择考 1.通过实验探究自由落体运动规律的过程. 2.理解自由落体运动的性质及自由落体的加速度. 3.掌握自由落体运动的规律,并能用来解决相关实际问题. 一、自由落体运动 取两张一样的纸,将其中一张搓成团,另一张平铺,从同一高度同时由静止释放,哪个下落得快?取一张大纸和一张小纸,将小纸搓成团,大纸平铺,从同一高度同时由静止释放,哪个下落得快?将一张大纸和一张小纸均搓成团,从同一高度同时由静止释放,哪个下落得快?这说明物体下落快慢与物体的轻重有关吗? 答案:纸团下落快;纸团下落快;两者一样快;无关. 1.影响物体下落快慢的因素 (1)古希腊学者亚里士多德曾认为重的物体下落快,轻的物体下落慢. (2)伽利略通过逻辑推理推断,重的物体不会比轻的物体下落得快. (3)物体下落的快慢与物体的轻重无关. 2.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,叫作自由落体运动. (2)条件. ①只受重力;②初速度v0=0. 3.在有空气的空间,如果空气阻力的作用比较小,可以忽略不计,物体由静止开始的下落运动可以看作自由落体运动. 二、自由落体运动的规律 1.自由落体运动的性质 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动. 2.自由落体加速度 (1)在同一地点,一切物体自由下落的加速度相同,方向总是竖直向下的,这个加速度叫作自由落体加速度,也叫重力加速度,用符号g表示,它的大小可以用实验的方法来测定. (2)在地球不同的纬度,g的大小是不同的,赤道地区的g为9.780 m/s2,北京的g为9.801 m/s2.通常的计算可以把g取作9.8 m/s2,粗略计算可以把g取作 10 m/s2. 3.自由落体运动的速度和位移公式 (1)速度公式:vt=gt. (2)位移公式:s=gt2. 1.判断正误. (1)在空气中自由释放的物体做自由落体运动.(　×　) (2)在同一地点,轻重不同的物体自由落体加速度一样大.(　√　) (3)自由落体加速度的方向垂直于地面向下.(　×　) 2.一位观察者测出高台跳水者碰到水面前在空中下落了3.0 s.如果不考虑空气阻力,高台有多高?实际上是有空气阻力的,因此实际高度比计算值大些还是小些?为什么? 答案:根据s=gt2得 s=×10×3.02 m=45 m 由于空气阻力,下落加速度小于g,因此实际高度比计算结果应小些. 探究点一　对自由落体运动的理解 在有空气的玻璃管中,金属片比羽毛下落得快;在抽掉空气的玻璃管中,金属片和羽毛的下落快慢相同. (1)实验表明:只受重力作用时,物体下落快慢有什么规律? (2)空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体运动? 答案:(1)相同.　(2)初速度为零,忽略空气阻力. 1.自由落体运动的条件 (1)运动条件:初速度为零. (2)受力条件:只受重力. 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作自由落体运动.如在空气中石块的自由下落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. [例1] 关于自由落体运动,下列说法正确的是(　C　) A.质量大的物体自由下落时的加速度大 B.雨滴下落的过程是自由落体运动 C.在自由落体运动过程中,不同质量的物体运动规律相同 D.从水平飞行着的飞机上释放的物体将做自由落体运动 解析:自由下落的物体的加速度相同;雨滴下落时的空气阻力不能忽略;从水平飞行着的飞机上释放的物体不是从静止开始下落即初速度不为零.故选C. 对自由落体运动认识的两点提醒 (1)物体在真空中下落的运动不一定是自由落体运动,因为初速度不一定为零. (2)物体在其他星球上也可以做自由落体运动,但同一物体在不同的星球上所受重力一般不同,所以物体下落时的加速度一般不同. [针对训练1] 踢毽子是我国民间的一项体育游戏,被人们誉为“生命的蝴蝶”.毽子由羽毛和铁片组成,在下落时总是铁片在下羽毛在上,如图所示.对此分析正确的是(　C　) A.铁片重,所以总是铁片在下羽毛在上 B.如果没有空气阻力,也总是出现铁片在下羽毛在上的现象 C.因为空气阻力的存在,所以总是铁片在下羽毛在上 D.毽子的自由下落是自由落体运动 解析:羽毛受到的空气阻力与自身重力相差不多,对运动的影响很大,而羽毛又和铁片具有相同的运动情况,故羽毛要受铁片较大的拖动作用,即羽毛