第二章 4 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，人教版）

4　自由落体运动 [定位·学习目标] 1.通过自由落体运动的学习,掌握其运动的规律,形成自由落体运动的物理观念。 2.通过学习自由落体运动加速度的测定,掌握科学思维的方法。 3.通过自由落体运动的规律的应用,培养探究实际问题的科学态度,增强运动规律服务生产生活的意识。 知识点一　自由落体运动 1.亚里士多德的观点:物体下落的快慢跟它的轻重有关,重的物体下落得快。这一论断符合人们的常识。 2.伽利略的观点:重的物体与轻的物体应该下落得同样快。伽利略通过逻辑推理,并用实验得到证实。 3.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运动特点:初速度为0的匀加速直线运动。 ②受力特点:只受重力作用。 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)重的物体总是比轻的物体下落得快。(　×　) (2)轻重不同的物体同时由静止释放后下落快慢不同是因为空气的影响。(　√　) (3)由静止释放的物体一定做自由落体运动。(　×　) (4)物体只在重力作用下竖直向下的运动不一定是自由落体运动。(　√　) 知识点二　自由落体加速度 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,也叫作重力加速度,通常用g表示。 2.方向:竖直向下。 3.大小:在地球表面不同的地方,g的大小一般是不同的,一般计算中g取9.8 m/s2或10 m/s2。 4.运动性质: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。 5.自由落体的速度、位移与时间的关系式:v=gt,x=gt2。 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)物体越重,重力加速度越大,下落得越快。(　×　) (2)伽利略的理想斜面实验是通过“合理外推”得出自由落体运动规律的。(　√　) (3)重力加速度的方向总是垂直地面向下。(　×　) (4)所有做自由落体运动的物体相等时间内速度的变化一定相等。(　√　) 要点一　对自由落体运动的理解 如图,在装有空气的玻璃管中,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。 探究:(1)实验说明了什么问题? (2)日常生活中也会看到不同物体由静止释放后下落快慢相同的情况,如何解释? 答案:(1)空气是影响不同物体下落快慢的原因。 (2)空气阻力的影响非常小,可以忽略不计。 1.自由落体运动的条件 (1)初速度为零。 (2)除重力之外不受其他力的作用。 2.对自由落体运动的理解 (1)忽略了次要因素——空气阻力,突出了主要因素——重力。 (2)当空气阻力的影响很小时,物体由静止开始的下落可看作自由落体运动。 3.对自由落体加速度的认识 (1)产生原因:物体受到地球的吸引力而产生。 (2)大小:与在地球上的纬度以及距地面的高度有关。 与纬度 的关系 在地球表面,重力加速度随纬度的增加而增大,赤道处最小,两极处最大,但差别不大 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。但在不大的高度内可认为大小不变 大小 通常情况下g取9.8 m/s2或g取10 m/s2 (3)方向。 ①竖直向下,而不是垂直向下,也不一定指向地球球心。 ②由于地球是球体,各处重力加速度的方向并不相同。 [例1] 关于自由落体运动,下列说法正确的是(　B　) A.做自由落体运动的物体不受任何外力 B.只在重力作用下的竖直下落运动不一定是自由落体运动 C.雨滴下落的过程是自由落体运动 D.做自由落体运动的物体,质量越大,下落得越快 解析:做自由落体运动的物体只受重力作用,选项A错误;物体只在重力作用下由静止开始下落的运动才是自由落体运动,选项B正确;雨滴下落时的空气阻力不能忽略,不能看作自由落体运动,选项C错误;做自由落体运动的物体的加速度是恒定不变的,下落快慢与物体的质量无关,选项D错误。 [即时训练1] 关于自由落体运动的加速度g,下列说法正确的是(　B　) A.较轻的物体自由下落时受到的空气阻力一定大 B.同一地点,轻、重物体的g值一样大 C.g值在地球上任何地方都一样大 D.g值在赤道处大于在北极处 解析:较轻物体受空气阻力不一定大,但对运动的影响较大,A错误;g值与物体轻重无关,B正确;g值在地球上不同的地方大小不同,纬度越低的地方,g值越小,故g值在赤道处小于北极处,C、D错误。 要点二　自由落体运动的规律及应用 如图所示,漫画中的人用石块来估测水井的深度。 探究:你认为他们测出的深度准确吗?为什么? 答案:石块释放后在水井中下落的过程可以认为是自由落体运动,只要比较准确地测出石块下落至水面的时间t,即可算出水井的深度。虽然时间t包括石块落水后传到耳中的时间,但该时间很短,可以忽略,即井深x=gt2,漫画中的人用石块来估测水井的深度