2.4 自由落体运动 导学案 -2023-2024学年高一上学期“元创物理”2023年暑期《初高中衔接 • 物理教材》

4. 自由落体运动 01【学情衔接】 已经学习知道的知识 衔接问题 将要达成的核心目标 1.伽利略对吊灯的观察、疑问、猜想、证实，伽利略曾在比萨斜塔上做过实验。 2.匀变速直线运动的速度-时间关系和位移-时间关系等。 逻辑分析、猜想、推理→实验、推广、意义 自由落体运动规律→规律的应用 1.了解伽利略研究自由落体运动的实验、推论及意义，知道自由落体运动的概念、条件、加速度。 2.理解自由落体运动的性质、掌握其规律，并能运用其解决常见的实际问题。 02【衔接讲解】 “元创物理”2023年暑期《初高中衔接 • 物理教材》 第二章：匀变速直线运动的研究 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 一、逻辑分析、猜想、推理→实验、推广、意义 1.最早“研究”落体运动的亚里士多德认为“越重的物体下落得越快”。 2.最先否定亚里士多德观点的是伽利略，传说曾在比萨斜塔上做实验，并对落体运动进行了深入的科学的研究。伽利略的主要探究过程是： （1）发现问题：伽利略通过逻辑分析、运用逻辑的力量推翻了亚里士多德的观点． （2）提出假说：伽利略猜想自由落体运动是简单的运动，其速度与时间成正比，即v∝t，并通过数学推理，得出其下落位移与运动时间的平方成正比，即h∝t2. （3）间接验证：伽利略通过斜面实验，“冲淡”重力，做了上百次实验：间接证实了自己的假说。． （4）合理外推：设想将斜面倾角外推到90°，得出结论，认定自由落体运动是初速度为零、加速度恒定的匀加速直线运动． 3.意义：伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究物理规律的科学方法——抽象思维、数学推导和科学实验相结合，这种方法到现在仍然一直是物理学乃至整个自然科学最基本的研究方法，不但标志着物理学的真正开端，也有力地推进了人类科学认识的发展，近代科学研究的大门从此打开。 二、自由落体运动规律→规律的应用 1.自由落体运动：物体只在重力作用下由静止开始下落的运动． 由定义可知，物体作自由落体运动的条件：一是物体的初速度为零；二是物体只受重力作用． 2.自由落体运动的性质：初速度为零的匀加速直线运动． 自由落体运动是一种理想化的运动模型。当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体的下落可以当做自由落体运动来处理． 3.自由落体运动的加速度，即物体自由下落时的加速度，也叫重力加速度，用g表示，方向竖直向下；大小随纬度的增加而增大，一般计算中取g＝9.8 m/s2，有时也取g＝10 m/s2. 4.自由落体运动规律 自由落体运动实质上就是初速v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动．基本规律有： （1）位移公式：h＝gt2. （2）速度公式：v＝gt. （3）速度－位移关系式：v2＝2gh. 三、自由落体运动的规律及应用 自由落体运动是匀变速直线运动的特例，匀变速直线运动的基本公式以及有关推论都适用于自由落体运动。如对应匀变速直线运动的位移差公式Δx＝aT2，对自由落体有Δh＝gT2。 下落时间 下落速度vt 下落高度 已知下落时间t ∕ vt＝gt h＝gt2 已知下落速度vt t= ∕ h＝ 已知下落高度h t= vh＝ ∕ 03【典例分析】 【类型一】伽利略对落体运动的研究 【例1】（2018江苏省泰州中学高一上学期期末）伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑推理的完美结合，伽利略先用斜面进行实验研究，获得匀变速直线运动的规律，然后将此规律合理外推至倾角为90°自由落体的情形，对伽利略研究过程的理解，下列说法正确的是（ ） A. 图中所示的情形均为真实的实验过程 B. 图中所示的情形均为理想的实验过程 C. 利用斜面“放大”重力的作用，使实验现象更明显 D. 利用斜面“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显 【反思与感悟】关于伽利略对自由落体运动的研究，要了解其研究过程为什么要“冲淡”重力的方法，理解其科学思维方法． 【类型二】对自由落体运动的理解 【例2】(多选)关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　) A. 物体竖直向下的运动一定是自由落体运动 B. 自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动 C. 物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动 D. 当空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，物体自由下落可视为自由落体运动 【反思与感悟】要准确把握自由落体运动的概念、条件和性质． 【类型三】自由落体运动的规律 【例3】从离地面80 m