第2章 4 自由落体运动(课件PPT)-【精讲精练】2024-2025学年高中物理必修第一册（人教版2019）

第二章　匀变速直线运动的研究 4　自由落体运动 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 预习案 必备知识·问题导学 01 探究案 关键能力·互动探究 02 知能达标训练 04 提升案 随堂演练·基础落实 03 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 01 预习案 必备知识·问题导学 栏目导航 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 重力 静止 比较小 忽略 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 相同 重力 竖直向下 不同 9.8 10 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 0 匀加速直线 gt 2gx 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 02 探究案 关键能力·互动探究 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 栏目导航 03 提升案 随堂演练·基础落实 栏目导航 第二章　匀变速直线运动的研究 1 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1．观察教材中“一些地点的重力加速度”表格，回答问题： (1)北京的重力加速度是多大？表示什么物理含义？ 答：9.801 m/s2。每经过1 s速度增加9.801 m/s2。 (2)哪个地点的重力加速度最小？哪个地点的重力加速度最大？ 答：赤道。北极。 【概念·规律】 自由落体加速度 定义 在同一地点，一切物体自由下落的加速度都________，这个加速度叫自由落体加速度，也叫________加速度，通常用g表示 方向 ____________ 大小 (1)在地球上不同的地方，g的大小一般是________的(选填“不同”或“相同”)； (2)一般取值：g＝______ m/s2或g＝______ m/s2 三、自由落体运动的规律 1．运动性质：初速度为______的______________运动。 2．规律 (1)速度公式：v＝______。 (2)位移公式：x＝__________。 (3)速度位移公式：v2＝________。 eq \f(1,2)gt2 (1)在空气中自由释放的物体做自由落体运动。(　　) (2)物体在真空中一定做自由落体运动。(　　) (3)自由释放的物体只在重力作用下一定做自由落体运动。(　　) (4)在同一地点，轻重不同的物体自由落体加速度一样大。(　　) (5)自由落体加速度的方向指向地心。(　　) (6)重的物体总是比轻的物体下落得快。(　　) (7)伽利略通过实验的观察与计算，通过推理得到自由落体运动的规律。(　　) (8)物体只在重力作用下的运动是自由落体运动。(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×　(8)× 探究点一　对自由落体运动的理解 1．物体做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．自由落体运动的实质 自由落体运动的实质是初速度为零、加速度a＝g的匀加速直线运动，它是匀变速直线运动的一个特例。 3．自由落体加速度——重力加速度 (1)产生原因：由于地球上的物体受到地球的吸引力而产生的。 (2)大小：与地球上的位置及距地面的高度有关。 (3)方向：竖直向下，除地球的两极外，其他地方的重力加速度的方向并不指向地心。 关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　) A．质量大的物体自由下落时的加速度大 B．雨滴下落的过程是自由落体运动 C．从水平飞行着的飞机上释放的物体将做自由落体运动 D．从二楼阳台由静止释放的石块，可近似看作自由落体运动 [解析]　自由下落的物体的加速度相同，都是重力加速度g，A错误；雨滴下落过程中的空气阻力不能忽略，B错误；从水平飞行着的飞机上释放的物体不是从静止开始下落即初速度不为零，C错误；从二楼阳台由静止释放的石块，重力远大于阻力，可近似看作自由落体运动，D正确。 [答案]　D 1．(多选)下列关于自由落体运动的说法，正确的是(　　) A．在真空条件下，石头将比纸片先落地 B．自由落体运动是初速度为0、加速度大小为g、方向竖直向下的匀加速直线运动 C．离地20 m的高度，物体在赤道落下所用的时间比在北极落下所用的时间长 D．随着高度的增加，重力加速度大小不变 解析　在真空条件下，石头与纸片，都做自由落体运动，它们下落的速度一样快，A错；由自由落体运动的条件知，B对；由于赤道附近的重力加速度小于地球两极处的重力加速度，由h＝eq \f(1,2)gt2得下落同样的高度，在赤道附近用时较长，C对；随着高度的增加，重力加速度减小，D错。 答案　BC 探究点二　自由落体加速度的测量 测量重力加速度的方法 1．打点计时器法 (1)利用如图所示装置，让物体自由下落打出点迹清晰的纸带； (2)对纸带上计数点间的距离x进行测量，利用g＝eq \f(xn－xn－1,T2)求出重力加速度。 2．频闪照相法 频闪照相机可以间隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置，根据匀变速运动的推论Δx＝gT2可求出重力加速度g＝eq \f(Δx,T2)，也可以根据veq \f(t,2)＝eq \x\to(v)＝eq \f(x,t)，求出物体在某两个时刻的速度，由g＝eq \f(v－v0,t)，也可求出重力加速度g。 某同学仿照“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验，利用如图甲所示的装置测量重物做自由落体运动的加速度。 (1)(多选)对该实验装置及操作的要求，下列说法正确的是__________(填写字母序号)。 A．电磁打点计时器应接220 V交流电源 B．打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上 C．开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止 D．操作时，应先放开纸带后接通电源 E．为了便于测量，一定要找到打点计时器打下的第一个点，并选取其以后各连续的点作为计数点 (2)图乙是某同学在实验中得到的一条较为理想的纸带。把开头几个模糊不清的点去掉，比较清晰的某一个点作为计数点1，随后连续的几个点依次标记为点2、3、4。测量出各点间的距离已标在纸带上，已知打点计时器的打点周期为0.02 s。打点计时器打出点2时重物的瞬时速度的值为____________m/s，重物做自由落体运动的加速度的值约为________m/s2。(结果保留3位有效数字) [解析]　(1)电磁打点计时器应接4～6 V交流电源，故A错误；打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上，故B正确；开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止，故C正确；操作时，应先接通电源，再释放纸带，故D错误；为了便于测量，不一定找打出的第一个点，可以从比较清晰的点开始，故E错误。 (2)打出点2时的瞬时速度等于1、3间的平均速度，则 v2＝eq \f(x13,2T)＝eq \f(5.8＋9.6,2×0.02)×10－3 m/s＝0.385 m/s。 根据Δx＝aT2得a＝eq \f(Δx,T2)＝eq \f(3.8×10－3,0.022) m/s2＝9.50 m/s2 。 [答案]　(1)BC　(2)0.385　9.50 探究点三　自由落体运动的规律 由于自由落体运动是v0＝0、a＝g的匀加速直线运动，故初速度为零的匀加速直线运动的公式及匀变速直线运动的相关推论式对自由落体运动都适用。 一物体做自由落体运动，落地时速度是30 m/s(g取10 m/s2)。求： (1)它下落到地面所需时间； (2)它开始下落时的高度； (3)它在最后1 s内下落的高度。 [提示]　一题多解eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1( 法一,法二,法三,法四)) [解析]　(1)由v＝gt得t＝eq \f(v,g)＝eq \f(30,10) s＝3 s。 (2)法一　根据v2＝2gh，则下落的高度为 h＝eq \f(v2,2g)＝eq \f(900,20) m＝45 m。 法二　h＝eq \f(0＋v,2)·t＝eq \f(0＋30,2)×3 m＝45 m。 法三　h＝eq \f(1,2)gt2＝eq \f(1,2)×10×32 m＝45 m。 法四　利用v­t图像。 h＝eq \f(1,2)×3×30 m＝45 m。 (3)物体在前2 s内的位移为 x＝eq \f(1,2) gt22＝eq \f(1,2)×10×4 m＝20 m 所以最后1 s内的位移：x′＝h－x＝45 m－20 m＝25 m。 [答案]　(1)3 s　(2)45 m　(3)25 m 　在例题中，若物体从某一高度自由下落，经3 s着地，g＝10 m/s2，则下列说法正确的是(　　) A．落地速度大小为20 m/s B．最后1 s的位移为20 m C．物体初始位置的高度为30 m D．全程平均速度大小为15 m/s 答案　D 　(多选)在例题中，若物体从离地面45 m高处做自由落体运动(g取10 m/s2)，则下列说法正确的是(　　) A．物体运动3 s后落地 B．物体落地时的速度大小为30 m/s C．物体在整个下落过程中的平均速度为20 m/s D．物体在落地前最后1 s内的位移为25 m 答案　ABD 2．(教材本节练习与应用第4题变式)有一架曝光时间T＝0.01 s的照相机，拍摄石子在空中自由下落的照片如图所示。由于石子的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知每块砖的平均厚度d＝6 cm，重力加速度g取10 m/s2，请估算： (1)图中此时石子的速度v； (2)石子在曝光前t＝1 s内的平均速度eq \o(v,\s\up6(－))； (3)石子开始下落的位置距离地面的高度h。 解析　(1)瞬时速度近似等于平均速度v＝eq \f(2d,T)，v＝12 m/s。 (2)曝光前1 s内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度 eq \o(v,\s\up6(－))＝v－geq \f(t,2)，eq \o(v,\s\up6(－))＝7 m/s。 (3)自由落体运动v2＝2gh1，h1＝7.2 m 石子开始下落的位置距离地面的高度h＝h1＋8d＝7.68 m。 答案　(1)12 m/s　(2)7 m/s　(3)7.68 m 1．(多选)关于自由落体运动及重力加速度的说法，正确的是(　　) A．竖直向下的运动一定是自由落体运动 B．熟透的苹果从树枝开始下落的运动可被视为自由落体运动 C．同一地点，轻重物体的g值一样大 D．g值在赤道处大于在北极处 解析　物体做自由落体运动的条件是初速度为零且只受重力作用，A错；熟透的苹果在下落过程中虽受空气阻力作用，但该阻力远小于它的重力，可以忽略该阻力，故可将该过程视为自由落体运动，B对；同一地点，重力加速度都相同，与质量无关，C对；赤道处g值小于北极处，D错。 答案　BC 2．(教材本节练习与应用第5题变式)如图所示是小球自由下落时的频闪照片示意图(图片距离单位为：cm)，频闪仪每隔0.04 s闪光一次，根据小球的频闪照片示意图，以下结论正确的是(　　) A．A位置是小球的释放位置 B．小球加速度越来越大 C．小球在E点的瞬时速度大小是1.50 m/s D．DF过程的平均速度比E点速度大 解析　自由落体运动是加速度为g的匀加速直线运动，从开始计时起，相等时间间隔内，发生的位移之比1∶3∶5∶…∶(2n－1)，由题图可知相邻相等时间内小球位移之比接近1∶3∶5∶7∶9，可知A位置是小球的释放位置，加速度不变，故A正确，B错误；小球在E点的瞬时速度v＝eq \f(xDF,2T)＝eq \f(19.6－7.1×10－2,2×0.04) m/s＝1.56 m/s，C错误；因E点是DF点的中间时刻，则DF过程的平均速度等于E点速度，D错误。 答案　A 3．一物体从H高处自由下落，经时间t落地，则当它下落eq \f(t,2)时，离地的高度为(　　) A.eq \f(H,2)　　　　　　　　 B．eq \f(H,4) C.eq \f(3H,4) D．eq \f(3H,2) 解析　法一　根据h＝eq \f(1,2)gt2，下落高度与时间的平方成正比，所以下落eq \f(t,2)时，下落高度为eq \f(H,4)，离地高度为eq \f(3H,4)。 法二　把下落的时间平均分成两段，则这两段内的位移之比是1∶3，所以当物体下落eq \f(t,2)时，离地高度h＝eq \f(3,1＋3)H＝eq \f(3H,4)。 答案　C 4．(多选)如图大致地表示了伽利略探究自由落体运动的实验和思维过程，对于此过程的分析，以下说法正确的是(　　) A．其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得出的结论 B．其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得出的结论 C．运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显 D．运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显 答案　AC $$