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 提高A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)。4.了解伽利略研究自由落体运动的实验思想及所用的推理方法。

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：如果空气阻力可以忽略时，物体从静止开始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　(2024·杭州市高一期中)利用图甲所示的装置可以研究自由落体运动。实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落，打点计时器会在纸带上打出一系列的点。

(1)本实验采用电火花计时器，所接电源应为电压　　　　　 V的频率为50 Hz的交流电。 

(2)为了减小误差，重物应选　　　　。(填入正确选项前的字母) 

A.木块　　　　B.铁块　　　　C.塑料块

(3)为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有　　　　。(填入正确选项前的字母) 

A.天平　　　　B.秒表　　　　C.刻度尺

(4)纸带上取连续的0点至4点为计数点，每相邻两计数点间还有四个计时点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示，打点3时，重物下落的速度v3=　　　　　 m/s；由纸带上所给的数据可计算出实验时重物下落的加速度a=　　　　　 m/s2。 

答案　(1)220　(2)B　(3)C　(4)3.378　9.705

解析　(1)电火花打点计时器接220 V交流电源。

(2)为了减小误差，重物应选密度较大的铁块。故选B。

(3)为了测得重物下落的加速度，还需要刻度尺测量纸带上点迹的距离，无需天平和秒表。故选C。

(4)已知交流电源的频率是50 Hz，每相邻两计数点间还有四个计时点(图中未标出)，则在纸带上打下相邻计数点的时间间隔T=5×0.02 s=0.1 s

根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可得

v3==×10-2 m/s=3.378 m/s

根据逐差法可得加速度

a==×10-2 m/s2=9.705 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

 

(1)自由落体的加速度与纬度和高度有关。(　√　)

(2)自由落体的加速度方向竖直向下。(　√　)

(3)两极处的重力加速度小于赤道处的重力加速度。(　×　)

(4)同一地点，重的物体重力加速度大。(　×　)

例2　(多选)(2024·天津市高一期中)一个物体从塔顶自由下落，测得物体自由下落的时间是2 s，若g=10 m/s2，不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)

A.塔的高度为20 m