《2018-2019高中物理 第二章 探究勻變速直線運動規(guī)律 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)案 粵教版必修1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第二章 探究勻變速直線運動規(guī)律 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)案 粵教版必修1.doc（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

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重力加速度，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(jìn)行驗證. 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：重力加速度的方向總是豎直向下的. 3.大?。涸谕坏攸c，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3 s落地，取g＝10 m/s2，則物體落地時的速度v＝__________m/s，方向________；塔高H＝________m. 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：(已知打點計時器的頻率為50 Hz) (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＝0 ① 勻變速直線運動＝ ② 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 ≈0.768 m/s vF＝＝ m/s ＝0.96 m/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≈9.60 m/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＝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)做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9.8 m/s2，因此一般計算中g(shù)取9.8 m/s2或10 m/s2. 例1　(多選)關(guān)于自由落體運動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(yuǎn)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　關(guān)于自由落體運動，下列說法正確的是(　　) A.質(zhì)量大的物體自由下落時的加速度大 B.雨滴下落的過程是自由落體運動 C.從水平飛行著的飛機(jī)上釋放的物體將做自由落體運動 D.從二樓陽臺由靜止釋放的石塊，可近似看做自由落體運動 答案　D 解析　自由下落的物體的加速度相同，都是重力加速度g，A錯誤；雨滴下落過程中的空氣阻力不能忽略，B錯誤；從水平飛行著的飛機(jī)上釋放的物體不是從靜止開始下落即初速度不為零，C錯誤；從二樓陽臺由靜止釋放的石塊，重力遠(yuǎn)大于阻力，可近似看做自由落體運動，D正確. 二、自由落體運動的規(guī)律 1.速度公式：vt＝gt. 2.位移公式：s＝gt2. 例3　從離地面500 m的空中自由落下一個小球，取g＝10 m/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1 s內(nèi)的位移、最后1 s內(nèi)的位移. (3)最后1 s的初速度. 答案　(1)10 s　(2)5 m　95 m　(3)90 m/s 解析　由s＝500 m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1 s內(nèi)的位移.最后1 s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＝10 s. (2)第1 s內(nèi)的位移： s1＝gt12＝1012 m＝5 m 因為從開始運動起前9 s內(nèi)的位移為 s9＝gt92＝1092 m＝405 m 所以最后1 s內(nèi)的位移為Δs＝s－s9＝500 m－405 m＝95 m. (3)最后1 s的初速度即下落9 s末的速度，vt＝gt9＝109 m/s＝90 m/s 例4　一個小球從s高處自由落下，經(jīng)過最后200 m所用的時間是4 s，求高度s和小球下落s所用的總時間T.(g取10 m/s2，空氣阻力不計) 答案　7 s　245 m 解析　根據(jù)題意畫出小球的運動示意圖如圖所示，其中t＝4 s，s′＝200 m. 根據(jù)自由落體公式得： s＝gT2，s－s′＝g(T－t)2 代入數(shù)據(jù)解得：s＝245 m，T＝7 s. 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)2 s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10 m/s2)(　　) A.10 m B.20 m C.30 m D.40 m 答案　B 解析　已知初速度為0、加速度a＝g＝10 m/s2、時間t＝2 s 這三個物理量，所以直接應(yīng)用位移公式s＝gt2＝1022 m＝20 m，由此可知井深約為20 m. 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)(　　) 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10 m/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＝10 m/s2) 答案　2 s　40 m 解析　根據(jù)速度公式vt＝gt得 t1＝ s＝1 s，t2＝ s＝3 s 所以Δt＝t2－t1＝2 s 根據(jù)位移公式s＝gt2得s1＝gt12＝1012 m＝5 m s2＝gt22＝1032 m＝45 m 則s＝s2－s1＝40 m 一、選擇題 考點一　自由落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＝可知，Δv＝gΔt，所以若時間相等，則速度的變化量相等，故選項C正確；選項D可根據(jù)自由落體運動的性質(zhì)判定是正確的. 【考點】自由落體運動 【題點】自由落體運動的理解 2.小明發(fā)現(xiàn)從核桃樹上同一高度一顆核桃和一片樹葉同時從靜止落下，下列說法正確的是(　　) A.核桃和樹葉的運動都是自由落體運動 B.核桃先落地是由于核桃受到的重力較大 C.核桃和樹葉的運動都不能看成自由落體運動 D.假如地球上沒有空氣，核桃和樹葉會同時落地 答案　D 解析　從樹上落下的核桃所受阻力相對重力來說很小，可看成自由落體運動，而從樹上落下的樹葉所受阻力相對重力來說較大，不能看成自由落體運動，A、B、C錯誤.假如地球上沒有空氣，則核桃和樹葉不受空氣阻力，都做自由落體運動，下落快慢相同，同時落地，D正確. 【考點】自由落體運動 【題點】自由落體運動的理解 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值越小.故正確選項為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.科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在月球表面：(1)沒有空氣；(2)重力加速度約為地球表面的；(3)沒有磁場.若宇航員登上月球后在空中從同一高度同時由靜止釋放氫氣球和鉛球，忽略地球和其他星球?qū)υ虑虻挠绊?，下列說法正確的是(　　) A.氫氣球?qū)⒓铀偕仙?，鉛球自由下落 B.氫氣球和鉛球都處于靜止?fàn)顟B(tài) C.氫氣球和鉛球都將下落，但鉛球先落地 D.氫氣球和鉛球都將下落，且同時落地 答案　D 解析　自由落體運動是從靜止開始、只在重力作用下的運動，自由落體運動必須同時滿足這兩個條件.故在月球上由靜止釋放的物體做自由落體運動.因氫氣球與鉛球由同一高度同時釋放，根據(jù)s＝g月t2，知它們同時落地，D正確. 6.空降兵從飛機(jī)上跳傘時，為了保證安全著陸，著陸前最后階段降落傘勻速下落的速度約為6 m/s.空降兵平時模擬訓(xùn)練時，經(jīng)常從高臺上跳下，則訓(xùn)練用高臺的合適高度約為(g取10 m/s2)(　　) A.0.5 m B.1.0 m C.1.8 m D.5.0 m 答案　C 7.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 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. 8.雨滴自屋檐由靜止滴下，每隔0.2 s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＝10 m/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1 s，第二滴下落了t＝0.8 s，由vt＝gt知，vt＝8 m/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0.5 cm，該同學(xué)從計時器上讀出小球通過光電門的時間為1.0010－3 s，則小球開始下落的位置距光電門的距離為(不計空氣阻力，取g＝10 m/s2)(　　) 圖2 A.1 m B.1.25 m C.0.4 m D.1.5 m 答案　B 解析　小球通過光電門的時間很短，這段時間內(nèi)的平均速度可看成瞬時速度，為＝＝5 m/s，由自由落體運動規(guī)律可知h＝＝1.25 m，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10 m/s2).下列說法正確的是(　　) A.第2 s末小球的速度為20 m/s B.前2 s內(nèi)小球的平均速度為20 m/s C.第2 s內(nèi)小球的位移為10 m D.前2 s內(nèi)小球的位移為20 m 答案　AD 解析　小球做自由落體運動，第2 s末小球的速度為vt＝gt＝102 m/s＝20 m/s，故A正確；前2 s內(nèi)小球的位移為s2＝gt2＝104 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1 s內(nèi)小球的位移為s1＝gt12＝101 m＝5 m，故第2 s內(nèi)小球的位移為Δs＝s2－s1＝20 m－5 m＝15 m，故C錯誤. 【考點】自由落體運動規(guī)律的應(yīng)用 【題點】自由落體運動的比例式的應(yīng)用 二、非選擇題 11.(自由落體運動規(guī)律的應(yīng)用)如圖3所示，有一條豎直懸掛起來的長為4.2 m的細(xì)桿AB，在桿的正下方離B端0.8 m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10 m/s2).求： 圖3 (1)從桿下落開始，上端A及下端B到達(dá)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)1.0 s　0.4 s　(2)0.6 s 解析　(1)桿做自由落體運動，桿的B端到達(dá)圓環(huán)的時間為tB，則sB＝gtB2，將sB＝0.8 m代入求得： tB＝0.4 s 桿的A端到達(dá)圓環(huán)的時間為tA，則：sA＝gtA2 將sA＝5.0 m代入求得：tA＝1.0 s. (2)桿通過圓環(huán)的過程中所用的時間：t＝tA－tB＝0.6 s. 12.(自由落體運動規(guī)律的應(yīng)用)如圖4所示，一滴雨滴從離地面20 m高的樓房屋檐自由下落，下落途中用Δt＝0.2 s的時間通過一個窗口，窗口的高度為2 m，g取10 m/s2，不計空氣阻力，問： 圖4 (1)雨滴落地時的速度大小； (2)雨滴落地前最后1 s內(nèi)的位移大小； (3)屋檐離窗的上邊框有多高？ 答案　(1)20 m/s　(2)15 m　(3)4.05 m 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s＝gt2得t＝2 s. 則雨滴落地時的速度v＝gt＝20 m/s. (2)雨滴在第1 s內(nèi)的位移為s1＝gt12＝5 m 則雨滴落地前后最后1 s內(nèi)的位移大小為s2＝s－s1＝15 m. (3)由題意知窗口的高度為s3＝2 m，設(shè)屋檐距窗的上邊框為s0，雨滴從屋檐運動到窗的上邊框所用時間為t0，則s0＝gt02. 又s0＋s3＝g(t0＋Δt)2 聯(lián)立解得s0＝4.05 m. 【考點】自由落體運動規(guī)律的應(yīng)用 【題點】自由落體運動公式的應(yīng)用