2019-2020學(xué)年高中物理 第二章 探究勻變速直線運動的規(guī)律 第一節(jié) 第二節(jié) 探究自由落體運動 自由落體運動規(guī)律學(xué)案 粵教版必修1

《2019-2020學(xué)年高中物理 第二章 探究勻變速直線運動的規(guī)律 第一節(jié) 第二節(jié) 探究自由落體運動 自由落體運動規(guī)律學(xué)案 粵教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第二章 探究勻變速直線運動的規(guī)律 第一節(jié) 第二節(jié) 探究自由落體運動 自由落體運動規(guī)律學(xué)案 粵教版必修1（13頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第一節(jié) 探究自由落體運動 第二節(jié) 自由落體運動規(guī)律 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道自由落體運動的條件、性質(zhì)和特點.2.會分析記錄自由落體運動的紙帶或頻閃照片上的運動信息.3.掌握自由落體運動的規(guī)律，知道在地球不同地方重力加速度大小不同． 一、探究自由落體運動 1．落體運動的思考 (1)亞里士多德的觀點：重的物體比輕的物體下落得快． (2)伽利略的觀點：物體下落過程中的運動情況與物體的質(zhì)量無關(guān)． 2．自由落體運動 (1)定義 物體僅在重力作用下，從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動． (2)自由落體運動具備兩個特征 ①初速度為零；②只受重力． (3)實驗探究 將一系有紙帶的重物從一

2、定的高度自由下落，利用打點計時器記錄重物的下落過程．分析紙帶上記錄的運動信息，可以找到自由落體運動的規(guī)律． 二、自由落體運動的猜想和驗證 1．猜想 自由落體運動是否是勻加速直線運動． 2．驗證 根據(jù)打點計時器打出的紙帶，一是利用測量得到的位移和時間數(shù)據(jù)，由s＝at2求出自由落體運動在各段的加速度，看是否相等來驗證；二是求出做自由落體運動的物體在不同時刻的速度，作出v－t圖象，進行驗證． 3．自由落體運動的規(guī)律 速度公式：vt＝gt 位移公式：s＝gt2 三、自由落體加速度 1．定義：自由落體運動的加速度，稱為自由落體加速度，也叫重力加速度，用g表示． 2．方向：重力加速度

3、的方向總是豎直向下的． 3．大小：在同一地點，一切物體的重力加速度都相同，在地球上不同的地方，g值是不同(填“相同”或“不同”)的，但差別不大． 1．判斷下列說法的正誤． (1)在空氣中自由釋放的物體都做自由落體運動．(　×　) (2)物體只在重力作用下的運動是自由落體運動．(　×　) (3)自由落體加速度的方向垂直地面向下．(　×　) (4)伽利略通過實驗的觀察與計算，直接得到自由落體運動的規(guī)律．(　×　) 2．一物體從塔頂做自由落體運動，經(jīng)過3s落地，取g＝10m/s2，則物體落地時的速度v＝__________m/s，方向________；塔高H＝________m.

4、 答案　30　豎直向下　45 一、自由落體運動和自由落體加速度 某實驗小組利用打點計時器記錄物體自由下落的運動軌跡時，得到一條如圖1甲所示的紙帶．其中，A是打出的第1個點．由紙帶上的數(shù)據(jù)可以看出，在相同時間內(nèi)物體的位移變大，即物體的速度增大．據(jù)此猜測自由落體運動是勻加速直線運動，為了驗證這一猜測，請做以下工作：(已知打點計時器的打點頻率為50Hz) (1)求出B、C、D、E、F點的瞬時速度； (2)在圖乙坐標(biāo)系中作出物體下落的v－t圖象； (3)根據(jù)圖象作出判斷，并求出物體下落過程的加速度． 甲 乙 圖1 答案　(1)自由落體運動v0＝0① 勻變速直線運動＝②

5、 平均速度公式＝③ 由①②③得 vt＝2＝2· 計算各點的瞬時速度 vB＝＝m/s＝0.19 m/s vC＝＝m/s＝0.385 m/s vD＝＝m/s≈0.577 m/s vE＝＝m/s≈0.768m/s vF＝＝m/s＝0.96m/s (2)作出v－t圖象如圖． (3)因為物體運動的v－t圖象是一條過原點的直線，所以自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動．根據(jù)v－t圖象的斜率求得加速度a≈9.60m/s2(由于有空氣阻力和摩擦阻力的作用，測得的加速度比自由落體運動的加速度偏小)． 1．自由落體運動 (1)自由落體運動實質(zhì)上是初速度v0＝0，加速度a

6、＝g的勻加速直線運動，是勻變速直線運動的一個特例． (2)自由落體運動是一種理想化的運動模型．只有當(dāng)空氣阻力比重力小得多，可以忽略時，物體的下落才可以當(dāng)成自由落體運動來處理． (3)運動圖象：自由落體運動的v－t圖象是一條過原點的傾斜直線，斜率k＝g. 2．自由落體加速度(重力加速度) (1)方向：總是豎直向下，但不一定垂直地面； (2)大?。孩僭谕坏攸c，重力加速度都相同．②地球上緯度不同的地點重力加速度不同，其大小隨緯度的增加而增大，赤道上最小，兩極處最大，但各處的重力加速度都接近9.8m/s2，因此一般計算中g(shù)取9.8 m/s2或10m/s2. 例1　(多選)關(guān)于自由落體運動

7、及重力加速度的說法，正確的是(　　) A．自由落體運動不受任何外力的作用 B．熟透的蘋果從樹枝開始自由下落的運動可視為自由落體運動 C．同一地點，輕、重物體的g值一樣大 D．g值在赤道處大于在北極處 答案　BC 解析　物體做自由落體運動的條件是初速度為零且只受重力作用，A錯；熟透的蘋果在下落過程中雖受空氣阻力作用，但該阻力遠小于它的重力，可以忽略該阻力，故可將該過程視為自由落體運動，B對；同一地點，重力加速度都相同，與質(zhì)量無關(guān)，C對；赤道處g值小于北極處，D錯． 例2　(多選)下列說法正確的是(　　) A．初速度為零、運動方向豎直向下的勻加速直線運動是自由落體運動 B．物體僅

8、在重力作用下的運動叫做自由落體運動 C．物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動 D．當(dāng)空氣阻力可以忽略不計時，物體由靜止開始自由下落的運動可視為自由落體運動 答案　CD 解析　自由落體運動是物體只在重力作用下由靜止開始下落的運動，選項A、B錯誤，C正確．當(dāng)空氣阻力比較小，可以忽略不計時，物體由靜止開始自由下落的運動可視為自由落體運動，選項D正確． 二、自由落體運動的規(guī)律 1．速度公式 (1)公式：vt＝gt (2)公式推導(dǎo)：由加速度的定義式a＝得vt＝v0＋at而v0＝0，a＝g，所以有vt＝gt. 2．自由落體運動的速度－時間圖象 (1)圖象特點：自由落體

9、運動的速度－時間圖象(v－t圖象)是一條過原點的傾斜直線，如圖2所示． 圖2 (2)圖象的物理意義 根據(jù)v－t圖象可確定某時刻的速度或達到某速度所用的時間，可以據(jù)此求出重力加速度g的值． 3．位移公式 (1)公式：s＝gt2 (2)公式推導(dǎo)：由平均速度的公式可得位移s＝t，而＝，又因為v0＝0，vt＝gt，聯(lián)立三個公式可得s＝gt2. 例3　從離地面500m的空中自由落下一個小球，取g＝10m/s2，求： (1)小球落到地面所用的時間； (2)自開始下落計時，小球在第1s內(nèi)的位移、最后1s內(nèi)的位移． (3)最后1s的初速度大?。? 答案　(1)10s　(2)5m　95m

10、　(3)90m/s 解析　由s＝500m和自由落體加速度，根據(jù)位移公式可直接算出落地所用時間，根據(jù)運動時間，可算出第1s內(nèi)的位移．最后1s內(nèi)的位移是下落總位移和前(n－1) s下落位移之差． (1)由s＝gt2得落地所用時間： t＝＝s＝10s. (2)第1s內(nèi)的位移： s1＝gt＝×10×12m＝5m 因為從開始運動起前9s內(nèi)的位移為 s9＝gt＝×10×92m＝405m 所以最后1s內(nèi)的位移為Δs＝s－s9＝500m－405m＝95m. (3)最后1s的初速度即下落9s末的速度，vt＝gt9＝10×9m/s＝90 m/s 例4　如圖3所示，一滴雨滴從離地面h＝20 m高

11、的樓房屋檐自由下落，下落途中用Δt＝0.2s的時間通過一個窗口，窗口的高度為2m，不計空氣阻力，g取10m/s2，問： 圖3 (1)雨滴落地時的速度大??； (2)雨滴落地前最后1s內(nèi)的位移大??； (3)屋檐離窗的上邊框有多高？ 答案　(1)20m/s　(2)15m　(3)4.05m 解析　(1)設(shè)雨滴自由下落時間為t，根據(jù)自由落體運動公式可得h＝gt2得t＝2s. 則雨滴落地時的速度vt＝gt＝20m/s. (2)雨滴在第1s內(nèi)的位移為h1＝gt＝5m 則雨滴落地前最后1s內(nèi)的位移大小為h2＝h－h(huán)1＝15m. (3)由題意知窗口的高度為h3＝2m，設(shè)屋檐距窗的上邊框為

12、h0，雨滴從屋檐運動到窗的上邊框所用時間為t0，則 h0＝gt. 又h0＋h3＝g(t0＋Δt)2 聯(lián)立解得h0＝4.05m. 1．(重力加速度及自由落體運動的理解)(多選)在忽略空氣阻力的情況下，讓一輕一重的兩塊石塊從同一高度同時自由下落，則關(guān)于兩塊石塊的運動情況，下列說法正確的是(　　) A．重的石塊落得快，先著地 B．輕的石塊落得快，先著地 C．在著地前的任一時刻，兩塊石塊具有相同的速度、相同的位移、相同的加速度 D．兩塊石塊在下落時間段內(nèi)的平均速度相等 答案　CD 解析　兩石塊都做自由落體運動，運動規(guī)律相同且具有相同的加速度，由于從同一高度下落，落地時間必然相同，故

13、A、B錯誤．因h、t相同，故＝＝必相同，D正確．由v＝gt和s＝gt2可知，C正確． 2．(自由落體運動的規(guī)律)某人估測一豎直枯井深度，從井口由靜止釋放一石頭并開始計時，經(jīng)2s聽到石頭落地聲，由此可知井深約為(不計聲音傳播時間，重力加速度g取10m/s2)(　　) A．10mB．20mC．30mD．40m 答案　B 解析　已知初速度為0、加速度a＝g＝10m/s2、時間t＝2s這三個物理量，所以直接應(yīng)用位移公式s＝gt2＝×10×22m＝20m，由此可知井深約為20m. 3．(自由落體運動的規(guī)律)一物體從H高處自由下落，經(jīng)時間t落地，則當(dāng)它下落時，離地的高度為(不計空氣阻力)(　　)

14、 A.B.C.D. 答案　C 解析　根據(jù)s＝gt2，下落高度與時間的平方成正比，所以下落時，下落高度為，離地高度為. 4．(自由落體運動的規(guī)律)一顆自由下落的小石頭，經(jīng)過某點時的速度是10m/s，經(jīng)過另一點時的速度為30 m/s，求經(jīng)過這兩點的時間間隔和兩點間的距離．(不計空氣阻力，g＝10m/s2) 答案　2s　40m 解析　根據(jù)速度公式vt＝gt得 t1＝s＝1s，t2＝s＝3s 所以Δt＝t2－t1＝2s 根據(jù)位移公式s＝gt2得s1＝gt＝×10×12m＝5m s2＝gt＝×10×32m＝45m 則s＝s2－s1＝40m 一、選擇題 考點一　自由落

15、體運動和自由落體加速度 1．(多選)關(guān)于自由落體運動，下列說法正確的是(　　) A．初速度為零的豎直向下的運動是自由落體運動 B．只在重力作用下的豎直向下的運動是自由落體運動 C．自由落體運動在任意相等的時間內(nèi)速度變化量相等 D．自由落體運動是初速度為零、加速度為g的勻加速直線運動 答案　CD 解析　選項A中，豎直向下的運動，有可能受到空氣阻力或其他力的影響，下落的加速度不等于g，這樣就不是自由落體運動，選項B中，物體有可能具有初速度，所以選項A、B錯誤；選項C中，因自由落體運動是勻變速直線運動，加速度恒定，由加速度a＝g＝可知，Δv＝gΔt，所以若時間相等，則速度的變化量相等，

16、故選項C正確；根據(jù)自由落體運動的性質(zhì)可知，選項D正確． 2．下列關(guān)于自由落體運動的說法正確的是(　　) A．自由落體運動是一種初速度為零的勻加速直線運動 B．從豎直上升的熱氣球吊籃中掉下的物體的運動是自由落體運動 C．在空氣中下落的雪花的運動是自由落體運動 D．只在重力作用下的運動必定是自由落體運動 答案　A 解析　自由落體運動是初速度為零、加速度為g的勻加速直線運動，故A正確；從豎直上升的熱氣球吊籃中掉下來的物體具有向上的初速度，所以不是自由落體運動，故B錯誤；在空氣中下落的雪花受到的空氣阻力不能忽略不計，不是自由落體運動，故C錯誤；只在重力作用下但初速度不為零的運動不是自由落

17、體運動，故D錯誤． 3．(多選)下列關(guān)于重力加速度的說法正確的是(　　) A．重力加速度g是標(biāo)量，只有大小，沒有方向 B．在地球上不同地方，g的大小是不同的，但差別不大 C．在地球上同一地點，輕石塊與重石塊做自由落體運動的加速度是相同的 D．緯度越低的地方，重力加速度g值越小 答案　BCD 解析　重力加速度是矢量，方向總是豎直向下．地球上同一地點，一切物體做自由落體運動的加速度都相同，地球上不同地方g的大小是不同的，但差別不大，緯度越低的地方，g值越?。收_選項為B、C、D. 考點二　自由落體運動規(guī)律的應(yīng)用 4．一個做自由落體運動的物體，下落速度vt隨時間t變化的圖象如圖所

18、示，其中正確的是(　　) 答案　D 解析　自由落體運動的速度vt＝gt，g是常數(shù)，故下落速度vt與時間t成正比，D正確． 5．一個石子從高處釋放，做自由落體運動，已知它在第1s內(nèi)的位移大小是s，則它在第3s內(nèi)的位移大小是(　　) A．5sB．7sC．9sD．3s 答案　A 解析　由自由落體運動的位移公式s＝gt2可知，s＝g×12，s2＝g×22，s3＝g×32，s3－s2＝g＝5s. 6．用如圖1所示的方法可以測出一個人的反應(yīng)時間，設(shè)直尺從開始自由下落，到直尺被受測者抓住，直尺下落的距離為s，受測者的反應(yīng)時間為t，則下列說法正確的是(不計空氣阻力)(　　) 圖1

19、 A．t∝s B．t∝ C．t∝ D．t∝s2 答案　C 解析　由s＝gt2得，t＝，因為自由落體加速度g為常數(shù)，故t與s的平方根成正比，即t∝，C對． 7．(多選)從樓頂由靜止開始自由下落的物體落地用時2.0s，若要讓物體在1.0s末落地，應(yīng)該使物體從哪兒開始自由下落(不計空氣阻力，取g＝10m/s2)(　　) A．從離地高度為樓高處 B．從離地高度為樓高處 C．從離地高度為5m處 D．從離地高度為20m處 答案　AC 解析　根據(jù)s＝gt，s′＝gt，t2＝t1，則s′＝s，故A正確，B錯誤；因為s＝gt＝×10×4m＝20m，所以有：s′＝×20m＝5m，故C正確，D錯誤．

20、 8．雨滴自屋檐由靜止滴下，每隔0.2s滴下一滴，第一滴落地時第六滴恰好剛要滴下，則此時第二滴雨滴下落的速度為(不計空氣阻力，g＝10m/s2)(　　) A．8 m/s B．7.84 m/s C．7.2 m/s D．7 m/s 答案　A 解析　由題意知，雨滴落到地面用時1s，第二滴下落了t＝0.8s，由vt＝gt知，vt＝8m/s，故A正確． 9．某同學(xué)在實驗室做了如圖2所示的實驗，鐵質(zhì)小球被電磁鐵吸附，斷開電磁鐵的電源，小球自由下落，已知小球的直徑為0.5cm，該同學(xué)從計時器上讀出小球通過光電門的時間為1.00×10－3s，則小球開始下落的位置距光電門的距離為(不計空氣阻力，

21、取g＝10m/s2)(　　) 圖2 A．1mB．1.25mC．0.4mD．1.5m 答案　B 解析　小球通過光電門的時間很短，這段時間內(nèi)的平均速度近似等于瞬時速度，為＝＝5m/s，由自由落體運動規(guī)律可知h＝＝1.25m，選項B正確． 10．(多選)一小球從空中由靜止釋放，不計空氣阻力(g取10m/s2)．下列說法正確的是(　　) A．第2s末小球的速度為20m/s B．前2s內(nèi)小球的平均速度為20m/s C．第2s內(nèi)小球的位移為10m D．前2s內(nèi)小球的位移為20m 答案　AD 解析　小球做自由落體運動，第2s末小球的速度為vt＝gt＝10×2m/s＝20 m/s，故

22、A正確；前2 s內(nèi)小球的位移為s2＝gt2＝×10×4 m＝20 m，前2 s內(nèi)小球的平均速度為＝＝m/s＝10 m/s，故B錯誤，D正確；第1s內(nèi)小球的位移為s1＝gt＝×10×1m＝5m，故第2s內(nèi)小球的位移為Δs＝s2－s1＝20m－5m＝15m，故C錯誤． 二、非選擇題 11．某校物理興趣小組為了了解高空墜物的危害，將一只雞蛋從高樓上由靜止釋放，經(jīng)過4s雞蛋剛好著地．忽略空氣阻力的作用，g取10m/s2，求： (1)雞蛋釋放時距離地面的高度； (2)雞蛋在下落過程中的平均速度大小； (3)雞蛋下落過程中第4s內(nèi)的位移大?。? 答案　(1)80m　(2)20m/s　(3)35m

23、 解析　(1)由s＝gt2，可得：s＝×10×42m＝80m. (2)下落過程的平均速度大小為： ＝＝m/s＝20 m/s. (3)前3s內(nèi)的位移大小s′＝gt＝×10×32m＝45m， 故第4s內(nèi)的位移大小Δs＝s－s′＝35m. 12．如圖3所示，有一條豎直懸掛起來的長為4.2m的細桿AB，在桿的正下方離B端0.8m的地方有一個水平放置的圓環(huán)C，若讓桿自由下落(不計空氣阻力，g取10m/s2)．求： 圖3 (1)從桿下落開始，上端A及下端B到達圓環(huán)所經(jīng)歷的時間； (2)AB桿通過圓環(huán)的過程中所用的時間． 答案　(1)1.0s　0.4s　(2)0.6s 解析　(1)

24、桿做自由落體運動，桿的B端到達圓環(huán)的時間為tB，則sB＝gt，將sB＝0.8m代入求得： tB＝0.4s 桿的A端到達圓環(huán)的時間為tA，則：sA＝gt 將sA＝5.0m代入求得：tA＝1.0s. (2)桿通過圓環(huán)的過程中所用的時間：t＝tA－tB＝0.6s. 13.比薩斜塔是世界建筑史上的一大奇跡．如圖4所示，已知斜塔第一層離地面的高度h1＝6.8m，為了測量塔的總高度，在塔頂無初速度釋放一個小球，小球經(jīng)過第一層到達地面的時間為t1＝0.2s．(重力加速度g取10m/s2，不計空氣阻力) 圖4 (1)求小球下落過程中，通過第一層的平均速度大小； (2)求斜塔離地面的總高度h. 答案　(1)34m/s　(2)61.25m 解析　(1)＝＝34m/s (2)設(shè)小球在空中運動總時間為t， 則有h＝gt2 h－h(huán)1＝g(t－t1)2 解得h＝61.25m. 13