(讲义)第2章 第4节 自由落体运动-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册(粤教版2019)

第四节　自由落体运动 1．通过对物体下落快慢因素的探究，培养学生科学探究意识． 2．知道物体做自由落体运动的条件，知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动． 3．掌握自由落体运动加速度的大小、方向，理解影响重力加速度的因素． 4．掌握自由落体运动的规律，并在解决有关实际问题的过程中，体会科学思维的重要性． 知识点一　影响物体下落快慢的因素 1．亚里士多德认为，重的物体下落快，轻的物体下落慢，并断言物体下落快慢由它们的重量决定． 2．伽利略推断出，重的物体不会比轻的物体下落得快．我们通过实验可以初步看出：物体下落快慢与物体的轻重无关． 3．牛顿管内物体的下落运动：实验结果表明，牛顿管内有空气时，金属片和羽毛下落的快慢不同；被抽去部分空气时，它们下落的快慢比较接近，被抽去的空气越多，它们下落的快慢越接近；当把牛顿管中空气全部抽去后，它们下落的快慢就完全相同了． 　没有空气阻力时，轻重不同的物体只受重力作用，下落的快慢相同． 1．(1)伽利略认为物体越重，下落得越快． (　　) (2)亚里士多德认为物体下落的快慢与物体的轻重无关． (　　) (3)牛顿管实验说明没有空气阻力时，铁块和羽毛下落快慢相同． (　　) (4)石头下落比树叶快，是因为树叶受到空气阻力，而石头没有受到空气阻力． (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)× 知识点二　自由落体运动及规律 1．自由落体运动定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动． 2．重力加速度：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，方向总是竖直向下的，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫重力加速度．在地球不同的纬度，g的大小是不同的．通常的计算可以把g取作9.8 m/s2，粗略计算可以取作10_m/s2． 3．自由落体运动的速度公式：vt＝gt． 4．自由落体运动的位移公式：s＝gt2． 2．(1)自由落体运动是竖直向下的匀加速直线运动． (　　) (2)自由落体加速度的方向都是竖直向下的． (　　) (3)重力加速度在任何地点都是9.8 m/s2． (　　) (4)在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛到达地面，这主要是因为它们所受的________不同． [答案]　(1)√　(2)√　(3)×　(4)空气阻力 从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间．两位同学合作，用刻度尺可以测量人的反应时间：如图(1)所示，甲捏住尺的上端，乙在尺的下部做握尺的准备(但不与尺接触)，当看到甲放开手时，乙立即握住尺，若乙做握尺准备时，手指位置如图(2)所示，而握住尺的位置如图(3)所示． 请探究： (1)要测乙同学的反应时间应测量出什么量？ (2)应用哪个公式来计算，乙同学的反应时间约为多少？ 提示：(1)要测量反应时间内尺子下落的高度，h＝45.0 cm，也要知道g＝9.8 m/s2． (2)用h＝gt2来算，得出t＝0.30 s． 考点1　影响物体下落快慢的因素 1．两个截然相反的结论 伽利略指出：根据亚里士多德的论断，一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大，假定大石头的下落速度为8v，小石头的下落速度为4v.由这一观点出发，当我们把两块石头拴在一起时，对于下落快慢就有两种结论： 结论一：下落快的会被下落慢的拖着而减慢，下落慢的会被下落快的拖下而加快，结果整个系统的下落速度应该小于8v而大于4v； 结论二：两块石头拴在一起，加起来比大石头还要重，其下落的速度比任何一个物体都要快，速度应该大于8v. 2．实验与探究 如图所示是课题研究小组进行自由落体运动实验时，用频闪连续拍照的方法获得的两张照片A和B，任选其中的一张回答下列几个问题： A.质量相等的纸片和纸团　B．体积相等的铅球和木球 图A　现象：从同一高度同时由静止释放的纸团和纸片，纸团下落得快，先落地． 解释：质量相等的纸团和纸片，纸片受到的空气阻力较大，不能忽略，纸片的运动不是自由落体运动，而纸团受到的空气阻力较小，可以忽略，可以看成是自由落体运动． 图B　现象：质量不等的铅球和木球，同时从同一高度由静止释放，它们同时落地． 解释：铅球和木球受到的空气阻力都可以忽略，它们的运动都可以看成是自由落体运动，所以同时落地． 结论：物体下落过程的运动情况与物体质量无关．伽利略的观点正确． 【典例1】　甲同学看到乙同学从10层楼的楼顶同时由静止释放两个看上去完全相同的铁球(一个为实心球，一个为空心球)，结果甲同学看到两球不是同时落地的．他分析了两球未能同时落地的原因，你认为他的下列分析正确的是(　　) A．两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力小 B．两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力大 C．两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是实心球，重力远大于阻力