第2章 第4节 自由落体运动（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（粤教版2019）

第二章　匀变速直线运动 第四节　自由落体运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 栏目索引 教材知识 梳理 随堂达标 训练 知识方法 探究 教材知识 梳理 下落快 下落慢 重量 不会比 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 静止 零 重力 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 相同 重力加速度 不变 不同 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 0 匀加速直线 重力加速度g gt 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 × × √ × 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 知识方法 探究 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 随堂达标 训练 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第二章　匀变速直线运动 谢谢观看！ 课程内容要求 核心素养提炼 1．了解亚里士多德关于力与运动的主要观点． 2．了解伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法．认识伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步上的重大意义． 1．物理观念：理解自由落体运动的特点和规律；并会运用自由落体运动的特点和规律解答相关问题． 课程内容要求 核心素养提炼 3．通过实验探究自由落体运动，体会基于事实证据和科学推理对不同观点和结论进行质疑、分析和判断的科学研究方法． 4．经历抽象概括和推理的过程，知道物体做自由落体运动的条件． 2．科学思维：通过观察演示实验，概括出自由落体运动的特点，培养学生观察、分析能力． 3．科学探究：培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神． 课程内容要求 核心素养提炼 5．通过实验，探究自由落体运动的规律，了解重力加速度的概念，掌握其大小、方向，知道地球上不同地点的重力加速度可能会不同． 4．科学态度与责任：培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风． eq \a\vs4\al(一、影响物体下落快慢的因素) 1．亚里士多德的观点：重的物体______，轻的物体______．物体下落的快慢由它们的____决定． 2．伽利略的推断：重的物体______轻的物体下落的快． 3．实验探究： (1)将面积相同的硬币和纸片同时从同一高度由静止释放． (2)将两张一样的纸，一张搓成团，另一张铺平，从同一高度同时由静止释放． (3)将一张大纸和一张小纸，小纸搓成团，大纸铺平，从同一高度同时由静止释放． 结论：物体下落快慢与物体的轻重无关． eq \a\vs4\al(二、自由落体运动) 1．定义 物体只在重力作用下从____开始下落的运动． 2．特点 (1)运动特点：初速度等于__的匀加速直线运动． (2)受力特点：只受____作用． [思考] (1)将一个大铁球和一个小铁球同时从斜塔同一高度由静止释放，哪个铁球先落地？ (2)在月球上，铁球与羽毛由同时释放到同时落地．简单解释为什么？ 提示　(1)同时落地． (2)月球表面没有空气，铁球与羽毛都做自由落体运动． eq \a\vs4\al(三、自由落体运动的规律) 1．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____，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫__________． (2)方向：竖直向下． (3)大小：在地球上同一个地点，重力加速度的值固定____，但是在地球上不同的地点，重力加速度的值略有____．在粗略计算中，可以取g＝10 m/s2，如果没有特殊说明，按g＝9.8 m/s2进行计算． 2．自由落体运动的规律 自由落体运动是初速度为__的__________运动，且加速度为____________．自由落体的速度、位移与时间的关系式为：vt＝____，s＝ eq \f(1,2) gt2 [判断] (1)重力加速度的方向总是垂直向下．( ) (2)月球上的重力加速度也是9.8 m/s2.( ) (3)自由落体运动的速度大小与时间成正比．( ) (4)自由落体运动的位移大小与时间成正比．( ) 探究点一　对自由落体运动及自由落体加速度的理解 做下面的小实验并认真观察 ①将一张纸片和一个金属球同时在同一高度释放，如图甲． ②将纸片揉成团和金属球同时在同一高度释放，如图乙． 试结合上述观察，讨论下列问题： (1)纸片和金属球哪个先落地？为什么？ 提示　金属球先落地，因为空气阻力对纸片下落快慢的影响比对金属球下落快慢的影响大． (2)纸团和金属球哪个先落地？为什么？ 提示　纸团和金属球几乎同时落地，因为空气阻力对二者下落快慢的影响差别不是很大． 1．自由落体运动的理解 (1)条件：①初速度为零；②只受重力． (2)运动性质：是初速度v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动． (3)v­t图像：是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，斜率k＝g. [特别提醒]　自由落体运动是一种理想化模型：只有当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体从静止下落才可以当作自由落体运动． 2．自由落体加速度(重力加速度)的理解 (1)方向：总是竖直向下． (2)大小：①在同一地点，重力加速度都相同． ②大小与在地球上的纬度、距地面的高度有关： 与纬度的关系 在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，即赤道处重力加速度最小，两极处重力加速度最大，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．但在不太高的高度内，可认为重力加速度的大小不变 [特别提醒]　(1)重力加速度的方向既不能说是“垂直向下”，也不能说是“指向地心”，只有在赤道或两极时重力加速度的方向才指向地心． (2)物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但不同天体表面的重力加速度不同． 关于自由落体运动的加速度g，下列说法正确的是(　　) A．重的物体g值大 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值在赤道处大于北极处 B　[g值与物体轻重无关，A错误、B正确；g值在地球上不同地方大小不同，在赤道处小于北极处，C、D错误．] [训练1]　关于自由落体运动，以下说法正确的是(　　) A．质量大的物体自由落体时的加速度大 B．从水平飞行着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，可近似看作自由落体运动 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，故A错误；从水平飞行着的飞机上释放的物体，由于惯性具有水平初速度，不是自由落体运动，故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，阻力与重力相比不可忽略，不能认为是自由落体运动，故C错误；从水龙头上滴落的水滴所受空气阻力与重力相比可忽略不计，可认为只受重力作用，故D正确．] 探究点二　自由落体运动的规律 1．匀变速直线运动的基本公式和自由落体运动的基本公式的比较 匀变速直线运动 自由落体运动 速度公式 vt＝v0＋at vt＝gt 匀变速直线运动 自由落体运动 位移公式 s＝v0t＋ eq \f(1,2) at2 s＝ eq \f(1,2) gt2 速度—位移关系式 v eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1()) －v eq \o\al(0\s\up1(2),\s\do1()) ＝2as v eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1())＝2gs [特别提醒]　(1)自由落体运动的运动时间由下落的高度决定． (2)自由落体运动中下落的位移与离地高度是两个不同的概念，处理问题时要注意区分． 2．匀变速直线运动的一切推论公式，如平均速度公式、逐差相等公式、初速度为零的匀变速直线运动的比例式，都适用于自由落体运动． 一物体做自由落体运动，落地时速度是30 m/s(g取10 m/s2).问： (1)物体下落到地面所需时间？ (2)物体开始下落时的高度？ (3)物体在最后1 s内下落的高度？ 解析　(1)由vt＝gt得：t＝ eq \f(vt,g) ＝ eq \f(30,10) s＝3 s (2)方法一　根据v eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1())＝2gh，则下落的高度为： s1＝eq \o\al(t\s\up1(2),\s\do1()) eq \f(v,2g) ＝ eq \f(900,20) m＝45 m. 方法二　s1＝ eq \f(0＋vt,2) ·t＝ eq \f(0＋30,2) ×3 m＝45 m. 方法三　s1＝ eq \f(1,2) gt2＝ eq \f(1,2) ×10×32 m＝45 m. 方法四　v­t图像． s1＝ eq \f(1,2) ×3×30 m＝45 m. (3)物体在前2 s内的位移为： s2＝ eq \f(1,2) gt eq \o\al(2\s\up1(2),\s\do1()) ＝ eq \f(1,2) ×10×4 m＝20 m， 所以最后1 s内的位移： s3＝s1－s2＝45 m－20 m＝25 m. 答案　(1)3 s　(2)45 m　(3)25 m [训练2]　某探险者在野外攀岩时，踩落一小石块，约5 s后听到石块直接落到崖底的声音．探险者离崖底的高度最接近的是(　　) A．25 m　　　B．50 m　　　C．110 m　　　D．150 m C　[小石头落入崖底，其下落规律可以看作自由落体运动，即s＝ eq \f(1,2) gt2，代入数据得s＝ eq \f(1,2) ×9.8×52 m＝122.5 m，考虑声音传回来大约需0.3 s，即下落距离应略小于122.5 m，即选项C正确．] 1．(自由落体运动)在真空中，将苹果和羽毛同时从同一高度由静止释放，下列频闪照片中符合事实的是(　　) C　[由于苹果和羽毛从同一高度同时下落，故任意时刻都在同一高度，且是加速，故频闪间距不断变大，故C正确．] 2．(重力加速度)(多选)关于重力加速度的说法中，正确的是(　　) A．重力加速度g是标量，只有大小没有方向，通常计算中g取9.8 m/s2 B．在地球上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大 C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同 D．在地球上的同一地方，离地面高度越大重力加速度g越小 BCD　[重力加速度是矢量，方向竖直向下，与重力的方向相同．在地球表面，不同的地方，g的大小略有不同，但都在9.8 m/s2左右，故A错误，B正确；在地球表面同一地点，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐变小，故C、D正确．] 3．(自由落体运动规律的应用)质量为m的物体从高为s处自由下落，开始的 eq \f(s,3) 用时为t，则(　　) A．物体落地所用的时间为 eq \r(3) t B．物体落地所用的时间为3t C．物体落地时的速度为6gt D．物体落地时的速度为3gt A　[由题意知， eq \f(s,3) ＝ eq \f(gt2,2) ，解得s＝ eq \f(3gt2,2) ，所以落地所用的时间为 eq \r(3) t，A正确，B错误；由速度公式知，物体落地的速度为 eq \r(3) gt，C、D错误．] 4．(自由落体运动规律的应用)如图所示，测定一个人的反应速度，请甲同学拿着一把长30 cm的直尺，他的手抓在尺的上端处，尺的零刻度端在下，乙同学的手候在尺的零刻度处准备听到口令后就抓住尺子，当甲同学松开直尺，乙同学见到直尺下落，立即用手抓住直尺，另一同学丙也重复乙的做法，现记录乙抓住尺的刻度数据为20 cm和丙同学抓住尺的刻度数据为24 cm，求： (1)乙和丙同学哪个反应速度快？ (2)求出乙同学的反应时间为多少？(重力加速度g取10 m/s2) 解析　(1)当直尺下落时，反应越快，抓住时直尺下落的距离越短，乙同学反应快． (2)直尺下落的位移是：s＝20 cm－0＝20 cm＝0.2 m， 根据公式s＝ eq \f(1,2) gt2 代入数据得t＝ eq \r(\f(2s,g)) ＝ eq \r(\f(2×0.2,10)) s＝0.2 s 答案　(1)乙同学反应快　(2)0.2 s $$