第2章 第5节 自由落体运动（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（教科版2019）

第5节　自由落体运动 核心素养导学 物理观念 (1)了解亚里士多德关于物体下落运动的主要观点。 (2)知道物体做自由落体运动的条件。 (3)了解重力加速度的概念，掌握其大小、方向，知道地球上不同地点的重力加速度可能会不同。 科学思维 (1)理解重力加速度的特点。 (2)理解自由落体运动的规律及应用。 科学探究 (1)了解伽利略通过逻辑推理与实验相结合的方法研究自由落体运动。 (2)通过实验探究自由落体运动，经历抽象概括和推理的过程。 科学态度与责任 认识伽利略的科学研究方法对科学发展和人类进步中的作用和重大意义。 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．条件：①初速度v0＝0；②仅受重力。 3．实际落体运动的处理 (1)一般情况下，物体下落时所受空气阻力不能忽略，物体由静止下落的运动不能看成自由落体运动； (2)当空气阻力可以忽略时，物体由静止下落的运动可以近似看成自由落体运动。 二、自由落体运动的规律 1．自由落体运动是初速度为、加速度为的匀加速直线运动。 2．把初速度v0＝0和加速度a＝g分别代入匀变速直线运动的速度与时间的关系式和位移与时间的关系式，可以得到自由落体运动的速度、位移与时间的关系式分别为：v＝gt，x＝gt2。 三、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：在地球上同一个地点，g的大小一定；在地球表面不同的地方，g的大小一般是不同的。在一般的计算中，g可以取9.8 m/s2或10_m/s2。 (1)重力加速度的方向虽然竖直向下，但不同位置的重力加速度的方向并不相同。 (2)在地球上的不同地方，重力加速度的大小不同，但差别很小。　　 1.如图所示为牛顿管里的金属片和羽毛的下落情况，请对以下结论作出判断： (1)甲中羽毛和金属片均做自由落体运动。(×) (2)乙中羽毛和金属片均做自由落体运动。(√) (3)甲中羽毛比金属片下落慢的原因是空气阻力对羽毛下落有较大的影响。(√) 2．观察下列两幅图片，思考有关问题： (1)伽利略的“比萨斜塔实验”：让重的铁球和轻的铁球同时下落，发现两球几乎同时落地。简单解释为什么？ (2)宇航员在月球上的“实验”：铁球与羽毛同时由静止释放，同时落地。简单解释为什么？ 提示：(1)空气阻力对两个铁球的运动的影响可以忽略，两球下落可以看成自由落体运动，由公式x＝gt2可知二者下落时间相同。 (2)月球表面没有空气，铁球与羽毛都做自由落体运动，由公式x＝gt2可知二者下落时间相同。 新知学习(一)|自由落体运动与重力加速度 [任务驱动] 如图为跳伞者在下降过程中速度随时间变化示意图。根据示意图，跳伞者下降的全过程可看成自由落体运动吗？为什么？跳伞者在下降过程的不同阶段近似做什么运动？请和同学讨论并交流看法。(箭头表示受到的力) 　　　　 [重点释解] 1．对自由落体运动的理解 (1)条件：①初速度为0；②只受重力。 (2)运动性质：是初速度v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动。 (3)vt图像：是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，斜率k＝g。 [特别提醒]　 (1)自由落体运动是一种理想化模型。 (2)只有当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体从静止开始下落的运动才可以视为自由落体运动。 2．对自由落体加速度(重力加速度)的理解 (1)方向：竖直向下。 (2)大小： ①在同一地点，重力加速度都相同，与物体的质量、大小等因素均无关。 ②重力加速度与在地球上的纬度、距地面的高度的关系 与纬度的关系 A．在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大 B．赤道处重力加速度最小，两极处重力加速度最大，但差别不大 与高度的关系 A．在地面上的同一地点，重力加速度随高度的增加而减小 B．在距离地面高度不太高的范围内，可认为重力加速度的大小不变 [针对训练] 1．关于物体做自由落体运动的加速度g值，下列说法中正确的是(　 ) A．重的物体g值大 B．同一地点，轻、重物体的g值一样大 C．g值在地球上任何地方都一样大 D．g值在赤道处大于北极处 解析：选B　g值与物体轻重无关，A错误，B正确；g值在地球上不同地方大小不同，在赤道处小于北极处，C、D错误。 2．(多选)对于从苹果树上同一高度同时自由落下的苹果和树叶，下列说法正确的是(　 ) A．苹果和树叶都可以看成做自由落体运动 B．苹果可以近似地看成做自由落体运动，树叶不能看成做自由落体运动 C．假如地球上没有空气，则苹果和树叶将同时落地 D．苹果先落地是因为其下落时的重力加速度比树叶的大 解析：选BC　从树上落下的苹果所受阻力相对重力很小，可看成做自由落体运动，