第2章 第5节 自由落体运动（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一物理必修第一册学习笔记（鲁科版）

第5节　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、自由落体运动的特点

物体从空中自由释放，探究影响物体下落快慢的因素。

学生实验1：让硬币和纸片从同一高度同时下落，看到什么现象？

答案　重的硬币下落得快。

学生实验2：将同样大小的两张纸其中一张揉成团，让纸团和纸片从相同高度同时下落，看到什么现象？

答案　纸团下落得快。

实验结论：物体下落的快慢与它的轻重无关，影响物体下落快慢的因素是空气阻力。

1.定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫作自由落体运动。

2.特点：(1)只受重力作用；(2)初速度为0。

3.说明：空气阻力可以忽略时，物体下落的运动也可以近似看成自由落体运动。

(1)从静止下落的物体都可以看成自由落体运动。(　×　)

(2)物体只在重力作用下的运动是自由落体运动。(　×　)

(3)苹果从树上落下来，苹果的运动可以近似看成自由落体运动。(　√　)

(4)雪花从空中下落，雪花的运动可以看成自由落体运动。(　×　)

(5)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。(　×　)

二、自由落体运动的加速度及运动规律

1.重力加速度

(1)定义：物体自由下落时具有的加速度源于物体所受的重力作用，称为重力加速度，通常用字母g表示。

(2)方向：竖直向下。

(3)大小：一般情况下，取g=9.8 m/s2，粗略计算时可取g=10 m/s2。 

2.自由落体运动的规律

(1)速度公式v=gt。

(2)位移公式h=gt2。

(3)位移—速度关系式v2=2gh。

(1)重力加速度与纬度和高度有关。(　√　)

(2)在地面附近，两极处的重力加速度小于赤道处的重力加速度。(　×　)

(3)同一地点，重的物体重力加速度大。(　×　)

例1　(2024·温州市高一期末)如图所示为演示自由落体运动实验的牛顿管装置。当牛顿管被抽成真空后，将其迅速倒置，管内羽毛和铁片从顶部同时开始下落。若在地球和月球表面分别用该装置做实验，操作过程视作完全一致。已知地球表面重力加速度约为月球表面重力加速度的6倍，则关于羽毛和铁片下落到牛顿管底端所用时间，下列说法正确的是(　　)

A.在地球上，铁片比羽毛用时更短

B.在月球上，铁片比羽毛用时更短

C.月球上铁片和地球上羽毛用时相同

D.月球上铁片比地球上羽毛用时更长

答案　D

解析　在地球的真空管中，铁片和羽毛只受重力而都不受阻力，故从同一高度下落都做自由落体运动，则运动时间相同，同理，在月球的真空管中，铁片与羽毛运动时间相同，故A、B错误；因6g月=g地，则有

g月<g地，由h=gt2可知，铁片和羽毛同一高度分别从地球和月球的真空管中静止释放，月球上的铁片和羽毛用时较长，地球上的铁片和羽毛用时较短，故C错误，D正确。

例2　高空坠物常会造成极大的危害。某高楼住户，有一花盆从距地面20 m处自由落下。取重力加速度g=10 m/s2，不计空气阻力，花盆经过多长时间落到地面？到达地面时的速度有多大？

答案　见解析

解析　由h=gt2可得t== s=2 s。由v=gt得落地速度v=10×2 m/s=20 m/s。

三、自由落体运动规律探索回眸

1.亚里士多德的观点：重物比轻物下落得快。

2.伽利略的研究

(1)归谬：伽利略从亚里士多德的论断出发，通过逻辑推理，否定了亚里士多德的论断。

(2)猜想：伽利略猜想自由落体运动是一种最简单的变速运动。

 

(3)伽利略的实验方法如图甲所示，让小球从斜面的不同位置自由滚下，观测小球多次从不同起点滚动的位移与所用时间平方的比值是否保持不变，即是否能够观测到===…

不断加大斜面的倾角(如图乙)，对于每一个特定的倾角，如果小球从不同高度滚下时这个比值仍然保持不变，即可说明小球在斜面上的运动是匀变速直线运动。将此结论合理推至斜面倾角为90°(即物体自由下落)，其比值也将保持不变，小球仍做匀变速直线运动。

(4)实验结果

①小球沿斜面滚下的运动是匀变速直线运动。

②只要斜面的倾角一定，小球的加速度都是相同的。