第2章 4 自由落体运动（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高一物理必修第一册高中同步学案（人教版）

第二章　匀变速直线运动的研究 4　自由落体运动 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 目录 contents Part 01 梳理教材 夯实基础 Part 02 探究重点 提升素养 Part 04 课时作业 Part 03 随堂演练 逐点落实 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 梳理教材 夯实基础 返回导航 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 静止 零 重力 比较小 忽略 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 相同 重力加速度 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 gt 2gx 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 探究重点 提升素养 返回导航 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 随堂演练 逐点落实 返回导航 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 课时作业（七） 点击进入 word 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 谢谢观看 第二章　匀变速直线运动的研究 返回导航 1 学科素养与目标要求 物理观念 1．知道物体做自由落体运动的条件，知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 2．掌握自由落体加速度。 科学思维 能够运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题。 科学探究 会通过实验探究自由落体运动的规律，会利用打点计时器测量自由落体加速度。 一、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。 3．物体的下落可看作自由落体运动的条件：空气阻力的作用_________，可以________。 二、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________，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫______________。 2．方向 竖直向下。 3．大小 在地球表面不同的地点，重力加速度的大小一般是不同的。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。 三、自由落体运动的规律 自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，把v0＝0和a＝g代入匀变速直线运动的公式可得 (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．判断下列说法的正误。 (1)物体从静止下落的运动是自由落体运动。(　　) (2)只在重力作用下的运动是自由落体运动。(　　) (3)空气中从静止释放的铁球的运动可以看作自由落体运动。(　　) (4)重力加速度的方向总是垂直向下的。(　　) (5)赤道上的重力加速度比两极点的大。(　　) (6)重力加速度的大小与物体的质量无关。(　　) 【答案】　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√ 2．一物体从塔顶做自由落体运动，经过3 s落地，取g＝10 m/s2，则物体落地时的速度多大？塔高是多少？ 【答案】　30　45 一、自由落体运动与自由落体加速度 1．自由落体运动 (1)自由落体运动是一种理想模型。当自由下落的物体所受的空气阻力远小于重力时，物体的运动才可以视为自由落体运动。如空气中石块的下落可以看做自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看做自由落体运动。 (2)物体做自由落体运动的条件：①初速度为零；②只受重力。 (3)运动特点：初速度为零，加速度为重力加速度g的匀加速直线运动。是匀变速直线运动的特例。 运动图像：自由落体运动的v­t图像是一条过原点的倾斜直线，斜率k＝g。 2．对重力加速度的理解 (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，在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，在赤道处重力加速度最小，在两极处重力加速度最大，但差别很小。在地面上的同一地点，随高度的增加，重力加速度减小，在一般的高度内，可认为重力加速度的大小不变。 (3)方向：竖直向下。由于地球是一个球体，所以各处的重力加速度的方向是不同的。 　(多选)关于自由落体运动，下列说法错误的是(　　 ) A．物体竖直向下的匀加速运动一定是自由落体运动 B．自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动 C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动 D．当空气阻力的作用比较小、可以忽略不计时，物体的下落可视为自由落体运动 【解析】　自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动，物体做自由落体运动时仅受重力作用，当空气阻力的作用比较小、可以忽略不计时，物体由静止开始的下落可视为自由落体运动。BC正确，AD错误。 【答案】　AD 　(对重力加速度的理解)(多选)下列关于重力加速度的说法正确的是(　　) 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．在地球上同一地点同一高度，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 【解析】　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，选项A错误，选项B正确；在地球表面同一地点同一高度，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐减小，选项C、D正确。 【答案】　BCD 二、自由落体运动的规律 1．自由落体运动的基本公式 匀变速直线运动规律eq \o(——→,\s\up17(特例))自由落体运动规律 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(v＝v0＋at,x＝v0t＋\f(1,2)at2,v2－v\o\al(2,0)＝2ax)) eq \o(———→,\s\up17(v0＝0),\s\do15(a＝g)) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(v＝gt,h＝\f(1,2)gt2,v2＝2gh)) 2．匀变速直线运动的一切推论公式，如平均速度公式、位移差公式、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。 　如图所示，悬挂的直杆AB长为a，在B端以下h处有一长为b的无底圆柱筒CD，若将悬线剪断，问： (1)直杆下端B穿过圆柱筒的时间是多少？ (2)整个直杆AB穿过圆柱筒的时间是多少？ 【答案】　(1) eq \r(\f(2h＋b,g))－eq \r(\f(2h,g)) (2) eq \r(\f(2a＋h＋b,g))－eq \r(\f(2h,g)) 【解析】　(1)直杆下端B穿过圆柱筒，即从B下落到C点(自由下落h)起到B下落到D点(自由下落h＋b)止。 由x＝eq \f(1,2)gt2得t＝eq \r(\f(2x,g))。 则B下落到C点所需时间为t1＝eq \r(\f(2h,g))， B下落到D点所需时间t2＝eq \r(\f(2h＋b,g))。 则直杆下端B穿过圆柱筒的时间是Δt1＝t2－t1＝eq \r(\f(2h＋b,g))－eq \r(\f(2h,g))。 (2)整个直杆AB穿过圆柱筒，从B下落到C点(自由下落h)起到A下落到D点(自由下落h＋a＋b)止。 A下落到D点所需时间t3＝eq \r(\f(2a＋h＋b,g))。 则整个直杆AB穿过圆柱筒的时间 Δt3＝t3－t1＝eq \r(\f(2a＋h＋b,g))－eq \r(\f(2h,g)) 一物体从离地面45 m高处做自由落体运动(g取10 m/s2)，则下列选项中不正确的是(　　 ) 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．物体在落地前最后1 s内的位移为25 m D．物体在整个下落过程中的平均速度为20 m/s　　 【解析】　物体做自由落体运动，根据h＝eq \f(1,2)gt2，解得t＝eq \r(\f(2h,g))＝3 s，故物体运动3 s后落地，故A正确，不符合题意；物体落地时的速度v＝gt＝10×3 m/s＝30 m/s，故B正确，不符合题意；物体在前2 s内的位移h′＝eq \f(1,2)gteq \o\al(2,2)＝eq \f(1,2)×10×22 m＝20 m，故物体在落地前最后1 s内的位移Δh＝h－h′＝45 m－20 m＝25 m，故C正确，不符合题意；物体在整个下落过程中的平均速度eq \o(v,\s\up6(－))＝eq \f(h,t)＝eq \f(45,3)m/s＝15m/s，故D错误，符合题意。 【答案】　D 三、自由落体运动的实验探究 (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Δx是否为恒量，可判断自由落体运动是否为匀变速直线运动。并且可以根据匀变速运动的推论Δx＝gT2求出重力加速度g＝eq \f(Δx,T2)等。也可以根据veq \f(t,2)＝eq \x\to(v)＝eq \f(x,t)，求出物体在某一时刻的速度，则由v＝v0＋gt，也可求出重力加速度g。 (3)滴水法 如图所示，让水滴自水龙头滴下，在水龙头正下方放一个盘，调节水龙头，让水一滴一滴地滴下，并调节到使第一滴水碰到盘的瞬间，第二滴水正好从水龙头口开始下落，并且能依次持续下去。用刻度尺测出水龙头口距盘面的高度h，再测出每滴水下落的时间T，其方法是：当听到某一滴水滴落在盘上的同时，开启秒表开始计时，之后每落下一滴水依次数1、2、3…，当数到n时按下秒表停止计时，读出秒表时间t，则每一滴水滴下落的时间为T＝eq \f(t,n)，由h＝eq \f(1,2)gT2得g＝eq \f(2h,T2)＝eq \f(2n2h,t2)。 由于h＝eq \f(1,2)gt2，则h∝t2，因此先画出h­t2图像，利用图线的斜率来求重力加速度更准确。 　某实验小组利用如图甲所示的实验装置测量学校所在地的重力加速度。某同学打出一条较为理想的纸带如图乙，把开始模糊不清的点去掉，把清晰的第一个点计为1，随后连续的几个点依次标记为点2、3、4。 测量出的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。 甲 乙 (1)为完成此实验，除了图甲中已有的器材外，还需要的实验器材有________。(填选项字母) A．刻度尺 B．秒表 C．220 V的交流电源 D．4～6 V的交流电源 (2)打点2时重物的瞬时速度为_______m/s，学校所在地的重力加速度约为______m/s2(本题计算结果保留3位有效数字)。 【答案】　(1)AD　(2)0.385　9.50 【解析】　(1)实验中需要测量计数点之间的距离，即需要刻度尺，故A正确；实验的过程中打点计时器可记录重物运动的时间，所以不需要秒表，故B错误；电磁打点计时器使用4～6 V的交流电源，故C错误，D正确。 (2)打点2时重物的瞬时速度v2＝eq \f(x13,2T)＝eq \f(5.8＋9.6×10－3,2×0.02)m/s＝0.385 m/s，根据推论Δx＝aT2得重力加速度g＝eq \f(x3－x1,2T2)＝eq \f(13.4－5.8×10－3,2×0.022)m/s2＝9.50 m/s2。 1．(对自由落体运动的理解)踢毽子是我国民间的一项传统体育游戏，被人们誉为“生命的蝴蝶”。近年来，踢毽子成为全民健身的活动之一，毽子由羽毛和铜钱组成，在下落时总是铜钱在下、羽毛在上，如图所示，对此分析正确的是(　　) A．铜钱重，所以总是铜钱在下、羽毛在上 B．如果没有空气阻力，也总是出现铜钱在下、羽毛在上的现象 C．因为空气阻力的存在，所以总是铜钱在下、羽毛在上 D．毽子的自由下落是自由落体运动 【答案】　C 2．(自由落体加速度)(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 3．(自由落体运动规律的应用)质量为m的物体从高为h处自由下落，开始的eq \f(h,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 【解析】　由题意知，eq \f(h,3)＝eq \f(gt2,2)，解得h＝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。 【答案】　A 4．(自由落体运动规律的应用)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】　解法一　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)。 解法二　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(3,4)H。 【答案】　C 5．(自由落体运动规律的应用)从离地面500 m处自由落下一个小球，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，求： (1)小球落到地面需要的时间； (2)开始下落后第1 s内的位移大小和最后1 s内的位移大小； (3)下落时间为总时间一半时的位移大小。 【答案】　(1)10 s　(2)5 m　95 m　(3)125 m 【解析】　(1)小球做自由落体运动，根据h＝eq \f(1,2)gt2可得 t＝eq \r(\f(2h,g))＝eq \r(\f(2×500,10))s＝10 s。 (2)第1 s内的位移h1＝eq \f(1,2)gteq \o\al(2,1)＝eq \f(1,2)×10×12 m＝5 m 前9 s内的位移h9＝eq \f(1,2)gteq \o\al(2,9)＝eq \f(1,2)×10×92 m＝405 m 最后1 s内的位移Δh＝h－h9＝500 m－405 m＝95 m。 (3)t′＝eq \f(t,2)＝5 s 位移h5＝eq \f(1,2)gt′2＝eq \f(1,2)×10×52 m＝125 m。 $$