第二章 第四节 自由落体运动-【导与练】2023-2024学年高中物理必修第一册同步全程学习全书word（新教材，粤教版）

第四节　自由落体运动 [定位·学习目标] 1.通过学习自由落体及自由落体加速度的概念,理解其运动规律,并应用其解决实际问题,深化对匀变速直线运动的认识. 2.通过体验近代物理学家对自由落体的探究,设计实验探究物理规律,学会交流与合作,认识实验的科学作用. 3.通过学习科学进步与发展的探索,体会实事求是的严谨的科学态度,体会科学研究方法的价值. 一、自由落体运动 1.影响物体下落快慢的因素. (1)古希腊学者亚里士多德曾认为重的物体下落快,轻的物体下落慢. (2)伽利略通过逻辑推理推断,重的物体不会比轻的物体下落得快. (3)物体下落快慢与物体的轻重无关. 2.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,叫作自由落体运动. (2)条件. ①只受重力.②初速度v0=0. 3.在有空气存在的空间里,如果空气阻力的作用较小,可以忽略不计,物体的下落可以看作自由落体运动. 二、自由落体运动的规律 1.自由落体运动的性质 自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动. 2.自由落体加速度 (1)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,用符号g表示,它的大小可以用实验的方法来测定. (2)在地球不同的纬度,g的大小是不同的,赤道地区的g为9.780 m/s2,北京的g为9.801 m/s2.通常的计算可以把g取作9.8 m/s2,粗略计算可以把g取作 10 m/s2. 3.自由落体运动的速度公式和位移公式 (1)速度公式:vt=gt. (2)位移公式:s=gt2. 1.判断正误. (1)在空气中自由释放的物体做自由落体运动.(　×　) (2)在同一地点,轻重不同的物体自由落体加速度一样大.(　√　) (3)自由落体加速度的方向垂直于地面向下.(　×　) 2.一位观察者测出高台跳水者碰到水面前在空中下落了3.0 s.如果不考虑空气阻力,高台有多高?实际上是有空气阻力的,因此实际高度比计算值大些还是小些?为什么? 答案:根据s=gt2得s=×9.8×3.02 m=44.1 m. 由于空气阻力,下落加速度小于g,因此实际高度比计算结果应小些. 探究点一　对自由落体运动的理解 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,金属片和羽毛的下落快慢相同. (1)实验表明:只受重力的作用时,物体下落快慢有什么规律? (2)空气中物体的下落运动在什么条件下可看作自由落体运动? 答案:(1)相同. (2)初速度为零,忽略空气阻力. 1.自由落体运动的条件 (1)运动条件:初速度为零. (2)受力条件:只受重力. 2.自由落体运动是一种理想化模型 (1)这种模型忽略了次要因素——空气阻力,突出了主要因素——重力.实际中,物体下落时由于受空气阻力的作用,并不做自由落体运动. (2)当空气阻力远小于重力时,物体由静止开始的下落运动可看作自由落体运动.如在空气中石块的自由下落可看作自由落体运动,空气中羽毛的自由下落不能看作自由落体运动. [例1] 关于自由落体运动,下列说法正确的是(　C　) A.质量大的物体自由下落时的加速度大 B.雨滴下落的运动是自由落体运动 C.在自由落体运动过程中,不同质量的物体运动规律相同 D.从水平飞行的飞机上释放的物体将做自由落体运动 解析:在同一地点自由下落的物体的加速度相同;雨滴下落时受到的空气阻力不能忽略;从水平飞行的飞机上释放的物体不是从静止开始下落的,即初速度不为零.故选C. 对自由落体运动认识的两点提醒 (1)物体在真空中下落的运动不一定是自由落体运动,因为初速度不一定为零. (2)物体在其他星球上也可以做自由落体运动,但同一物体在不同的星球上所受重力一般不同,所以物体下落时的加速度一般不同. [针对训练1] 摇动苹果树时,苹果和树叶从同一高度同时由静止落向地面,下列说法正确的是(　B　) A.苹果和树叶下落的快慢程度一样 B.树叶下落得更慢是由于树叶受到的空气阻力影响更大一些 C.苹果下落得更快是由于苹果不受空气阻力 D.任何情况下苹果的运动都不能看作自由落体运动 解析:苹果和树叶在下落过程中都受重力和空气阻力的作用,但苹果受到的空气阻力相对于其受到的重力来说很小,可以忽略不计,故苹果的运动快一些,当空气阻力忽略不计时,苹果的运动可以看作自由落体运动,故A、C、D错误;树叶下落得更慢是由于树叶受到的空气阻力影响更大一些,故B正确. 探究点二　自由落体运动的规律及应用 　屋檐上水滴下落的运动可以近似地看作是自由落体运动.请回答: (1)自由落体运动是什么性质的运动? (2)假定水滴从5 m高的屋檐上无初速度滴落,水滴下落的重力加速度约为9.8 m/s2,你能求出水滴落到地面时的速度是多大吗? 答案:(1)自由