第2章 第5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，鲁科版）

第5节　自由落体运动 学习目标 课标解读 1.知道自由落体运动的特点以及物体做自由落体运动的条件。 2.知道重力加速度的特点,掌握自由落体运动的特点和规律。 3.了解落体运动研究的物理史实,了解伽利略逻辑推理的意义。 1.通过实验,知道自由落体运动的特点,体会科学探究的重要性。 2.通过自由落体加速度及运动规律的形成,体会科学思维在物理规律形成过程中的作用。 3.结合物理学史,认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用。 一、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)只受重力。 (2)初速度v0=0。 3.运动性质:是一种匀加速直线运动。在实际中,物体下落过程中总会受重力外的其他因素的影响,当其他因素的影响可以忽略时,仍可将物体的下落视为自由落体运动。 二、自由落体运动的规律 1.自由落体加速度 (1)定义:物体自由下落时具有的加速度,也称为重力加速度,常用g来表示。 (2)方向:总是竖直向下。 (3)大小:不同地点的重力加速度大小有差异,在同一地点,一切物体的重力加速度都相同。一般情况下,取g=9.8 m/s2,粗略计算时可取g=10 m/s2。 2.自由落体运动的基本规律 (1)速度公式:v=gt。 (2)位移公式:h=gt2。 三、自由落体运动规律探索回眸 1.亚里士多德认为,重物比轻物下落得快。 2.伽利略的探索 (1)逻辑推理:利用亚里士多德观点,若把重物和轻物拴在一起后下落,得出两个相互矛盾的推论,否定了亚里士多德关于重物比轻物下落快的论断。 (2)观点:物体下落快慢的差异与空气阻力有关,在忽略空气阻力的情况下,所有物体的下落都一样快。 (3)猜想:自由落体运动是一种最简单的变速运动(即匀变速直线运动)。 (4)数学推理:当物体从静止开始运动时,只要物体的位移与所用时间的平方成正比,就可判定这个物体做匀变速直线运动。 (5)间接实验:由于时间测量的困难,把从直接研究自由落体运动,转向研究物体在斜面上的运动。 ①让小球从斜面的不同位置自由滚下,观测小球多次从不同起点滚动的位移与所用时间平方的比值是否保持不变,结果有==。 ②不断加大斜面的倾角,对于每一个特定的倾角,比值仍然保持不变。 (6)合理外推:当倾角为90°(即小球自由下落)时,小球仍做匀变速直线运动。 3.伽利略研究自然规律的科学方法是将数学推理和实验研究相结合的方法。 1.思考判断 (1)物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动。(　×　) (2)只在重力作用下的下落运动就是自由落体运动。(　×　) (3)加速度为g的运动是自由落体运动。(　×　) (4)自由落体运动在任意相等的时间内速度变化量相等。(　√　) (5)地球上任意一点的重力加速度相同。(　×　) 2.思维探究 (1)在空气中,将一张纸片和一石块从同一高度同时释放,哪个下落得快?若把这张纸片团紧成一团,再与石块从同一高度释放,情况会怎样? 答案:石块下落得快;纸团和石块几乎同时着地。 (2)自由落体加速度是恒定的吗? 答案:不是。在同一地点,一切物体的重力加速度都相同。也就是说,在同一地点,一切物体自由下落的快慢都相同。但是,在地球上的不同地方,重力加速度的大小略有不同。在地球表面,重力加速度随纬度的增加而增大,在地球表面的同一地点,重力加速度随高度的增加而减小。 要点一　对自由落体运动的理解 1.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。实际上,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可看作自由落体运动。如在空气中自由下落的石块可看作自由落体运动,空气中羽毛的下落不能看作自由落体运动。 2.自由落体运动的实质 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,它只是匀变速直线运动的特例。 [例1] 下列物体的运动可以看成自由落体的是(　C　) A.秋天树叶从静止开始飘落 B.跳水运动员入水后在水中的运动 C.铅球在空中由静止开始下落 D.炮弹从炮筒中射出后的运动 解析:秋天树叶从静止开始飘落,树叶所受空气阻力不能忽略,不能看成自由落体运动,故A错误;跳水运动员入水后在水中受到水的浮力,不能看成自由落体运动,故B错误;铅球在空中由静止开始下落,铅球所受的空气阻力可以忽略不计,可以看成自由落体运动,故C正确;炮弹从炮筒中射出后,初速度不为零,不能看成自由落体运动,故D错误。 自由落体运动的判断方法 (1)根据条件来判断:物体做自由落体运动的条件是物体的初速度为零且物体只受重力作用(或物体除受重力外也受其他力,但其他力远小于物体受到的重力,可以忽略),两者缺一不可。 (2)根据题目中一些暗示语言来判断:有些题目直接给出诸