2023-2024学年粤教版必修第一册 第二章　第四节　自由落体运动 课件（64张）VIP

第四节自由落体运动核心素养目标物理观念(1)了解亚里士多德关于物体下落运动的主要观点。(2)知道物体做自由落体运动的条件。(3)知道重力加速度的概念。科学思维(1)理解重力加速度的特点。(2)理解自由落体运动的规律及应用。科学探究(1)了解伽利略通过逻辑推理与实验相结合的方法研究自由落体运动。(2)通过实验，探究自由落体运动的规律。科学态度与责任认识伽利略的科学研究方法对科学发展和人类进步的作用和重大意义。CONTENTS目录新知预览·抓必备素养浸润·提能力知能演练·重落实课时跟踪检测新知预览·抓必备高效学习夯基固本1知识点一影响物体下落快慢的因素1．亚里士多德认为，重的物体下落快，轻的物体下落慢，并断言物体下落快慢是由它们的重量决定的。2．伽利略推断，重的物体不会比轻的物体下落得快。3．实验探究结论：物体下落快慢与物体的____无关。轻重知识点二自由落体运动1．定义：物体只在____作用下从____开始下落的运动。2．实际落体运动的处理(1)通常情况下由于受________的影响，物体的下落运动不是自由落体运动；(2)只有当________的影响比较小，可以忽略时，物体的下落运动才可以近似看作____________。重力静止空气阻力空气阻力自由落体运动知识点三自由落体运动的规律1．自由落体加速度(1)定义：在同一地点，一切物体自由下落的______都相同，方向总是竖直向下的，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫____加速度。(2)方向：________。(3)大小：在地球上同一个地点，g的大小一定；在地球不同的纬度，g的大小是______的。在通常的计算中，g可以取________m/s2，粗略计算可以取10m/s2。2．自由落体运动的性质：自由落体运动是初速度为零、加速度为g的__________运动。加速度重力竖直向下不同9．8匀加速直线3．自由落体运动的速度公式和位移公式(1)速度公式：vt＝____；gt观察两幅图片：1．站在高层建筑物上，让重的铁球和轻的铁球同时下落，发现两球几乎同时落地。2．宇航员在月球上的“实验”：铁球与羽毛同时由静止释放，同时落地。(1)地球上任一点的重力加速度都相同。

()(2)不同物体的重力加速度都相同。

()(3)在地球的不同地点，g的大小一般不同。

()(4)加速度为g的运动就是自由落体运动。

()(5)物体仅在重力作用下的运动就是自由落体运动。

()(6)自由落体运动的速度与下落时间成正比。

()(7)自由落体运动的位移与下落时间成正比。

()××√××√×素养浸润·提能力互动探究重难突破2要点一对自由落体运动及自由落体加速度的理解如图所示，这两名跳伞运动选手有不同的质量，自由落体加速度的大小与他们的质量有关吗？提示：自由落体运动的加速度大小与他们的质量无关。1．对自由落体运动的理解(1)条件：①初速度为零；②只受重力。(2)运动性质：初速度v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动。(3)v-t图像：其图像是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，斜率k＝g。|特别提醒|自由落体运动是一种理想化模型：只有当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体的下落才可以当作自由落体运动。

2．对自由落体加速度(重力加速度)的理解(1)方向：总是竖直向下。(2)大小①在同一地点，重力加速度都相同。②大小与在地球上的纬度、距地面的高度有关。与纬度的关系在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，即赤道处重力加速度最小，两极处重力加速度最大，但差别不大与高度的关系在地面上的同一地点，重力加速度随高度的增加而减小。但在不太高的高度内，可认为重力加速度的大小不变【典例1】(多选)对于从苹果树上同一高度同时落下的苹果和树叶，下列说法正确的是(

)A．苹果和树叶的下落都可以看成自由落体运动B．苹果的下落可以近似地看成自由落体运动，树叶的下落不能看成自由落体运动C．假如地球上没有空气，则苹果和树叶将同时落地D．苹果先落地是因为其受到的重力加速度比树叶的大解析

从树上落下的苹果所受阻力相对重力很小，苹果的下落可看成自由落体运动，而从树上落下的树叶所受阻力相对重力较大，树叶的下落不能看成自由落体运动，而且苹果、树叶的重力加速度相同，故A、D错误，B正确；假如地球上没有空气，则苹果和树叶不受空气阻力，都做自由落体运动，下落的快慢相同，同时落地，故C正确。BC1．如图所示的是一个长约1．5m的玻璃筒，一端封闭，另一端有开关，把金属片和小羽毛放到玻璃筒里，把玻璃筒倒过来，观察它们下落的情况，然后把玻璃筒里的空气抽出，再把玻璃筒倒立过来，再次观察金属片和小羽毛下落的情况，下列说法正确的是(

)A．玻璃筒充满空气时，金属片和小羽毛下落得一样快B．玻璃筒充满空气时，金属片和小羽毛均做自由落体运动C．玻璃筒里的空气被抽出后，金属片和小羽毛下落得一样快D．玻璃筒里的空气被抽出后，金属片比小羽毛下落得快解析：玻璃筒内有空气时，金属片和小羽毛由于受到空气阻力，下落得不一样快，并不做自由落体运动，故A、B错误；玻璃筒内没有空气时，金属片和小羽毛都做自由落体运动，所以下落得一样快，故C正确，D错误。C

2．(多选)下列关于重力加速度的说法中，正确的是(

)A．重力加速度g是标量，只有大小，没有方向，通常计算中g取9．8m/s2B．在地球上不同的地方，g的大小一般不同，但它们相差不是很大C．在地球上同一地点、同一高度一切物体做自由落体运动的加速度g都相同D．在地球上的同一地方，离地面高度越大，重力加速度g越小解析：自由落体加速度的大小和方向均与物体所处的地球表面的位置有关，重力加速度是矢量，方向竖直向下，与重力的方向相同，在地球表面，不同的地方，g的大小一般略有不同，但都在9．8m/s2左右，故选项A错误，B正确；在地球表面同一地点、同一高度，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐减小，故选项C、D正确。BCD

要点二自由落体运动的规律及其应用如图所示，漫画中的人用石块来估测水井的深度。你认为有道理吗？为什么？1．自由落体运动的基本公式|特别提醒|(1)自由落体运动的时间由下落的高度决定。(2)自由落体运动中，下落的位移与离地高度是两个不同的概念，处理问题时要注意区分。

2．匀变速直线运动的一切推论公式，如平均速度公式、逐差相等公式、初速度为零的匀变速直线运动的比例式，都适用于自由落体运动。【典例2】

一个小球从离地面500m高处自由落下，不计空气阻力，取g＝10m/s2，求：(1)小球落到地面需要的时间；(2)小球开始下落后第1s内的位移大小和最后1s内的位移大小；解析第1s内的位移大小前9s内的位移大小最后1s内的位移大小Δh＝h－h9＝500m－405m＝95m。

(3)小球下落时间为总时间一半时的位移大小。2．一名航天员在某星球上做自由落体运动实验，让一个质量为1kg的小球从一定的高度自由下落，测得在第5s内的位移是18m，则(

)A．小球在2s末的速度大小为20m/sB．小球在第5s内的平均速度大小是3．6m/sC．该星球上的重力加速度大小为5m/s2D．小球在5s内的位移大小是50m要点三竖直上抛运动的规律及其应用如图所示的为儿童蹦床时的情景，同学们考虑一下，从儿童竖直向上跳离蹦床到再次落回接触蹦床这个过程中，儿童经历了怎样的运动过程？提示：先向上做匀减速直线运动，再向下做自由落体运动。1．竖直上抛运动的特点：加速度为g，上升阶段做匀减速直线运动，下降阶段做自由落体运动。2．竖直上抛的基本规律(1)速度公式：vt＝v0－gt；3．竖直上抛运动的两种研究方法(1)分段法：将全程分为两个阶段，即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自由落体阶段。(2)全程法：将全过程视为初速度为v0，加速度a＝－g的匀变速直线运动，必须注意物理量的矢量性。习惯上取v0的方向为正方向，则v>0时，物体正在上升；v<0时，物体正在下降；h>0时，物体在抛出点上方；h<0时，物体在抛出点下方。4．竖直上抛运动的对称性(1)速度对称：上升和下降过程经过同一位置时速度等大反向。(2)时间对称：上升和下降过程经过同一段高度的上升时间和下降时间相等。【典例3】

研究人员为检验某一产品的抗撞击能力，乘坐热气球并携带该产品竖直升空，当热气球以10m/s的速度匀速上升到某一高度时，研究人员从热气球上将产品自由释放，测得经11s产品撞击地面。不计产品所受的空气阻力，求产品的释放位置距地面的高度。(g取10m/s2)(请分别用全程法和分段法解答本题)思路点拨(1)从竖直向上运动的热气球上自由释放的产品做竖直上抛运动。(2)产品释放后向上运动的时间与自由落体运动时间的和为11s。解析方法一全程法将产品的运动视为匀变速直线运动，根据题意画出运动草图如图甲所示。规定向上为正方向，则v0＝10m/s，a＝－g＝－10m/s2，解得H＝－495m即产品刚释放时离地面的高度为495m。方法二分段法根据题意画出运动草图如图乙所示。将产品的运动过程分为A→B和B→C→D两段来处理。A→B为匀减速直线运动，B→C→D为自由落体运动。由题意可知tBD＝11s－1s＝10s根据自由落体运动规律可得故释放点离地面的高度H＝hBD－hBC＝495m。2．(多选)某小物体以v0＝40m/s的初速度竖直上抛，不计空气阻力，g取10m/s2，抛出时刻t＝0，则下列说法正确的是(

)A．物体在t＝3s时速度为70m/sB．前3s内物体的位移大小为75mC．前5s内物体的路程为85mD．前5s内物体的速度变化量的大小为30m/s知能演练·重落实内化知识巩固技能31．(多选)下列关于自由落体运动的说法正确的是(

)A．物体从静止开始下落的运动叫自由落体运动B．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C．从静止开始下落的小钢球，因受空气阻力作用，不能看成自由落体运动D．从静止开始下落的小钢球，所受空气阻力对其运动的影响很小，可以忽略，可以看成自由落体运动解析：物体做自由落体运动的条件是初速度为零且除重力之外不受其他力的作用，所以A错误，B正确；在实际中，物体由静止开始下落时，当空气阻力远小于重力时，物体的下落能看作自由落体运动，所以C错误，D正确。BD

2．某生活小区4楼阳台，有一质量为0.5kg的花盆，从静止开始自由下落。则(

)A．花盆经过约2．0s到达地面B．花盆经过约1．4s到达地面C．花盆落地时速度大小约为5m/sD．花盆落地时速度大小约为20m/s4．一物体做自由落体运动，落地时速度是30m/s(g取10m/s2)。求：(1)它从开始下落到落至地面所需时间；

(2)它开始下落时离地面的高度；解析：方法一：根据vt2＝2gh，则下落时离地面的高度(3)它在最后1s内下落的高度。解析：物体在前2s内下落的高度所以最后1s内下落的高度h2＝h－h1＝45m－20m＝25m。课时跟踪检测41．某同学设计让宇航员登上月球后，在登月舱外由某一高度同时释放一个氢气球和铅球。若铅球与氢气球大小相同，则按我们所学的知识，理应观察到的现象是(

)A．氢气球将加速上升，铅球加速下落B．氢气球和铅球都下落，铅球先落到月球表面C．氢气球和铅球都下落，氢气球先落到月球表面D．氢气球和铅球都下落，且同时落到月球表面解析：月球上没有空气，故登月舱外为真空，氢气球和铅球都做自由落体运动，在月球上的重力加速度相同，且两者下落的高度相同，所以下落时间相同，故D正确，A、B、C错误。D

2．某人从井口静止释放一颗小石子，不计空气阻力，为表示小石子落水前的运动，下列四幅图像可能正确的是(

)3．如图所示，某学习小组利用直尺估测反应时间，甲同学捏住直尺上端，使直尺保持竖直，直尺零刻度线位于乙同学的两指之间。当乙看见甲放开直尺时，立即用手指捏住直尺，根据乙手指所在位置计算反应时间。为简化计算，某同学将直尺刻度进行了改进，以相等时间间隔在直尺的反面标记反应时间的刻度线，制作了“反应时间测量仪”，下列四幅图中刻度线标度正确的是(

)4．如图所示，A、B两个质量不同的小球从同一地点的不同高度处做

自由落体运动，结果同时到达地面，下列有关两球运动情况的描述合理的是(

)A．若mA>mB，则两球可能同时开始释放B．若mA>mB，则B球可能比A球先释放C．若mA<mB，则两球落地时速度大小可能相等D．不管两球质量关系怎样，A球一定比B球先释放5．在轻绳的两端各拴一个小球，一个人用手拿着绳子上端的小球，站在三层楼的阳台上，释放小球，使小球自由下落，两小球相继落地的时间差为Δt，如果人站在四层楼的阳台上，同样的方法释放小球，让小球自由下落，则两小球相继落地的时间差将(

)A．不变

B．变大

C．变小

D．无法确定6．在离地高h处，沿竖直方向同时向上和向下抛出两个小球，它们的初速度大小均为v，不计空气阻力，两球落地的时间差为(

)7．(多选)如图所示，在桌面上方有三个金属小球a、b、c，其离桌面的高度分别为h1、h2、h3且h1∶h2∶h3＝3∶2∶1。若先后由静止释放a、b、c，三球刚好同时落到桌面上，不计空气阻力，则下列说法正确的是(

)8．长为5m的竖直杆下端距离一个竖直圆筒口为5m，若这个圆筒长也为5m，让这根杆自由下落，它通过圆筒的时间为(取g＝10m/s2)(

)B

9．嫦娥四号探测器成功发射，开启了人类登陆月球背面的探月新征程，距离实现载人登月更近了一步。若你通过努力学习、刻苦训练有幸成为中国登月第一人，而你为了测定月球表面附近的重力加速度进行了如下实验：在月球表面上空让一个小球由静止开始自由下落，测出下落高度h＝20m时，下落的时间正好为t＝5s。则：(1)月球表面的重力加速度g月为多大？(2)小球下落过程中，最初2s内和最后2s内的位移之比为多大？解析：小球下落过程中的5s内，从第1s到最后1s，每1s内的位移之比为1∶3∶5∶7∶9，则最初2s内和最后2s内的位移之比为(1＋3)∶(7＋9)＝1∶4。答案：

1∶4解析：物体从塔顶边缘的A点抛出，位移大小为10m的位置有两处，如图所示，一处在A点之上，另一处在A点之下，在A点之上时，通过位移大小为10m处有上升和下降两种过程，在A点之下10m处只有下降过程。方法一：分段法由v02＝2gH得v0＝20m/s设物体上升10m时速度为v1，则由v02－v12＝2gh故物体从抛出到下落至A点下方10m处时方法二：全程法由v02＝2