第二章 4 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（人教版 江苏北京标准版）

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运动的性质(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

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。(　×　)

二、实验：研究自由落体运动的规律

1.实验装置

铁架台、打点计时器、纸带、电源、重物、夹子、刻度尺。

2.实验原理

纸带在重物的作用下自由下落，根据打出的纸带上的点迹，分析重物的运动规律。

3.操作要点

先接通电源，再释放纸带，打完点后立刻关闭电源。

4.数据分析

(1)利用Δx=aT2

①测量点迹清晰的连续点之间的位移，并记录在表格中；

②根据表格中数据计算连续相等时间间隔的位移差，得出连续相等时间间隔的位移差是一个常数，从而得出自由落体运动是匀加速直线运动；

③利用逐差法计算出自由落体运动的加速度大小约为9.8 m/s2。

(2)利用v-t图像

①计算各点的瞬时速度。

②画v-t图像，图像是一条倾斜的直线，从而得出自由落体运动是匀加速直线运动。

③计算图像的斜率，从而计算出自由落体运动的加速度大小约为9.8 m/s2。

例1　用如图甲所示的装置研究自由落体运动规律。已知打点计时器的工作频率为50 Hz。

(1)部分实验步骤如下：

A.测量完毕，关闭电源，取出纸带

B.把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔

C.启动电源，待打点计时器工作稳定后放开重物

D.使重物停靠在打点计时器附近，重物与纸带相连

上述实验步骤的正确顺序是　　　　。

(2)如图乙所示为实验中打出的一条纸带，标出A、B、C、D、E五个计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则计数点D对应的瞬时速度大小为vD=　　　　 m/s(计算结果保留三位有效数字)。

(3)根据实验记录的数据计算重物的加速度大小g=　　　　 m/s2(计算结果保留三位有效数字)。

答案　(1)BDCA　(2)3.19　(3)9.80

解析　(1)先安装实验器材，后穿纸带，再连接重物，启动电源后释放纸带，打点完毕后关闭电源，取出纸带，并选择纸带进行数据处理，整理好实验器材。所以上述实验步骤的正确顺序是BDCA。

(2)打点计时器的工作频率为50 Hz，每隔0.02 s打一次点，每相邻两计数点之间还有4个计时点未画出，故T=0.1 s，在匀变速直线运动中，平均速度大小等于中间时刻的瞬时速度大小，有

vD=≈3.19 m/s

(3)根据逐差法，可求出加速度为

g==9.80 m/s2。

三、自由落体加速度　自由落体运动的规律

1.重力加速度：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或重力加速度，通常用g表示。

2.大小：在地球表面不同的地方，g的大小一般是不同(选填“不同”或“相同”)的，g值随纬度的增大而逐渐增大；g值随着高度的增加而逐渐减小。一般取值：g=9.8 m/s2或g=10 m/s2。

3.方向：竖直向下。

4.自由落体运动规律的应用