2.4 自由落体运动 导学案 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理导学案聚焦自由落体运动，引导学生掌握其条件、初速度为零的匀加速直线运动性质及规律。课堂通过硬币与纸片下落实验导入，对比亚里士多德与伽利略观点，搭建从现象到规律的认知支架，衔接匀变速直线运动知识。 资料以科学探究为特色，含打点计时器测定重力加速度实验培养探究能力，判断题强化概念辨析，分层练习（如雨滴问题）提升科学推理能力，助力学生建立运动与相互作用的物理观念，高效掌握知识并解决实际问题。

2.4 自由落体运动 [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)。 一．自由落体运动 【导学】 物体从空中自由释放,探究影响物体下落快慢的因素。观察思考：让硬币和纸片从同一高度同时下落,看到什么现象? 【知识整理】 1自由落体运动 (1)亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的___________决定的。 (2)伽利略的观点：重的物体与轻的物体应该下落得___________。 (3)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 a．运动特点：初速度等于___________的匀加速直线运动。 b．受力特点：只受___________作用。 【例题】 2．判断题 (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垂直地面向下。（     ） (6)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。（     ） 二、实验：研究自由落体运动的规律 3．用如图甲所示的实验装置“测定重力加速度的大小”的实验。已知打点计时器的工作频率为50Hz。 (1)部分实验步骤如下： A．测量完毕，关闭电源，取出纸带 B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开重锤 C．重锤停靠在打点计时器附近，与纸带相连 D．把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔 上述实验步骤的正确顺序是：________（填写字母）。 (2)图乙中标出的相邻两计数点之间还有4个计时点未画出，则相邻两计数点的时间间隔T=________s。 (3)计数点C对应的瞬时速度大小vC=________m/s。（计算结果保留两位有效数字） (4)根据实验记录的数据计算出重锤的加速度即重力加速度的大小g=________m/s²。（计算结果保留两位有效数字） 【知识整理】 4．自由落体运动规律 (1)自由落体运动实质上是初速度___________，加速度___________的______________________运动。 (2)基本公式： ___________、___________、___________ 【例题】 5．一个物体做自由落体运动，取，则（     ） A．物体2s末的速度为 B．物体2s末的速度为 C．物体2s内下落的高度是40m D．物体2s内下落的高度是10m 6．如图所示，牛顿管中玻璃管的长度为1.25 m，用抽气机抽去牛顿管内的空气后，将管竖直放置，从管顶同时静止释放一枚硬币和一片羽毛，下落过程中均不与管壁接触。若将管内环境视为真空，下列判断正确的是（     ） A．硬币先落至管底 B．硬币落至管底的速度更大 C．羽毛在管中运动的时间约为0.5 s D．下落过程中，硬币的加速度大于羽毛的加速度 7．如图所示，用一细绳将一个小球悬挂在天花板上，小球正下方有一圆筒，圆筒高，现剪断细线，让小球从静止开始下落，经过时间，小球到达圆筒顶部，不计空气阻力，小球可视为质点，取，小球下落过程中没有与圆筒发生接触。求： (1)小球开始下落时，离圆筒的高度H； (2)小球通过圆筒的时间。 【练习】 8．某校一物理兴趣学习小组的同学们在研究自由落体运动的规律时，让一小球自地面上方某高度处自由下落，测得小球在最后1 s内的位移是25 m，不计空气阻力，g取10 m/s2，求∶ （1）释放小球的高度； （2）落地时小球速度的大小。 9．小敏在学过自由落体运动规律后，对自家屋檐上下落的雨滴产生了兴趣，她坐在窗前发现从屋檐每隔相等时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于高1 m的窗子的上、下檐，小敏同学在自己的作业本上画出了如图所示的雨滴下落与自家房子的关系，其中2点和3点之间的小矩形表示小敏正对的窗子，不计空气阻力，g取10 m/s2，请问： (1)滴水的时间间隔是多少？ (2)此屋檐离地面多高？（尝试用多种方法求解） 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 【导学】硬币先落地 1．(1)重量 (2)同样快 (3) 重力 静止 零 重力 【详解】（1）略 （2）略 （3）略 2．(1)错误 (2)错误 (3)正确 (4)正确 (5)错误 (6)正确 【详解】（1）在空气中自由释放的物体受空气阻力作用，不是做自由落体运动，故错误。 （2）物体在真空中若从静止释放时才是自由落体运动，故错误。 （3）自由释放的物体初速度为零，只在重力作用下一定做自由落体运动，故正确。 （4）在同一地点，轻重不同的物体自由落体加速度一样大，均为g，故正确。 （5）自由落体加速度的方向竖直向下，不一定垂直地面向下，故错误。 （6）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，故正确。 3．(1)DCBA (2)0.1 (3)2.2 (4)9.9 【详解】（1）先把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔；然后使重锤停靠在打点计时器附近，重锤与纸带相连；先接通电源，待打点计时器工作稳定后放开重锤；测量完毕，关闭电源，取出纸带，故上述实验步骤的正确顺序是DCBA。 （2）图乙中标出的相邻两计数点之间还有4个计时点未画出，则相邻两计数点的时间间隔为 （3）根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则计数点C对应的瞬时速度大小为 （4）根据逐差法可得重力加速度的大小为 4．(1) 0 匀加速直线 (2) 【详解】（1）[1][2][3]自由落体运动是初速度为0，加速度为的匀加速直线运动。 （2）[1][2][3]自由落体运动是初速度为0，加速度为的匀加速直线运动。由匀变速直线运动公式可得、、。 5．A 【详解】AB．由，故A正确，B错误； CD．由，故CD错误。 故选 A。 6．C 【详解】A．用抽气机抽去牛顿管内的空气后，管内环境视为真空，硬币和羽毛均做自由落体运动，下落高度相同，根据可知，两者同时落至管底，故A错误； B．根据可知两者下落高度相同，速度大小相等，故B错误； C．根据解得，故C正确； D．下落过程中硬币和羽毛均做自由落体运动，加速度均为重力加速度，两者的加速度大小相等，故D错误。 故选C。 7．(1) (2) 【详解】（1）小球从静止自由下落，经到达圆筒顶部，下落高度即 （2）小球到达圆筒顶部时的速度 通过圆筒的过程为匀加速直线运动，初速度，位移，由运动学公式 解得（舍去负根） 8．（1）45 m；（2）30 m/s 【详解】（1）设小球从某高度处运动到地面所经历的时间为t，通过的位移为H，小球在（t-1s）内位移为h，根据自由落体运动的规律有 ， 据题 联立解得 ， （2）落地时小球速度的大小为 9．(1)0.2s (2)3.2m 【详解】（1）方法一：设屋檐离地高度为，滴水的时间间隔为，由位移公式 第2滴水下落的高度为 第3滴水下落的高度为 且 联立解得滴水的时间间隔为 方法二：设滴水的时间间隔为，则第2滴水的速度为 第3滴水的速度为 根据运动学公式 联立解得 （2）方法一：此屋檐离地面多高 方法二：第1滴水的速度为 由运动学公式 解得此屋檐离地面多高 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $