2.4 自由落体运动（学生用书）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

物理 必修 第一册 课堂学案 第4节 自由落体运动 答案精解P [学习目标]1.知道物体做自由落体运动的条件,知道自由落体加速度的大小和方向(物理观 念).2.掌握自由落体运动规律,并能解决相关实际问题(科学思维).3.会通过实验探究自由落体运动 的规律,测量自由落体加速度(科学探究). 课前 教材预案 l教材梳理lI 3.自由落体运动的速度、位移与时间的关系式 知识点自由落体运动 作用下从 H |自主检测I 1.定义:物体只在 始下落的运动 1.判断下列说法的正误 2.物体的下落可看作自由落体运动的条件:空气 (1)重的物体总是比轻的物体下落得快 阻力的作用 .可以 ) 知识点2自由落体加速度 (2)在空气中由静止释放的物体都做自由落体 运动. 1. 1.定义:在同一地点,一切物体自由下落的加速 ) 度都 ,这个加速度叫作自由落体加速 (3)自由落体加速度的方向垂直地面向下 . ,通常用g表示 度,也叫作 ) 2.方向: (4)在同一地点,轻重不同的物体的g值一 3.大小 样大. ( (1)在地球表面,g值随伟度的增大而逐渐 2.在同一地点,质量为2n的物体A从高h处自 (2)一般取值:g一 由下落,质量为n的物体B从高处自由下 知识点自由落体运动规律 落,不计空气阻力,则A、B两物体下落的加速 1.自由落体运动的性质:自由落体运动是初速度 度之比为 的 运动. 为 ;下落时间之比为:t一 2.匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用 ;落地前瞬间的速度之比为u:v二 于自由落体运动 课堂 深度探究 考点对自由落体运动的理解 知识拓展 1.自由落体运动的条件 【情境导学】如图所示,在有空气的玻 (1)从静止开始下落; 璃管中,金属片比羽毛下落得快, (2)下落过程中只受重力 在抽掉空气的玻璃管中,金属片 2.自由落体运动是一种理想化的运动模型,实际 和羽毛下落快慢相同,那么为什 物体在空中下落时只有空气阻力远小于重力 么物体下落快慢相同? 空气阻力可以忽略,物体的运动可看成自由落 体运动. 【例题1】下列关于自由落体运动的说法正确 的是 f ) A.物体从静止开始下落的运动就叫自由落体 运动 .38. 第二章 匀变速直线运动的研穷 B.物体竖直下落的运动就叫自由落体运动 (1)小球落到地面需要的时间 C.物体只在重力作用下的运动就叫自由落体 (2)开始下落后第1s内的位移大小和最后1s 运动 内的位移大小; D.物体只在重力作用下,由静止开始下落的 (3)下落时间为总时间一半时的位移大小 运动叫自由落体运动 思维导引:应用自由落体运动的规律求解所 思维导引:自由落体运动是一种理想化模型, 求的物理量. 需要满足特定的条件,①从静止开始运动:② 只受重力作用。 【变式1】(多选)如图所示,一个苹果和一片树叶 同时从同一高度下落,下列说法正确的是 ( , A.树叶和苹果下落得一样快,因为二者都做 自由落体运动 【变式2】一个物体从H高处自由下落,经过最后 B.树叶下落得慢,因为树叶受到的空气阻力 200m所用的时间为4s,g取10m/s,空气 的影响比苹果的更大些 阻力忽略不计,求: C.苹果的运动可以近似地视为自由落体运动 (1)物体下落的总时间T与高度H; D.树叶和苹果落地时的速度大小一定相等 (2)物体下落一半时间时的速度 考点2 自由落体运动规律的应用 (3)物体落地时的速度 知识拓展 1.运动性质:初速度v一0、加速度a一g的匀加 速直线运动 2.v二/图像是一条过原点的倾斜直线(如图所 示),斜率-g. ## 3.自由落体运动的基本公式 匀变速直线运动规律 自由落体运动规律 考点用落体法测量重力加速度 (vb十af 1。=0 [一gf 一知识拓展 x-ot+,at* -g 2 1.实验器材 匀变速直线运动的一切推论公式,如速度位移 打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台 公式、平均速度公式、位移差公式、初速度为零 I个质量不同的重物、夹子、交流电源、毫来刻 的匀变速直线运动的比例式,都适用于自由落 度尺. 体运动. 2.探穷过程 【例题2】从离地面500m处自由落下一个小球, (1)如图所示,将打点计时器坚直固定在铁架 不计空气阻力,g取10m/s,求; 台上,连接好电路 .39. 物理 必修 第一册 课堂学案 (2)图丙是采用较合理的装置并按正确的实 打点 纸带 计时器 验步骤进行实验打出的一条纸带,其中打出 的第一个点标为1,后面依次打下的一系列点 班夹子 迹分别标为2、3、4、5、..,经测量,第15至第 接电-重物 17点间的距离为11.70cm,第1至第16点间 距离为43.88cm,则打下第16个点时,重物 下落的速度大小为。 m/s,测出的重力 加速度值为g一 m/s.(结果保留三 (2)使纸带穿过两个限位孔,下端用夹子夹住 位有效数字) 连到重物上,让重物靠近打点计时器 思维导引:从是否能保证v一0考查装置是 (3)用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态 否合适;应用处理纸带数据的方法求重力加 启动打点计时器,放开纸带让重物自由下落 速度. 打点计时器就在纸带上打下一系列的点,重较 【变式3】如图甲所示,将打点计时器固定在铁架 落地后立刻关闭电源. 台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落 (4)改变重物的质量,重复几次上面的实验,选 利用此装置可以测得自由落体加速度 取一条点迹清晰的纸带进行处理 打点把 3.数据处理 铁夹。 (1)用刻度尺测量打点计时器在纸带上打出的 110 点之间的距离 接电物 二1 (2)用-求出各点的速度,作-1 2T 图像,图像应为一条过原点的倾斜直线。 (3)根据v二图像的斜率求加速度或根据 甲 △x-aT*}计算加速度 (1)所需器材有;电磁打点计时器、纸带、复写 4.实验结论 纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还 自由落体运动是初速度为零、加速度恒定(约 需 (填字母代号). 为9.8m/s{,与物体的质量无关)的匀加速直 A.直流电源 B.天平及磕码 线运动. C.8V交变电源 D.毫米刻度尺 【例题3】如图所示,图中甲、乙两图都是使用电 (2)已知电磁打点计时器的工作频率为50H 磁打点计时器测量重力加速度g的装置示意 实验中得到的一条纸带如图乙所示,A、B、C 图,已知该打点计时器的打点频率为50Hz D、E是打点计时器连续打出的点,图中四个 数据中不符合有效数字要求的一组数据应改 纸器 为 行来 { cm;在打下点D时重物的速度大 小为 m/s.重物的加速度大小头 行平。 一夫了 m/s.该实验中测得的自由落体加 重短 21 #去)7 速度的值偏小,其主要原因是 20O#)# 。 1 -4.30 (1)甲、乙两图相比较, 图所示的装 -7.1 二10.32- 置更合理. .40. 第二章 匀变速直线运动的研穷 课末 随堂演练 1.(对自由落体运动的理解)关于自由落体运动, 速度相同,这个加速度就是当地的自由落体 下列说法正确的是 ( __→ 加速度 A.只有重的物体才能发生自由落体运动 C.北京的自由落体加速度比广东的稍小 B. 自由落体运动就是物体沿竖直方向下落的 D.以上说法都不对 运动 3.(自由落体运动规律的应用)一小球从距地面 C. 自由落体运动是物体只在重力作用下从静 某一高度处自由下落,落地时速度大小为 止开始下落的运动 20m/s,不计空气阻力,自由落体加速度g取 D.在有空气阻力时,只要空气阻力不变,物体 ( 10m/s{,则下列说法正确的是 ) 仍可做自由落体运动 A.小球落地时间为1s 2.(重力加速度)关于自由落体加速度,下列说法 B.小球开始下落时距离地面的高度为10m 正确的是 ( ) C.小球在下落过程中的平均速度大小为20m/s A.物体的质量越大,下落时加速度越大 D.小球在下落的最后1s内的位移大小为15m B.在同一高度同时由静止释放一大一小两个 反情提示 金属球,二者同时着地,说明二者运动的加 完成P课时作业(十) 培优课二 自由落体与竖直上抛运动 答案精解P. [学习目标]1.能够灵活运用自由落体规律解决滴水、物体过窗等复杂问题(科学思维).2.知道 什么是竖直上抛运动,理解竖直上抛运动是匀变速直线运动(物理观念).3.会分析竖直上抛运动的运 动规律,会利用分段法或全程法求解竖直上抛运动的有关问题(科学思维) 深度探究 考点自由落体规律的应用 匀变速直线运动 自由落体运动 的_般规律 规律 1.自由落体运动的基本公式 位移与速度 (1)速度-时间关系:v-gt 一-2x -2gx 的关系 △r-aT*} 推论 △r-gT (3)速度一位移关系:一2gx. 3.自由落体运动是匀变速直线运动的特例,所以 2.匀变速直线运动与自由落体运动的规律比较 匀变速直线运动的所有规律和推论仍适用于 自由落体运动,如平均速度公式、逐差相等公 匀变速直线运动 自由落体运动 的一般规律 规律 式,初速度为零的句变速直线运动的比例结 论等。 速度公式 一十at -gt 【例题1】本杆长5m,上端固定在屋檐处竖直是 _ 一} 平均速度公式 挂,由静止放开后让其自由下落(不计空气阻 -71f 力),木杆通过屋檐正下方20m处的窗子,窗 位移公式 子高为5m,g取10m/s,求; .41.第4节自由落体运动 [例题3]解析(1)甲图更合理，因为用夹子固定纸带上端，可以 避免由于手的抖动造成纸带上的第一个点迹被拖长或位置 课前·教材预率 不能确定，也便于将电源纸带调整到竖直方向， 【教材梳理】 x_0.117 (2)打下第16个点时的速度Q.01 m/≈293m/s, 知识点1 1.重力静止 2.93 故重力加逵度g=苏-2x0.4388m/s=9.78m/s. 2.比较小忽略 知识点2 案(1)甲(2)2.939.78 1.相同重力加速度 [变式3]解析(1)电磁打点计时器需接8V交变电源：自由落 2.竖直向下 体加速度与物体的质量无关，所以不需要天平和陆码：计算 3.(1)增大(2)9.8m/s210m/s2 速度需要测量相邻计数点间的距离，需要毫来刻度尺，选项 知识点3 A,B错误，C、D正确. 1.0匀加速直线 (2)用毫米刻度尺测量长度，测量结果要求估读到最小刻度的 1 下一位，这四个数据中不符合有效数字要求的是2.0cm,应改 3.2g 为2.O0mA,B,C,D,E是打，点计时器连续打出的，点，因此相 【自主检测】 邻两，点之间的时间间隔为T一0.02s:根据匀变速直线运动某 1.(1)×(2)×(3)×(4)/ 段时间中间时刻的速度等于该时间段的平均速度求出D点速 2.1:12:12:1 课堂·深度探究 度为w一器-010m/1.83m/人：报基连送 0.04 【情境导学】 法有a=x=01032-00439-0.043型m/S= 答案因为没有空气阻力。 47 4×0.02 [例题门D解析对自由落体运动定义的理解，需要特别注意 9625m/s2,由于重物下落的过程中不可避免地存在摩擦 两点：其一，物体只受重力，如物体下落时空气阻力不能忽 力及空气阻力，因此所测自由落体加速度的值比实际值 要小 略，就不叫自由落体运动：其二，从静止开始，如果有一定的 初速度下落，也不能叫自由落体运动，这两个条件缺一不 答率(1)CD(2)2.001.4839.625实验中存在摩擦 可，选项D正确 力及空气阻力 [变式1门BC解析由于苹果所受的空气阻力比自身重力小得 课末·随堂演练 多，可以忽略不计，因此苹果的运动可以看成自由落体运 L,C解析物体做自由落体运动需要两个条件：①初速度为 动：而树叶所受的空气阻力与自身重力相羞不多，不能忽 零，②只受重力，选项C正确，A、B、D错误. 略，因此树叶的运动不能看成自由落体运动，选项B、C 2.B解析自由落体运动是忽略空气阻力的运动，无论质量大 正确。 小，下落时加速度都是g,选项A错误；在同一高度释放的金 属球受到的空气阻力远小于金属球的重力，金属球做自由落 [例题2]解扬()小球微自由落体运动，根据x=之g, 体运动，故金属球运动的加速度为当地的自由落体加速度， 可得=√g /2×500 选项B正确，D错误：北京的自由落体加速度比广东的大，选 10 8=10 项C错误。 (2)第1s内的往移五=2g=号×10X1m=5m, D图霸小球落地时间为1一是-器。=2，选项A错汉 前9s内的位移西=专g6=号×10X9°m=405m. 小球开始下落时距离地面的高度为A一装一20m…选项B错 最后1s内的位移△x-x-x=500m-405m=95m 误；小球在下落过程中的平均速度大小为0=么=10m/s, (3M==5s 选项C错误；小球在下落的最后1s内的位移大小为方 位移=2g=2×10Xm=125m 1 h-2g-(20-号×10×1）m=15m,选项D正确。 答案(1)10s(2)5m95m(3)125m [变式2】匠损1)由题意知H=号gT,① 培优课二自由落体与竖直上抛运动 课堂·深度探究 物体在最后4s前下落的高度A=之g(T-0,② [例题1门解析(1)木杆由静止开始做自由落体运动，木杆下端 则H-h=200m,③ 联立①②③解得T=7s,H=245m 到达窗子上瑞用时由上=之上，得1上=√ (2)因下落总时间T=75,故下落一半时间时的速度 /2×15 8=3s, y=g,号=10X号ms=5m 10 木杆上端到达窗子上端用时生一入 2×20 (3)因总高度H=245m,由子=2gH知，物体落地时速度 10 s=25 v=√2X10X245m/s=70m/s 则木杆通过窗子上端所用时间=1上上一tr上=(2一√③)s, 俗累(1)78245m(2)35m/s(3)70m/s (2)木杆的上端到达窗子的下端用时为 194·