人教版高中物理必修1第二章第5-6节自由落体运动学案

1、2020人教版高中物理必修一第二章5-6节学员姓名： 年 级：高一 辅导科目：物理课时数： 学科教师： 授课日期2020授课时段组长签字授课类型TCT星级教学目的1.知道物体做自由落体运动的条件. 2通过实验探究自由落体运动加速度的特点，建立重力加速度的概念知道重力加速度的大小、方向(重点)3掌握自由落体运动的规律，并能解决相关实际问题(难点)4了解伽利略对自由落体运动的研究方法，领会伽利略的科学思想(难点)重点难点1、掌握自由落体运动的规律，并能解决相关实际问题(难点)教学内容T同步课堂导入什么是自由落体运动？知识模块1、自由落体运动及自由落体加速度1自由落体运动(1)定义物体只在重力作用下

2、从静止开始下落的运动(2)运动性质初速度为0的匀加速直线运动2自由落体加速度(1)定义在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用g表示(2)方向竖直向下(3)大小 在地球上不同的地点，g的大小一般是不同的一般的计算中，可以取g9.8 m/s2或g10 m/s2.1物体仅在重力作用下的运动就是自由落体运动()2物体由静止释放，当空气阻力很小，可忽略不计时可以看做自由落体运动()3月球上的重力加速度也是9.8 m/s2.()4在地球上不同地方的重力加速度大小略有不同()1枯萎的叶子，由树枝上自由下落的运动是不是自由落体运动？【答案】不是，树叶在下落

3、时虽然初速度为零，但由于它受到的空气阻力不能忽略，故不是做自由落体运动2自由落体加速度的方向能说成垂直地面向下吗？【答案】不能，由于地面不一定水平，垂直地面向下不一定是竖直向下探讨1：在空气中，将一张纸片和一石块从同一高度同时释放，哪个下落得快？若把这张纸片团紧成一团，再与石块从同一高度释放，情况会怎样？【答案】石块下落得快；纸团和石块几乎同时着地探讨2：牛顿管实验：玻璃管中有羽毛、小软木片、小铁片等，玻璃管中抽成了真空，将物体聚于一端，再将玻璃管倒立，让所有物体同时下落看到什么现象？说明什么问题？【答案】物体下落快慢相同在没有空气阻力影响的情况下，所有物体下落快慢是相同的，与质量无关1自由落

4、体运动是一种理想化模型(1)这种模型忽略了次要因素空气阻力，突出了主要因素重力实际上，物体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体运动(2)当空气阻力远小于重力时，物体由静止开始的下落可看做自由落体运动如在空气中自由下落的石块可看做自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看做自由落体运动2自由落体加速度(1)产生原因：由于处在地球上的物体受到重力作用而产生的，因此也称为重力加速度(2)大小：与所处地球上的位置及距地面的高度有关在地球表面会随纬度的增加而增大，在赤道处最小，在两极最大，但差别很小在地面上的同一地点，随高度的增加而减小，但在一定的高度范围内，可认为重力加速度的大小不变通常情况下取g9.

5、8 m/s2或g10 m/s2.经典例题1关于自由落体运动，下列说法错误的是()A物体竖直向下的运动就是自由落体运动B自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动C只在重力作用下从静止开始下落的运动就是自由落体运动D自由落体运动只有在没有空气的空间里才能发生，在有空气的空间里，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，物体从静止开始下落也可以看做是自由落体运动【答案】物体只在重力作用下，并且从静止开始下落的运动才是自由落体运动实际下落中，空气阻力很小，可以忽略不计时，才可以看做是自由落体运动，C、D正确，A错误；自由落体运动的性质是初速度为零的匀加速直线运动，B正确 A2“自

6、由落体”演示实验装置如图251所示，当牛顿管被抽成真空后，将其迅速倒置，管内轻重不同的物体从顶部下落到底端的过程中， 下列说法正确的是() A时间相同，加速度相同B时间相同，加速度不同C时间不同，加速度相同D时间不同，加速度不同 图251【答案】轻重不同的物体在真空管中，不受阻力，做自由落体运动所以加速度相同，都为g.高度相同，运动时间相同故A正确，B、C、D错误 A3(多选)一个铁钉和一团棉花同时从同一高处下落，总是铁钉先落地，这是因为()A铁钉比棉花团重B棉花团受到的空气阻力不能忽略C棉花团的加速度比重力加速度小D铁钉的重力加速度比棉花团的重力加速度大【答案】铁钉受到的空气阻力与其重力相比

7、较小，可以忽略，而棉花受到的空气阻力与其重力相比较大，不能忽略，所以铁钉的下落加速度较大，而它们的重力加速度是相同的，故只有B、C正确 BCC专题知识模块2、自由落体运动规律探讨1：匀变速直线运动的基本规律对于自由落体运动是否适用？【答案】适用，自由落体运动是初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动，匀变速直线运动的基本规律都能适用探讨2：月球表面没有空气，在月球表面附近自由下落的物体的运动规律是否与地球上的自由落体运动规律相似？【答案】相似在月球表面附近自由下落的物体也是自由落体运动，它的运动规律与地球上的自由落体运动规律完全相同，但两者的重力加速度不同1几个重要公式自由落体运动是匀变速直线运

8、动的特例，因此匀变速直线运动规律也适用于自由落体运动只要将匀变速直线运动公式中的v0换成0，a换成g，x换成h，匀变速直线运动公式就变为自由落体运动公式2关于自由落体运动的几个比例关系式(1)第1T末，第2T末，第3T末，第nT末速度之比v1v2v3vn123n；(2)前1T内，前2T内，前3T内，前nT内的位移之比h1h2h3hn149n2；(3)第1T内，第2T内，第3T内，第nT内的位移之比hhhhN135(2n1)；(4)通过第1个h，第2个h，第3个h，第n个h所用时间之比：t1t2t3tn1(1)()()经典例题4(多选)关于自由落体运动，下列说法中正确的是() A它是v00、ag

9、、方向竖直向下的匀加速直线运动B在开始连续的三个1 s内通过的位移之比是135C在开始连续的三个1 s末的速度大小之比是123D从开始运动下落4.9 m、9.8 m、14.7 m所经历的时间之比为123【答案】由自由落体运动的性质和规律可知A、B、C正确，D错误 ABC5物体自楼顶处自由下落(不计阻力)，落到地面的速度为v.在此过程中，物体从楼顶落到楼高一半处所经历的时间为() A. B. C. D【答案】设楼顶到地面的高度为h，物体从楼顶落到楼高一半处的速度为v，则有：2ghv2,2gv2，解得：vv，得：t.故选C. 6从离地面500 m的空中自由落下一个小球，g取10 m/s2，求小球：

10、 (1)经过多长时间落到地面；(2)自开始下落计时，在第1 s内的位移和最后1 s内的位移为多少；(3)下落时间为总时间的一半时的位移【答案】(1)由hgt 2，得落地时间t s10 s.(2)第1 s内的位移h1gt1012 m5 m因为从开始运动起前9 s内的位移为h9gt1092 m405 m所以最后1 s内的位移为h1hh9500 m405 m95 m.(3)下落一半时间即t5 s，其位移为h5gt21025 m125 m.(1)10 s(2)5 m95 m(3)125 m知识模块3、重力加速度的三种测量方法1打点计时器法(1)按如图252所示连接好实验装置，让重锤做自由落体运动，与重

11、锤相连的纸带上便会被打点计时器打出一系列点迹(2)对纸带上计数点间的距离h进行测量，利用hnhn1gT 2求出重力加速度的大小图252 图253 图2542频闪照相法(1)频闪照相机可以间隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机的这一特点可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置(2)根据匀变速运动的推论hgT 2可求出重力加速度g.也可以根据v，求出物体在某两个时刻的速度，由g，可求出重力加速度g.3滴水法如图254所示，让水滴自水龙头滴下，在水龙头正下方放一个盘，调节水龙头，让水一滴一滴地滴下，并调节到使第一滴水碰到盘的瞬间，第二滴水正好从水龙头口开始下落，并且能依次持续下去如图254所示

12、，让水滴自水龙头滴下，在水龙头正下方放一个盘，调节水龙头，让水一滴一滴地滴下，并调节到使第一滴水碰到盘的瞬间，第二滴水正好从水龙头口开始下落，并且能依次持续下去经典例题由于hgT 2，则hT 2，因此先画出hT 2图象，利用图线的斜率来求重力加速度更准确7如图所示是用照相机对一小球做自由落体运动频闪拍摄的照片，符合实际的是()ABCD【答案】因频闪拍摄的频率是固定的，因此，小球做自由落体运动，越向下运动，相邻小球之间的距离越大，故D正确 D8(多选)在一次利用滴水法测重力加速度的实验中：让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里，调整水龙头，让前一滴水滴到盘子而听到声音时，后一滴恰好离开水龙头

13、从第1次听到水击盘声时开始数“1”并开始计时，数到“n”时听到水击盘声的总时间为T，用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差为h，即可算出重力加速度则 () A每一滴水从水龙头落到盘子的时间为B每一滴水从水龙头落到盘子的时间为C重力加速度的计算式为D重力加速度的计算式为【答案】从第1次听到水击盘声开始计数为“1”，当数到“n”时，共经历了n1个水滴下落的时间，故每一滴水从水龙头落到盘子的时间为t，A错误，B正确；由hgt 2，可得：g，C错误，D正确 BD9图255中甲、乙两图都是使用电磁打点计时器测量重力加速度g的装置示意图，已知该打点计时器的打点频率为50 Hz.甲 乙 丙图255(1)甲、乙两图

14、相比较，哪个图所示的装置更合理？(2)丙图是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中打出的第一个点标为1，后面依次打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5、，经测量，第15至第17点间的距离为11.70 cm，第1至第16点间距离为43.88 cm，则打下第16个点时，重物下落的速度大小为 m/s，测出的重力加速度值为g m/s2.(要求保留三位有效数字)【答案】(1)甲图释放时更稳定，既能更有效地减小摩擦力；又能保证释放时初速度的大小为零，所以甲图更合理(2)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以v162.93 m/s归纳和总结又根据2gHv 可得g9.78 m/

15、s2. (1)甲图(2)2.939.780.02利用纸带求重力加速度的三种方法1逐差法：依据相等时间间隔内的位移差为定值，即xgT 2，则g.2平均值法：依据位移公式xgt 2，得g，并多次测量x、t，求多个g值，再取平均值3图象法：用vn，求各打点时刻的瞬时速度，画出vt图象，由图象斜率求g值知识模块4、伽利略对自由落体运动的研究1问题发现亚里士多德观点：重物下落得快，轻物下落得慢矛盾：把重物和轻物捆在一起下落，会得出两种矛盾的结论伽利略观点：重物与轻物下落得一样快2猜想与假说伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的加速运动，并指出这种运动的速度应该是均匀变化的假说3理想斜面实验(1)如果速度随

16、时间的变化是均匀的，初速度为零的匀变速直线运动的位移x与运动所用的时间t的平方成正比，即xt 2.(2)让小球从斜面上的不同位置由静止滚下，测出小球从不同起点滚动的位移x和所用的时间t.(3)斜面倾角一定时，判断xt 2是否成立(4)改变小球的质量，判断xt 2是否成立(5)将斜面倾角外推到90时的情况小球自由下落，认为小球仍会做匀加速运动，从而得到了落体运动的规律4伽利略研究自然规律的科学方法：把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来他给出了科学研究过程的基本要素：对现象的一般观察提出假设运用逻辑得出推论通过实验对推论进行检验对假设进行修正和推广1亚里士多德的观点是：重物、轻物下落得一

17、样快()2伽利略通过实验证明了，只要斜面的倾角一定，小球自由滚下的加速度是相同的()3伽利略科学思想方法的核心是做实验()在研究自由落体运动时，伽利略进行了猜想，亚里士多德进行了猜测，两种研究方法有何不同？【答案】伽利略的科学猜想是根据所观察、发现的事实，把客观事实与原有的知识结合起来，科学猜想不能直接当做结论使用，只有经过实验验证，才能作为结论使用经典例题10伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究自然规律的科学方法，这就是()A对自然现象进行总结归纳的方法B用科学实验进行探究的方法C对自然现象进行总结归纳，并用实验进行验证的方法D抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法【答案】伽利略设想物体

18、下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比；由于当时用滴水法计算，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所用时间长的多，所以容易测量伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推所以伽利略用来抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法故选D. 11伽利略在对自由落体运动的研究过程中，开创了如图256所示的一套科学研究方法，其中方框2和4中的方法分别是()图256A实验检验，数学推理B数学推理，实验检验C提出假设

19、，实验检验D实验检验，合理外推【答案】这是依据思维程序排序的问题，这一套科学研究方法，要符合逻辑顺序，即通过观察现象，提出假设，根据假设进行逻辑推理，然后对自己的逻辑推理进行实验验证，紧接着要对实验结论进行修正推广故A、B、D错误，C正确 T能力课后作业1月球上没有空气，若宇航员在月球上将羽毛和石块从同一高度处同时由静止释放，则()A羽毛先落地B石块先落地C它们同时落地D它们不可能同时落地【答案】羽毛和石块在月球上下落时不受空气阻力影响，下落时的加速度相同，所以它们同时落地，C正确 2从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间，两位同学合作，用刻度尺可测得人的反应时间：如图257甲所示，A握

20、住尺的上端，B在尺的下部做握尺的准备(但不与尺接触)，当看到A放开手时，B立即握住尺，若B做握尺准备时，手指位置如图乙所示，而握住尺时的位置如图丙所示，由此测得B同学的反应时间约为() 图257A2.0 s B0.3 sC0.10 sD0.4 s【答案】反应时间就是刻度尺自由下落的时间，应用自由落体运动的规律即可求解，根据自由落体运动规律xgt 2得反应时间t，将x(60.0020.00)cm0.40 m，g取9.8 m/s2代入得t s0.3 s，B正确 3一个物体从某一高度做自由落体运动，已知它最后1 s内的位移为15 m(g取10 m/s2)，则它开始下落时距地面的高度为()A31.25

21、 m B11.25 mC20 mD25 m【答案】设物体下落总用时为t，则最后一秒内的位移hgt 2g(t1)2，代入数据求得t2 s，故物体下落时距地面的高度hgt 220 m，C正确 4伽利略为了研究自由落体的规律，将落体实验转化为著名的沿斜面运动的实验，当时利用斜面做实验主要是考虑到()图258A实验时便于测量小球运动的速度B实验时便于测量小球运动的路程C实验时便于测量小球运动的时间D实验时便于测量小球运动的加速度【答案】伽利略最初假设自由落体运动的速度是随着时间均匀增大，但是他所在的那个时代还无法直接测定物体的瞬时速度，所以不能直接得到速度随时间的变化规律伽利略通过数学运算得到结论：如

22、果物体的初速度为零，而且速度随时间的变化是均匀的，那么它通过的位移与所用的时间的二次方成正比，这样，只要测出物体通过不同位移所用的时间，就可以检验这个物体的速度是否随时间均匀变化但是物体下落很快，当时只能靠滴水计时，这样的计时工具还不能测量自由落体运动所用的较短的时间伽利略采用了一个巧妙的方法，用来“冲淡”重力他让铜球沿阻力很小的斜面滚下，小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所以时间长，所以容易测量故A、B、D错误，C正确 5关于自由落体运动，下列说法正确的是 ()A速度变化得越来越快B在开始连续的三个1 s内通过的位移之比是149C第1 s末、第2 s末、第3 s末的速度大

23、小之比是123D物体的质量越大，加速度越大【答案】物体自由落体的加速度为g，大小不变，A、D均错误；由vgt可得，v1v2v3123，C正确；从开始运动三个连续1 s内通过的位移之比为135，B错误 C6(多选)甲、乙两物体分别从高10 m处和高20 m处同时由静止自由下落，不计空气阻力，下面几种说法中正确的是() A乙落地速度是甲落地速度的倍B落地的时间甲是乙的2倍 C下落1 s时甲的速度与乙的速度相同D甲、乙两物体在最后1 s内下落的高度相等【答案】根据v可知，落地时乙的速度是甲落地速度的倍，故A正确；根据t，落地的时间乙是甲的倍，故B错误；根据vgt可知，下落1 s时甲的速度与乙的速度都

24、为10 m/s，故C正确；甲乙两物体下落的时间不同，最后一秒的初速度不同，所以最后1 s下落的距离不相等，故D错误 AC7一个小石子从离地某一高度处由静止自由落下某摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹AB(照片中轨迹长度与实际长度相等)该爱好者用直尺量出轨迹的长度，如图259所示已知曝光时间为0.001 s，则小石子出发点离A点约为() 图259A20 m B10 mC6.5 cmD45 m【答案】据题意，由于照相机曝光时间极短，仅为t0.001 s，据在极短时间内的平均速度等于瞬时速度，即vAvAB，而据上图可知物体在0.001 s时间内的位移为0.02 m，则石子在A点的瞬时速度为：vA2

25、0 m/s，据匀变速直线运动速度位移时间关系：v22gh可得物体下落位置到A点的高度为20 m，故A选项正确 A8屋檐上每隔相同的时间间隔滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴已刚好到达地面，而第3滴与第2滴分别位于高为1 m的窗户的上、下沿，如图2510所示，问： 图2510(1)此屋檐离地面多高？(2)滴水的时间间隔是多少？(g取10 m/s2)【答案】(1)根据比例关系，从上到下相邻水滴间距离之比为1357，而2、3两滴间距离为 1米，所以总高度H1 m3.2 m.(2)根据Hgt 2，代入数据得，ts0.8 s滴水时间间隔t0.2 s. (1)3.2 m(2)0.2 s9一竖直的墙壁上

26、AE被分成四个相等的部分，一物体由A点从静止释放做自由落体运动，如图2511所示，下列结论正确的是()图2511A物体到达各点的速率vBvCvDvE1234B物体通过每一部分时，其速度增量vBvAvCvBvDvCvEvDC物体从A到E的平均速度vBD物体从A到E的平均速度vC【答案】根据运动学公式v2v2ax得：物体由A点从静止释放，所以v22ax，所以物体到达各点的速率之比vBvCvDvE1，故A错误；物体做加速运动，物体通过每一部分时，所用时间逐渐减少，故速度增量逐渐减小，故B错误；根据自由落体运动的前两段相等时间内的位移比为13.故下落到B点时的时间为总时间的一半，由中间时刻的瞬时速度等于此段时间的平均速度可知，C正确、D错误 C10(多选)如图2512所示，小球从竖直砖墙某位置静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3、4、5、所示小球运动过程中每次曝光的位置，连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度