第二章 5 自由落体运动-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册创新导学案word（教科版2019）

《导学案》新教材 物理·必修第一册 教科版 5．自由落体运动 1．知道物体做自由落体运动的条件，知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。2.了解伽利略对自由落体运动的研究方法，领会伽利略的科学思想。3.掌握自由落体加速度，并能够运用自由落体运动的特点和规律解决有关问题。 一　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．严格地说，只有在真空中由静止开始下落的运动才是自由落体运动。生活中的落体是在重力和空气阻力的共同作用下的运动，但在空气阻力的影响很小而可以忽略的情况下，且若下落高度不是很大，则可以近似地看作自由落体运动。 二　伽利略对落体运动规律的探究 1．问题提出 推翻亚里士多德的观点，找出落体运动具体遵循的规律。 2．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。基于此假设，得出x∝t2的推论。 3．实验验证 让小球从阻力很小、倾角为α的斜槽上滚下，发现一个由静止开始滚下的小球到每个相等的时间间隔末，运动的距离之比为1∶4∶9∶16……，证实了x∝t2，即v∝t。 4．合理外推 当斜面的倾角逐渐加大直到90°，小球就成为落体运动，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。 三　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、加速度a恒定的匀加速直线运动。 2．速度、位移与时间的关系式：v＝at，x＝at2。 四　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)在地球上不同的地方，g的大小是不同的。 (2)一般计算中，可以取g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2。 1．判一判 (1)在空气中自由释放的物体做自由落体运动。(　　) (2)物体在真空中一定做自由落体运动。(　　) (3)自由释放的物体只在重力作用下一定做自由落体运动。(　　) (4)质量越大的物体，其自由落体加速度越大。(　　) (5)地球上任何地方的重力加速度都相同。(　　) (6)伽利略通过实验观察与计算，直接得到了自由落体运动的规律。(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)× 2．想一想 自由落体加速度的方向总是竖直向下，是否可以理解为自由落体加速度的方向总是垂直地面向下？ 提示：不可以。竖直向下不等同于垂直地面向下。当地面水平时，两者相同；当地面不水平时，两者不相同。 探究 　自由落体运动的理解 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：如图甲，一个两端封闭的玻璃管(也称牛顿管)，其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通。把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中，玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，物体下落的情况是怎样的？ 提示：铁片比羽毛下落得快。 活动2：如图乙，把玻璃管里的空气抽出去，再次观察物体下落的情况。由此能得出什么结论？ 提示：在真空中，铁片和羽毛下落得一样快。结论：在真空中，轻的物体和重的物体下落得一样快。 活动3：图甲中铁片和羽毛下落的快慢不同的原因是什么？ 提示：空气阻力对铁片与羽毛的影响不同。如果没有空气阻力，所有物体下落的快慢都一样。 1．自由落体运动的两个条件 (1)初速度为零。 (2)仅受重力作用。 2．自由落体运动是一种理想模型 在空气中，物体运动时都会受到阻力，所以空气中不存在真正的自由落体运动。但在空气阻力很小的情况下，物体在空中从静止开始下落的运动可以近似看作自由落体运动。所以自由落体运动是一种理想模型。 例1　关于自由落体运动，下列说法正确的是 (　　) A．物体从静止开始下落的运动就叫作自由落体运动 B．自由落体运动是物体不受任何作用力的运动 C．从静止开始下落的小钢球，因受空气阻力作用，不能看成做自由落体运动 D．从树上落下的树叶，因受空气阻力作用，不能看成做自由落体运动 (1)自由落体运动的条件是什么？ 提示：①初速度为0；②只受重力作用。 (2)空气中的落体运动什么情况下能看成自由落体运动？ 提示：当空气阻力远小于物体所受重力时，空气中物体由静止开始下落的运动可看作自由落体运动。 [规范解答]　根据自由落体运动的条件：初速度为0，只受重力作用，可知A、B错误。从静止开始下落的小钢球，所受空气阻力远小于重力，可看成做自由落体运动；从树上落下的树叶，所受空气阻力的作用较大，不能忽略，不能看成做自由落体运动，C错误，D正确。 [答案]　D 初速度为零、物体只受重力，这两个条件是否都满足是判断物体是否做自由落体运动的唯一标准。 [变式训练1]　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就是自由落体运动 B．从水