2.5 自由落体运动 讲义 -2023-2024学年高一上学期物理人教版必修1

课题：自由落体运动 知识点一：自由落体运动 （一）、自由落体运动 （1）定义：只在重力的作用下，物体由静止开始下落的运动． （2）特点： ①初速度为零：v0＝0 ②只受重力作用． （二）、伽利略对落体运动规律的探究 （1）亚里士多德的观点：物体越重下落得越快． （2）伽利略的探究过程： ①发现问题： 伽利略根据亚里士多德的观点得出了相互矛盾的结论，说明亚里士多德的观点是错误的． ②提出假说： 物体下落的过程是一个速度逐渐增大的过程，与其时间成正比，下落距离与时间的平方成正比． （3）间接验证——著名的斜槽实验： 伽利略让一个小球从阻力很小的斜槽滚下，得出了运动距离与时间的平方成正比的结论． （4）合理外推并得出结论： 在斜面实验的基础上，增大斜面倾角直到90°，小球的运动仍将满足距离与时间的平方成正比的关系。从而得出“自由落体运动是初速度为零，加速度恒定的匀加速直线运动”的结论． 要点诠释 1．对自由落体运动的理解 （1）自由落体运动是一种理想模型．当自由下落的物体所受的空气阻力远小于重力时，物体的运动才可以视为自由落体运动．如空气中石块的下落可以看做自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看做自由落体运动． （2）物体做自由落体运动的条件：（1）初速度为零；（2）只受重力． （3）运动特点：初速度为零，加速度为重力加速度g的匀加速直线运动．是匀变速直线运动的特例． 运动图象：自由落体运动的vt图象是一条过原点的倾斜直线，斜率k＝g ． 注意：物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但下落的加速度与在地球表面下落的加速度不同． 典例强化 例1．在学习物理知识的同时，还应当十分注意学习物理学研究问题的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要。伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍然具有重要意义。请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定下列哪个过程是伽利略的探究过程（　　） A．猜想—问题—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论 B．问题—猜想—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论 C．问题—猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论 D．猜想—问题—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论 例2 ．关于自由落体运动，下列说法中正确的是（　　） A．不考虑空气阻力的运动是自由落体运动 B．物体做自由落体运动时不受任何外力作用 C．被运动员推出去的铅球的运动是自由落体运动 D．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 知识点二：自由落体加速度 　　（一）、对自由落体加速度的理解 （1）定义：重力加速度又叫自由落体加速度，通常用g来表示． （2）重力加速度的方向总是竖直向下． （3）在同一地点，一切物体的重力加速度都相同． （4）在不同地理位置处的重力加速度一般不同，赤道上物体的重力加速度最小；南（北）极处重力加速度最大；物体所处地理位置的纬度越大，重力加速度越大． （5）一般的计算中，可以取g＝9 ．8 m/s2，或g＝10 m/s2 ． 注意：重力加速度的方向为竖直向下，而非垂直地面向下，它的方向可以用重垂线来确定． ( 图1 )（二）、测量重力加速度的方法 （1）打点计时器法 ①利用如图1所示装置，让物体自由下落打出纸带． ②对纸带上计数点间的距离h进行测量，利用g＝，求出g ． （2）频闪照相法 利用频闪照相机可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置，根据Δh＝gT2求出g＝ ．也可以根据vt/2＝v＝，求出物体在某一时刻的速度，再由v＝v0＋gt，也可求出g ． 要点诠释 1．对自由落体加速度g的理解 （1）自由落体的加速度也叫重力加速度，不同的物体在同一个地方做自由落体运动时，重力加速度都相同。地球上不同位置的重力加速度一般是不同的． （2）重力加速度随地理位置的改变而改变，它随纬度的增大而增大，随高度的增加而减小。但一般计算中，我们认为重力加速度g是不变的，取9 ．8 m/s2，粗略计算时也可取为10 m/s2． （3）重力加速度g的方向总是竖直向下． （4）重力加速度g和初中学的重力G＝mg中的g其实是同一个物理量。重力加速度g的单位是m/s2，而初中学习的g单位是N/kg。它们是相同的，只是表现形式不同． 典例强化 例1 ．关于重力加速度的说法中不正确的是（　　） A．重力加速度g是标量，只有大小没有方向，通常计算中g取9 ．8 m/s2 B．在地面上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大 C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中落至同一高度时的加速度都相同