5 自由落体运动（导学案）物理教科版2019必修第一册

第5节 自由落体运动 1.物理观念：理解自由落体运动的特点和规律。会运用自由落体运动的特点和规律解答相关问题。 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，提高观察、分析能力。 3.科学探究：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。 4.科学态度与责任：养成严谨的科学态度和实事求是的科学作风。 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(重点)。 2.能够通过实验判断自由落体的运动性质(重点)。 3.能够运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题(重难点)。 【知识回顾】 第4节 匀变速直线运动规律的应用 一、飞机跑道的长度 匀变速直线运动规律： ； ； ； 二、飞机刹车系统的要求 三、子弹在枪管内的运动时间 【自主预习】 第5节 自由落体运动 一、自由落体运动 1.定义：物体只在 作用下从 开始下落的运动。 2.特点 (1)运动特点：初速度等于 。 (2)受力特点：只受 作用。 二、伽利略对落体运动规律的探究 科学思维习惯：问题→猜想→推理→实验验证→合理外推→结论。 三、自由落体运动的规律 匀变速直线运动规律自由落体运动规律 四、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，也叫作重力加速度，通常用g表示。 2.方向： 。 3.大小：一般取值g＝ 或g＝ 。 4.自由落体运动规律 思考与讨论1 一、自由落体运动 例 下列关于自由落体运动的说法正确的是(　　) A.自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动 B.从竖直上升的热气球吊篮中掉下的物体的运动是自由落体运动 C.在空气中下落的雪花的运动是自由落体运动 D.只在重力作用下的运动必定是自由落体运动 思考与讨论2 二、伽利略对落体运动规律的探究 1.物体做自由落体运动的过程中做什么运动？ 2.伽利略所采用的科学思维习惯是什么？ 思考与讨论3 三、自由落体运动的规律 匀变速直线运动规律自由落体运动规律 思考与讨论4 四、自由落体加速度 例 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)它从开始下落到地面所需时间； (2)它开始下落时离地面的高度； (3)它在最后1 s内下落的高度。 课堂小结： 本节通过对自由落体运动的研究,学生既了解了一种具体的运动,又巩固了匀变速直线运动的规律,也加强了课本知识与实际生活的联系。通过对物理问题的基本思路和科学方法的学习，为今后研究“平抛物体的运动”打下了良好的基础。 1.关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　) A.只有质量很小的物体在空中下落的运动才可看成自由落体运动 B.在自由落体运动过程中，不同质量的物体运动规律相同 C.雨滴下落的过程是自由落体运动 D.从水平飞行着的飞机上释放的物体将做自由落体运动 2.(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 B.在地球上的不同地方，g的大小一般是不同的，但差别不大 C.在地球上同一地点，轻石块与重石块做自由落体运动的加速度是相同的 D.纬度越低的地方，重力加速度g值越小 3.(多选)下图中可以表示物体做自由落体运动的是(　　) 4.在女子单人10米跳台比赛中，某运动员在跳台上倒立静止，然后下落，前5 m完成技术动作，随后5 m完成姿态调整。假设整个下落过程近似为自由落体运动，重力加速度大小取10 m/s2，则运动员用于姿态调整的时间约为(　　) A.0.2 s B.0.4 s C.1.0 s D.1.4 s 5.一物体从H高处自由下落，经时间t落地，则当它下落到时刻时，离地高度是多少？速度多大？ 6.如图所示，小明用手指捏住直尺的顶端，直尺的最大刻度为10 cm，0刻度线在上方，小华用一只手在直尺下方做捏住直尺的准备。当看到小明放开直尺时，小华立即捏住直尺，已知重力加速度为g＝10 m/s2。则(　　) A.小华捏住直尺的刻度值越大，直尺的下落位移越大 B.小华捏住直尺的刻度值越小，小华的反应越慢 C.小华捏住直尺的刻度值越大时，捏住前直尺的速度越大 D.若小华要捏住直尺，则允许直尺下落的时间约为1.4 s 7.(多选)关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　) A.自由落体运动是沿竖直方向的匀加速直线运动 B.竖直方向的位移只要满足x1∶x2∶x3∶…＝1∶4∶9∶…的运动就是自由落体运动 C.自由落体运动在开始连续的三个2 s内的路程之比为1∶3∶5 D.自由落体运动在开始连续的三个1 s末的速度之比为1∶3∶5 8.(多选)一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验，若质量为1 kg的小球从高度h＝200 m处自由 落下，落至该星球表面时的速度为v＝40 m/s，则(　　) A.该星球表面的重力加速度为4 m/s2 B.小球在空中的运动时间为4 s C.小球最后1 s的下落高度为25 m D.小球前2 s的平均速度为4 m/s 9.如图是一张在真空实验室里拍摄的羽毛与苹果同时下落的局部频闪照片。已知频闪照相机的频闪周期 为T。下列说法正确的是(　　) A.x1、x2、x3一定满足x1∶x2∶x3＝1∶3∶5 B.羽毛下落到B点的速度大小为 C.苹果在C点的速度大小为2gT D.羽毛下落的加速度大小为 10.如图是悬崖跳水运动员从悬崖跳水时的照片。一位观察者测出，跳水者碰到水面前在空中下落了3.0 s，跳水运动员可视为质点，在空中的运动可看作自由落体运动。求：(g＝10 m/s2) (1)悬崖的高度； (2)下落过程的平均速度； (3)跳水者入水时的速度大小。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5节 自由落体运动 1.物理观念：理解自由落体运动的特点和规律。会运用自由落体运动的特点和规律解答相关问题。 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，提高观察、分析能力。 3.科学探究：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。 4.科学态度与责任：养成严谨的科学态度和实事求是的科学作风。 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(重点)。 2.能够通过实验判断自由落体的运动性质(重点)。 3.能够运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题(重难点)。 【知识回顾】 第4节 匀变速直线运动规律的应用 一、飞机跑道的长度 匀变速直线运动规律： v＝v0＋at；x＝v0t＋at2；v2－v＝2ax 二、飞机刹车系统的要求 三、子弹在枪管内的运动时间 【自主预习】 第5节 自由落体运动 一、自由落体运动 1.定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。 2.特点 (1)运动特点：初速度等于零。 (2)受力特点：只受重力作用。 二、伽利略对落体运动规律的探究 科学思维习惯：问题→猜想→推理→实验验证→合理外推→结论。 三、自由落体运动的规律 匀变速直线运动规律自由落体运动规律 四、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相同。这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度，通常用g表示。 2.方向：竖直向下。 3.大小：一般取值g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2。 4.自由落体运动规律 思考与讨论1 一、自由落体运动 例 下列关于自由落体运动的说法正确的是(　　) A.自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动 B.从竖直上升的热气球吊篮中掉下的物体的运动是自由落体运动 C.在空气中下落的雪花的运动是自由落体运动 D.只在重力作用下的运动必定是自由落体运动 答案　A 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，故A正确；从竖直上升的热气球吊篮中掉下来的物体具有向上的初速度，所以不是自由落体运动，故B错误；在空气中下落的雪花受到的空气阻力不能忽略不计，不是自由落体运动，故C错误；只在重力作用下但初速度不为零的运动不是自由落体运动，故D错误。 思考与讨论2 二、伽利略对落体运动规律的探究 1.物体做自由落体运动的过程中做什么运动？ 答案　匀加速直线运动。 2.伽利略所采用的科学思维习惯是什么？ 答案　问题→猜想→推理→实验验证→合理外推→结论。 思考与讨论3 三、自由落体运动的规律 匀变速直线运动规律自由落体运动规律 思考与讨论4 四、自由落体加速度 例 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)它从开始下落到地面所需时间； (2)它开始下落时离地面的高度； (3)它在最后1 s内下落的高度。 答案　(1)3 s　(2)45 m　(3)25 m 解析　(1)由v＝gt，得t＝＝ s＝3 s。 (2)法一　根据v2＝2gh，得下落时离地面的高度 h＝＝ m＝45 m。 法二　h＝t＝×3 m＝45 m。 法三　h＝gt2＝×10×32 m＝45 m。 法四　作出v－t图像，如图所示。 则h＝×3×30 m＝45 m。 (3)物体在前2 s内的位移 h2＝gt＝×10×4 m＝20 m 所以最后1 s内的位移 x′＝h－h2＝45 m－20 m＝25 m。 课堂小结： 本节通过对自由落体运动的研究,学生既了解了一种具体的运动,又巩固了匀变速直线运动的规律,也加强了课本知识与实际生活的联系。通过对物理问题的基本思路和科学方法的学习，为今后研究“平抛物体的运动”打下了良好的基础。 1.关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　) A.只有质量很小的物体在空中下落的运动才可看成自由落体运动 B.在自由落体运动过程中，不同质量的物体运动规律相同 C.雨滴下落的过程是自由落体运动 D.从水平飞行着的飞机上释放的物体将做自由落体运动 答案　B 解析　自由落体运动是物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，与物体的质量大小无关，A错误；自由下落的物体的加速度相同，都是重力加速度g，运动规律相同，B正确；雨滴下落过程中的空气阻力不能忽略，不是自由落体运动，C错误；从水平飞行着的飞机上释放的物体相对地面静止的观察者具有水平初速度，不是从静止开始下落，即初速度不为零，D错误。 2.(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 B.在地球上的不同地方，g的大小一般是不同的，但差别不大 C.在地球上同一地点，轻石块与重石块做自由落体运动的加速度是相同的 D.纬度越低的地方，重力加速度g值越小 答案　BCD 解析　重力加速度是矢量，方向总是竖直向下。地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度都是相同的，地球上不同地方g的大小一般是不同的，但差别不大，纬度越低的地方，g值越小，故选项B、C、D正确。 3.(多选)下图中可以表示物体做自由落体运动的是(　　) 答案　BC 解析　自由落体运动的速度与时间关系式为v＝gt，可知t＝0时v＝0，且v与t成正比，故A错误，B正确；自由落体运动的加速度恒为g，故C正确；由自由落体运动的位移与时间关系式x＝gt2可知，x与t2成正比关系，故D错误。 4.在女子单人10米跳台比赛中，某运动员在跳台上倒立静止，然后下落，前5 m完成技术动作，随后5 m完成姿态调整。假设整个下落过程近似为自由落体运动，重力加速度大小取10 m/s2，则运动员用于姿态调整的时间约为(　　) A.0.2 s B.0.4 s C.1.0 s D.1.4 s 答案　B 解析　运动员下落的整个过程所用的时间为t＝＝ s≈1.4 s，下落前5 m的过程所用的时间为t1＝＝ s＝1 s，则运动员用于姿态调整的时间约为t2＝t－t1＝0.4 s，B正确，A、C、D错误。 5.一物体从H高处自由下落，经时间t落地，则当它下落到时刻时，离地高度是多少？速度多大？ 答案　H　 解析　物体下落后做自由落体运动，由自由落体运动规律知 H＝gt2，h1＝g()2 整理得h1＝H 离地高度h2＝H－h1＝H 设物体下落时刻的速度为v1，落地速度为v， 则v＝gt，v1＝g·，又v＝ 所以v1＝v＝。 6.如图所示，小明用手指捏住直尺的顶端，直尺的最大刻度为10 cm，0刻度线在上方，小华用一只手在直尺下方做捏住直尺的准备。当看到小明放开直尺时，小华立即捏住直尺，已知重力加速度为g＝10 m/s2。则(　　) A.小华捏住直尺的刻度值越大，直尺的下落位移越大 B.小华捏住直尺的刻度值越小，小华的反应越慢 C.小华捏住直尺的刻度值越大时，捏住前直尺的速度越大 D.若小华要捏住直尺，则允许直尺下落的时间约为1.4 s 答案　B 解析　由于直尺的“0”刻度线在上方，所以小华捏住直尺处刻度值越大，说明直尺下落的位移越小，A错误；结合A项分析和h＝gt2可知，捏住直尺处刻度值越小，下落的位移越大，反应时间越长，反应越慢，B正确；根据自由落体运动规律v＝gt，可知捏住直尺刻度值越大时，反应时间越短，捏住前直尺的速度越小，C错误；小华要捏住直尺，结合题意可知直尺下落的最大位移hm＝10 cm，由hm＝gt可得，允许直尺下落的时间tm≈0.14 s，D错误。 7.(多选)关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　) A.自由落体运动是沿竖直方向的匀加速直线运动 B.竖直方向的位移只要满足x1∶x2∶x3∶…＝1∶4∶9∶…的运动就是自由落体运动 C.自由落体运动在开始连续的三个2 s内的路程之比为1∶3∶5 D.自由落体运动在开始连续的三个1 s末的速度之比为1∶3∶5 答案　AC 解析　自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动，A正确；自由落体运 动从开始下落起，连续相等时间内位移之比x1∶x2∶x3∶…＝1∶4∶9∶…，但位移之比是1∶4∶9∶… 的运动不一定是自由落体运动，B错误；自由落体运动遵循初速度为零的匀加速直线运动的所有规律， 在开始连续的三个2 s内的路程之比为1∶3∶5，在开始连续的三个1 s末的速度之比为1∶2∶3，C正 确，D错误。 8.(多选)一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验，若质量为1 kg的小球从高度h＝200 m处自由 落下，落至该星球表面时的速度为v＝40 m/s，则(　　) A.该星球表面的重力加速度为4 m/s2 B.小球在空中的运动时间为4 s C.小球最后1 s的下落高度为25 m D.小球前2 s的平均速度为4 m/s 答案　AD 解析　小球在某星球上自由落下，由自由落体运动规律有v2＝2g星h，可得该星球表面的重力加速度 g星＝4 m/s2，A正确；由自由落体运动规律有h＝g星t2，可得小球在空中的运动时间t＝10 s，B错误； 由B项分析可知小球在空中的运动时间t＝10 s，而前9 s小球下落的位移h9＝g星t＝162 m，由位移 关系可得最后1 s的位移Δh＝h－h9＝38 m，C错误；由自由落体运动规律可知，前2 s小球下落的高度 h2＝g星t＝8 m，则前2 s小球的平均速度＝＝4 m/s，D正确。 9.如图是一张在真空实验室里拍摄的羽毛与苹果同时下落的局部频闪照片。已知频闪照相机的频闪周期 为T。下列说法正确的是(　　) A.x1、x2、x3一定满足x1∶x2∶x3＝1∶3∶5 B.羽毛下落到B点的速度大小为 C.苹果在C点的速度大小为2gT D.羽毛下落的加速度大小为 答案　D 解析　只有初速度为零的匀变速直线运动，从开始计时起，连续相等时间内位移之比为x1∶x2∶x3＝ 1∶3∶5，而A点不一定是起点，A错误；羽毛下落到B点的速度大小为v＝，B错误；如果A 点是起点，苹果在C点的速度大小为2gT，题目无此条件，C错误；根据Δx＝aT2可知羽毛下落的加速 度大小为a＝，D正确。 10.如图是悬崖跳水运动员从悬崖跳水时的照片。一位观察者测出，跳水者碰到水面前在空中下落了3.0 s，跳水运动员可视为质点，在空中的运动可看作自由落体运动。求：(g＝10 m/s2) (1)悬崖的高度； (2)下落过程的平均速度； (3)跳水者入水时的速度大小。 答案　(1)45 m　(2)15 m/s　(3)30 m/s 解析　(1)悬崖的高度 h＝gt2＝×10×3.0 m2＝45 m。 (2)下落过程的平均速度 ＝＝ m/s＝15 m/s。 (3)跳水者入水时的速度大小 v＝gt＝3×10 m/s＝30 m/s。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $