第2章 5 自由落体运动-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第一册教科版（教师用书）

5　自由落体运动

[学业要求与核心素养]

 

一、自由落体运动

阅读教材，并回答：

1．利用身边的器材，做下面的实验并认真观察。

①将面积相同的纸片和硬币同时在同一高度由静止释放。

②将纸片揉成团和硬币同时在同一高度由静止释放。

③两张一样的纸，将其中一张搓成团，另一张铺平，从同一高度同时由静止释放。

④一张大纸和一张小纸，将小纸搓成团，大纸铺平，从同一高度同时由静止释放。

(1)亚里士多德认为物体下落有什么规律？他的根据是什么？

答：他认为物体下落的快慢与其重力有关，重的物体下落较快。他的根据是人们日常观察到的事实。

(2)物体下落快慢与物体的轻重无关。伽利略是怎样由“推理”方法推翻亚里士多德的错误观点的？

答：见教材。

2．观察课本图2­5­2牛顿管实验

(1)牛顿管内有空气时，金属片和羽毛下落快慢是否相同？

答：不同。

(2)牛顿管内的空气抽出一些，金属片和羽毛下落快慢与有空气时相比有何不同？

答：下落快慢几乎相同。

(3)牛顿管内空气被全部抽出(近似真空)，金属片和羽毛下落快慢是否相同？

答：相同。

(4)为什么物体在真空中下落的情况与在空气中下落的情况不同？

答：空气阻力的影响。

[概念·规律]

1．定义：物体只在__重力__作用下从__静止__开始下落的运动。

2．运动性质：初速度为__0__的__匀加速直线__运动。

3．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__。

二、伽利略对落体运动规律的探究

1．亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的__重量__决定的。

2．伽利略的研究

(1)逻辑归谬：伽利略从亚里士多德的论断出发，通过逻辑推理，否定了“__重物比轻物落得快__”的论断。

(2)猜想与假说：伽利略猜想自由落体运动是一种最简单的变速运动，它的速度应该是__均匀变化__的。

(3)数学推理：伽利略通过数学推理得出初速度为0的匀变速运动的位移与__所用时间的二次方__成正比，即__x∝t2__。

(4)间接验证：让小球从斜面上的不同位置滚下，测出小球滚下的位移x和__所用时间t__。实验表明：小球沿斜面滚下的运动是__匀加速直线__运动；斜面倾角一定时，小球的加速度__相同__；小球的加速度随斜面倾角的增大而__增大__。

(5)合理外推：伽利略认为当斜面倾角为90°时，小球将自由下落，仍会做__匀加速直线__运动。

三、自由落体运动的规律

1．速度公式：vt＝__gt__。

2．位移公式：h＝　gt2　。

3．速度位移公式：v＝__2gh__。

四、自由落体加速度

观察教材中“一些地区的重力加速度值”表格，回答问题：

(1)北京的重力加速度是多大？表示什么物理含义？

答：9.801 m/s2每经过1 s速度增加9.801 m/s2

(2)哪个地点的重力加速度最小？哪个地点的重力加速度最大？

答：赤道　北极

(3)从表中你发现了什么规律？课后查阅资料解释这个规律。

答：与纬度有关

[概念·规律]

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的大小一般是__不同__的(选填“不同”或“相同”)。

(2)一般取值：g＝__9.8__ m/s2或g＝__10__ m/s2。

探究点一　对自由落体运动的理解

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的运动模型

在实际中物体下落时由于受空气阻力的作用，物体并不是做自由落体运动，当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体的下落可以当作自由落体运动来处理。

3．自由落体加速度——重力加速度

(1)产生原因：由于地球上的物体受到地球的吸引力而产生的。

(2)大小：与地球上的位置及距地面的高度有关。

(3)方向：竖直向下，除地球的两极外，其他地方的重力加速度的方向并不指向地心。

　关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　)

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．从水平飞行着的飞机上释放的物体将做自由落体运动

D．从二楼阳台由静止释放的石块，可近似看作自由落体运动

[解析]　自由下落的物体的加速度相同，都是重力加速度g，A错误；雨滴下落过程中的空气阻力不能忽略，B错误；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，C错误；从二楼阳台由静止释放的石块，重力远大于阻力，可近似看作自由落体运动，D正确。

[答案]　D

1．(多选)下列关于自由落体运动的说法，正确的是(　　)

A．在真空条件下，石头将比纸片先落地