第二章 5 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（教科版）

5　自由落体运动 [学习目标] 1.了解落体运动研究的物理史实,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。 2.知道自由落体运动以及物体做自由落体运动的条件。 3.了解求自由落体运动加速度的实验方法,知道重力加速度的特点。 4.掌握自由落体运动的特点和规律。 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 知识点一　自由落体运动 1.亚里士多德的观点 古希腊哲学家亚里士多德认为“重的物体比轻的物体下落得快”。他的观点流传了2 000多年,与人们的常见生活经验相符。 2.自由落体运动 (1)定义:只在重力作用下,物体由静止开始下落的运动。 (2)条件。①只受重力;②初速度v0=0。 3.在有空气的空间,如果空气阻力的影响很小,可以忽略,物体由静止开始的下落可以近似看作自由落体运动。 知识点二　伽利略对落体运动规律的探究 1.提出猜想:物体下落的过程是一个速度随时间均匀增大的过程,其速度与时间成正比,即v∝t,且应满足x∝t2。 2.实验验证:让黄铜小球沿阻力很小的倾角为α的斜槽滚下,运动的路程可以事先设定,只要测出时间即可。可依次测量小球从斜面顶端、、、、长度上滚下,测出对应时间。 3.实验结论:通过的距离之比等于时间的平方之比。 4.合理外推:斜面倾角逐渐增大直到90°,小球的运动仍应当满足下落距离与时间的平方成正比的关系。 知识点三　自由落体运动的规律 1.速度公式:v=at。 2.位移公式:x=at2。 知识点四　自由落体加速度 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,叫作重力加速度,通常用g来表示。 (2)方向:竖直向下。 (3)大小:在同一地点,一切物体的重力加速度都相同。在地球不同的地方,g的大小是不同的;赤道海平面处g=9.780 m/s2,在北京g=9.80 m/s2。一般的计算中,g可以取 9.8 m/s2或 10 m/s2。  2.g值测量:可以利用打点计时器打出的重物下落的纸带测量,也可以通过重物下落的频闪照片测量。 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)地面上任何位置的重力加速度都相同。(　×　) (6)自由落体运动中,重的物体下落的加速度大。(　×　) 2.思维探究 (1)枯萎的叶子,由树枝上自由下落的运动是不是自由落体运动? 答案:不是,树叶在下落时虽然初速度为零,但由于它受到的空气阻力不能忽略,故不是自由落体运动。 (2)利用打点计时器研究自由落体运动的规律时,应选用密度较大的实心重锤,这样做的目的是什么? 答案:实心重锤质量大而体积小,下落时所受空气阻力的影响可以忽略,它的运动可以近似看作自由落体运动。 (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、更简洁地解答问题。 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 要点一　对自由落体运动的理解 利用身边的器材,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。 ③在长玻璃管中放置形状、质量不同的金属片、羽毛,将管内空气几乎全部抽出后,迅速将玻璃管直立过来,如图丙。 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? (2)纸团和金属球哪个先落地?为什么? (3)长玻璃管内接近真空时,金属片、羽毛哪一个先落地?有什么启示? 答案:(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得多。 (2)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。 (3)金属片和羽毛同时落地;任何物体下落过程中不受空气阻力影响时具有相同的规律。 1.物体做自由落体运动的条件 (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。(在地球上,实际生活中的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。如空气中石块的自由下落,在一定范围内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.对自由落体加速度(重力加速度)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,