第二章 第4节 自由落体运动-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第一册同步核心辅导与测评（人教版）

第4节　自由落体运动 [学习目标要求]　1.知道物体做自由落体运动的条件。2.知道自由落体加速度的大小和方向。3.掌握自由落体运动规律，并能解决相关实际问题。4.会通过实验探究自由落体运动的规律，测量自由落体加速度。 　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．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。 [想一想] 如图所示，在有空气的玻璃管中，金属片比羽毛下落得快，在抽掉空气的玻璃管中，金属片和羽毛下落快慢相同。 (1)为什么在抽掉空气的玻璃管中不同物体下落快慢相同？ (2)空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体运动？ 提示：(1)因为没有空气阻力。(2)空气的阻力作用可以忽略。 　自由落体加速度(重力加速度) 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，也叫重力加速度。 2．方向：竖直向下。 3．大小：在地球上同一个地点，重力加速度的值固定不变，但是在地球上不同的地点，重力加速度的值略有不同。在粗略计算中，可以取g＝10 m/s2，如果没有特殊说明，按g＝9.8 m/s2进行计算。 4．自由落体运动规律 (1)运动性质：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 (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。 [判一判] (1)物体越重，重力加速度越大，下落得越快。( × ) (2)重力加速度的方向总是垂直向下。( × ) (3)重力加速度的大小总是等于9.8 m/s2。( × ) 学习任务一　自由落体运动的理解 [导学探究] (1)一张纸片下落和该纸片揉成团下落快慢不同是什么原因造成的？ (2)下雨天，雨滴落到身上时，人没有感觉到疼痛，如果没有风，雨滴在空中下落过程是自由落体吗？ 提示：(1)空气阻力对纸片的影响更大一些。(2)雨滴受到空气阻力的作用，在空中的运动不是自由落体。 [思维深化] 1．对自由落体运动的理解 (1)质量不同的物体在空气中下落的快慢不同是由于空气阻力作用的影响不同，与质量大小无关。 (2)自由落体运动是一种理想化的运动，实际物体在下落时只要受到的空气阻力远小于重力，即可忽略不计，可近似看成自由落体运动。 2．对重力加速度的理解 (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。 与纬度 的关系 在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，即赤道处重力加速度最小，两极处重力加速度最大，但差别很小 与高度 的关系 在地面上的同一地点，重力加速度随高度的增加而减小，但在一定的高度内，可认为重力加速度的大小不变 3.两点注意 (1)自由落体运动的v-t图像是一条过原点的倾斜直线，斜率k＝g。 (2)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。 (多选)下列说法正确的是(　　) A．初速度为零、加速度竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动 B．仅在重力作用下的运动叫作自由落体运动 C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫作自由落体运动 D．当空气阻力可以忽略不计时，物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动 解析：CD　自由落体运动是物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，选项A、B错误，C正确；当空气阻力比较小，可以忽略不计时，物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动，选项D正确。 [针对训练] 1．(多选)下列关于自由落体运动及重力加速度的说法正确的是(　　) A．竖直向下的运动一定是自由落体运动 B．熟透的苹果从树枝开始下落的运动可被视为自由落体运动 C．相同地点，轻、重物体的g值一样大 D．g值在赤道处大于在北极处 解析：BC　物体做自由落体运动的条件是初速度为零且只受重力作用，A错误；熟透的苹果在下落过程中虽受空气阻力的作用，但该阻力远小于它的重力，可以忽略该阻力，故可将该运动视为自由落体运动，B正确；相同地点，重力加速度相同，与质量无关，C正确；赤道处g值小于北极处，D错误。 学习任务二　自由落体运动规律的应用 [导学探究] 如图所示，漫画中的人用石头来估测水井的深度。这种方法可行吗？ 提示：可行。石头释放后在水井中下落的过程可以认为是自由落体运动，由h＝gt2可知，只要测出石头下落至水面的时间t，即可算出水井的深度。 [思维深化] 自由落体运动是匀变速直线运动的特例，其规律如下表所示： 匀变速直线运 动的一般规律 自由落体运 动的规律 速度公式 v＝v0＋at v＝gt 平均速 度公式 ＝＝v ＝