第2章 第4节 自由落体运动（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（人教版 2019）

第4节　自由落体运动 [学习目标] 1.知道物体做自由落体运动的条件，知道自由落体加速度的大小和方向(物理观念).2.掌握自由落体运动规律，并能解决相关实际问题(科学思维).3.会通过实验探究自由落体运动的规律，测量自由落体加速度(科学探究)． 知识点一　 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．物体的下落可看作自由落体运动的条件：空气阻力的作用比较小，可以忽略. 知识点二　 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)在地球表面，g值随纬度的增大而逐渐增大. (2)一般取值：g＝9.8 m/s2或g＝10_m/s2. 知识点三　 自由落体运动规律 1．自由落体运动的性质：自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动． 2．匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动． 3．自由落体运动的速度、位移与时间的关系式：v＝gt，x＝gt2. 1．判断下列说法的正误． (1)重的物体总是比轻的物体下落得快．(×) (2)在空气中由静止释放的物体都做自由落体运动．(×) (3)自由落体加速度的方向垂直地面向下．(×) (4)在同一地点，轻重不同的物体的g值一样大．(√) 2．在同一地点，质量为2m的物体A从高h处自由下落，质量为m的物体B从高h处自由下落，不计空气阻力，则A、B两物体下落的加速度之比为1∶1；下落时间之比为tA∶tB＝2∶1；落地前瞬间的速度之比为vA∶vB＝2∶1. 考点一　对自由落体运动的理解 【情境导学】 如图所示，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，金属片和羽毛下落快慢相同．那么为什么物体下落快慢相同？ 答案　因为没有空气阻力． 【知识拓展】 1．自由落体运动的条件 (1)从静止开始下落； (2)下落过程中只受重力． 2．自由落体运动是一种理想化的运动模型，实际物体在空中下落时若空气阻力可以忽略，物体的运动可看成自由落体运动． 【例题1】 下列关于自由落体运动的说法正确的是(　　) A．物体从静止开始下落的运动就叫自由落体运动 B．物体竖直下落的运动就叫自由落体运动 C．物体只在重力作用下的运动就叫自由落体运动 D．物体只在重力作用下，由静止开始下落的运动叫自由落体运动 思维导引：自由落体运动是一种理想化模型，需要满足特定的条件：从静止开始运动；只有重力作用． 答案　D 解析　对自由落体运动定义的理解，需要特别注意两点：其一，物体只受重力，如物体下落时空气阻力不能忽略，就不叫自由落体运动；其二，从静止开始，如果有一定的初速度下落，也不能叫自由落体运动，这两个条件缺一不可，选项D正确． 【变式1】 关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　) A．做自由落体运动的物体不受任何外力 B．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 C．只在重力作用下的竖直向下的运动就是自由落体运动 D．在自由落体运动过程中，质量不同的物体运动规律不同 答案　B 解析　做自由落体运动的物体只受重力作用，选项A错误；自由落体也是匀变速直线运动，且是初速度为零的匀加速直线运动，选项B正确；自由落体运动必须是从静止释放，选项C错误；不同物体自由落体运动的规律都是相同的，选项D错误． 考点二　自由落体运动规律的应用 【知识拓展】 1．运动性质：初速度v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动． 2．v－t图像是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，斜率k＝g. 3．自由落体运动的基本公式 匀变速直线运动规律自由落体运动规律 匀变速直线运动的一切推论公式，如速度位移公式、平均速度公式、位移差公式、初速度为零的匀变速直线运动的比例式，都适用于自由落体运动． 【例题2】 从离地面500 m处自由落下一个小球，不计空气阻力，g取10 m/s2，求： (1)小球落到地面需要的时间； (2)开始下落后第1 s内的位移大小和最后1 s内的位移大小； (3)下落时间为总时间一半时的位移大小． 思维导引：应用自由落体运动的规律求解所求的物理量． 解析 (1)小球做自由落体运动，根据x＝gt2， 可得t＝＝ s＝10 s. (2)第1 s内的位移x1＝gt＝×10×12 m＝5 m， 前9 s内的位移x9＝gt＝×10×92 m＝405 m， 最后1 s内的位移Δx＝x－x9＝500 m－405 m＝95 m. (3)t′＝＝5 s， 位移x5＝gt′2＝×10×52 m＝125 m. 答案　(1)10 s　(2)5 m　95 m　(3)125 m 【变式2】 一个物体从H高处自由下落，经过最后200 m所用的时间为4 s，g取10 m/s2，空气阻力忽略不计，求： (1)物体下落的