第2章 4 自由落体运动-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第一册人教版（教师用书）

4　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2.4­1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]

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__。

二、自由落体加速度

1．观察教材中“一些地点的重力加速度”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

2．分析本节教材“练习与应用”第5题

[概念·规律]

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__，这个加速度叫自由落体加速度，也叫__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。

三、自由落体运动的规律

1．运动性质：初速度为__0__的__匀加速直线__运动。

2．规律

(1)速度公式：v＝__gt__。

(2)位移公式：x＝　gt2　。

(3)速度位移公式：v2＝__2gx__。

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．自由落体运动的实质

自由落体运动的实质是初速度为零、加速度a＝g的匀加速直线运动，它是匀变速直线运动的一个特例。

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

B．自由落体运动是初速度为0、加速度大小为g、方向竖直向下的匀加速直线运动

C．离地20 m的高度，物体在赤道落下所用的时间比在北极落下所用的时间长

D．随着高度的增加，重力加速度大小不变

解析　在真空条件下，石头与纸片，都做自由落体运动，它们下落的速度一样快，A错；由自由落体运动的条件知，B对；由于赤道附近的重力加速度小于地球两极处的重力加速度，由h＝gt2得下落同样的高度，在赤道附近用时较长，C对；随着高度的增加，重力加速度减小，D错。

答案　BC

探究点二　自由落体加速度的测量