第2章 第5节 自由落体运动-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019）

第5节　自由落体运动

【核心素养目标】

一、自由落体运动的特点

1．实验探究——牛顿管实验

(1)当玻璃管内有空气时，纸片比硬币下落慢得多。

(2)抽去玻璃管内部分空气，还是纸片比硬币下落得慢，但落地时间相差变小。

(3)继续抽取玻璃管内的空气，使其接近真空，纸片与硬币下落的快慢几乎一样。

2．自由落体运动

二、自由落体运动的加速度

1．自由落体加速度

(1)定义：物体自由下落时具有源于物体所受的重力作用的加速度，也称为重力加速度，用字母g表示。

(2)方向：地球上重力加速度的方向总是竖直向下。

(3)大小

①在地球上同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同。

②一般的计算中，g通常取9.8_m/s2，在估算时，g还可以取10_m/s2。

③随着纬度升高，重力加速度增大，而同一地区高度越大，重力加速度越小，但变化都不大。

2．自由落体运动的公式

(1)自由落体的特点：v0＝0，a＝g。

(2)速度公式：vt＝gt。

(3)位移公式：h＝gt2。

三、自由落体运动规律探索的回眸

1．伽利略的贡献

(1)从逻辑推理上否定了亚里士多德关于重物体下落得快、轻物体下落得慢的论断。

(2)提出了“自由落体运动是一种最简单的变速运动——匀变速直线运动”的猜想。

(3)在当时的实验条件下测量短时间是有困难的，伽利略采用了间接验证的方法：运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速直线运动应有s∝t2。

2．斜面实验

1．判断正误

(1)从静止开始下落的运动都可看成自由落体运动。(×)

(2)钢球在空中由静止开始自由下落可看成自由落体运动。(√)

(3)质量大的物体下落时一定能看成自由落体运动。(×)

(4)物体只在重力作用下的下落运动就是自由落体运动。(×)

(5)自由落体运动是匀加速直线运动。(√)

(6)在同一地点，质量不同的物体，重力加速度不相同。(×)

2．链接实景

在著名的比萨斜塔实验中，轻重不同的两个小球为什么能同时落地？

提示：　忽略空气阻力的影响下，两球自由下落的加速度相同。

 

知识点一　对自由落体运动的理解

如图所示，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，金属片和羽毛下落快慢相同。讨论下列问题：

(1)为什么物体下落快慢相同？

(2)空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体运动？

提示：(1)因为没有空气阻力

(2)空气的阻力作用可以忽略

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)如果空气阻力的作用比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似看做自由落体运动。如在空气中自由下落的石块的运动可看做自由落体运动。

2．自由落体运动的实质

初速度为零，加速度a＝g的匀加速直线运动。

3．运动图像

自由落体运动的v ­t图像是一条过原点的倾斜直线，斜率k＝g。

[特别提醒]　物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但下落的加速度与在地球表面下落的加速度不同。

关于自由落体运动，下列说法中正确的是(　　)

A．质量大的物体自由下落时的加速度大

B．从水平飞行的飞机上释放的物体将做自由落体运动

C．雨滴下落的过程是自由落体运动

D．从水龙头上滴落的水滴的下落过程，可以近似看成自由落体运动

D　[所有物体在同一地点的重力加速度相等，与物体质量大小无关，选项A错误；从水平飞行的飞机上释放的物体，具有水平初速度，不是自由落体运动，选项B错误；雨滴下落过程所受空气阻力与速度大小有关，速度增大时阻力增大，雨滴速度增大到一定值时，