第二章 第四节 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（粤教版）

第四节　自由落体运动 核心素养要求 核心素养呈现 1.知道自由落体运动概念，了解物体做自由落体运动的条件. 2.理解自由落体运动的加速度，知道它的大小和方向. 3.掌握自由落体运动规律，并能解决相关实际问题. 　影响物体下落快慢的因素 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 伽利略从亚里士多德的论断出发，通过逻辑推理，否定了亚里士多德的论断． 由此推断，重的物体不会比轻的物体下落得快． 3．实验探究 结论：物体下落快慢与物体的轻重无关． 　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．特点 (1)运动性质：初速度等于零的匀加速直线运动． (2)受力特点：只受重力作用．不受其他力 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，在有空气的空间，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略，物体的下落可以近似看作自由落体运动． (1)物体从静止下落的运动是自由落体运动．(×) (2)只在重力作用下的运动是自由落体运动．(×) (3)空气中，从静止释放的铁球的运动可以看作自由落体运动．(√) 　自由落体运动的规律 1．自由落体运动的加速度 (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，用符号g表示． (2)方向：竖直向下． (3)大小 ①一般情况g＝9.8 m/s2，粗略计算g＝10 m/s2. ②g值随纬度升高而增大，随高度升高而减小． 2．自由落体运动的规律 (1)速度公式vt＝gt． (2)位移公式s＝gt2. (3)速度－位移公式v＝2gs. (1)重力加速度的方向总是垂直向下的．(×) (2)赤道上的重力加速度比两极点的大．(×) (3)重力加速度的大小与物体的质量无关．(√) 　对自由落体运动及自由落体加速度的理解 [思考探究] 做下面的小实验并认真观察物体的下落情况． ①将一张纸片和一个金属球同时在同一高度释放，如图甲． ②将纸片揉成团和金属球同时在同一高度释放，如图乙． (1)纸片和金属球哪个先落地？为什么？ (2)纸团和金属球哪个先落地？为什么？ 提示：(1)金属球先落地，因为空气阻力对纸片下落快慢的影响比对金属球下落快慢的影响大． (2)纸团和金属球几乎同时落地，因为空气阻力对二者下落快慢的影响差别不是很大． [思维深化] 1．自由落体运动 (1)自由落体运动是初速度v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动，是匀变速直线运动的一个特例． (2)自由落体是一种理想化模型，这种模型忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素——重力． (3)运动图像：自由落体运动的v -t图像(如图)是一条过原点的倾斜直线，斜率k＝g. 2．自由落体加速度(重力加速度) (1)方向：总是竖直向下，但不一定垂直地面； (2)大小：①在同一地点，重力加速度都相同． ②地球上纬度不同的地点重力加速度不同，其大小随纬度的增加而增大，赤道上最小，两极处最大，但各处的重力加速度都接近9.8 m/s2，一般计算中g取9.8 m/s2或10 m/s2. 　(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)关于自由落体加速度，下列说法正确的是(　　) A．物体的质量越大，下落时加速度就越大 B．在同一高度同时由静止释放一大一小两个金属球，二者同时着地，说明二者运动的加速度相同，这个加速度就是当地的自由落体加速度 C．北京的自由落体加速度为9.8 m/s2，说明在北京做自由落体运动的物体每经过1 s速度增加9.8 m/s D．北京和深圳的自由落体加速度方向都竖直向下 解析：BCD　自由落体运动是忽略空气阻力的运动，无论质量大小，下落时加速度都是g，选项A错误；在同一高度释放的金属球受到的空气阻力远小于小球的重力，金属球做自由落体运动，故球运动的加速度为当地自由落体加速度，选项B正确；加速度等于单位时间内速度的变化量，当地自由落体加速度为9.8 m/s2，则物体在该处自由下落的过程中，每秒速度都增加9.8 m/s，选项C正确；地球表面各处的自由落体加速度值大小略有差别，其方向均竖直向下，选项D正确． 2．(多选)对于从苹果树上同一高度同时落下的苹果和树叶，下列说法正确的是(　　) A