高考物理总复习主题一机械运动与物理模型1.2.5-1.2.6自由落体运动伽利略对自由落体运动的研究市

1.2.5自由落体运动1.2.6伽利略对自由落体运动研究1/452/45一、自由落体运动1.定义：物体只在_______作用下从_______开始下落运动。

2.特点(1)运动性质：初速度等于_____匀加速直线运动。(2)受力特点：只受_______作用。(3)物体下落可看作自由落体运动条件：在实际中物体下落时因为受空气阻力作用，物体并不是做自由落体运动，只有当空气阻力比重力小得多，能够忽略时，物体下落才可看成__________运动来处理。重力静止零重力自由落体3/45思维拓展如图所表示，在有空气玻璃管中，金属片比羽毛下落得快，在抽掉空气玻璃管中，金属片和羽毛下落快慢相同。(1)只受重力作用时，物体下落快慢有什么规律。(2)空气中落体运动在什么条件下可看作自由落体运动？答案(1)物体下落快慢相同(2)空气阻力作用能够忽略4/45二、自由落体加速度1.定义：在同一地点，一切物体自由下落加速度都______。这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度，通惯用g表示。2.方向：____________。3.大小(1)在地球上同一地点：一切物体自由下落加速度都_____。(2)在地球上不一样地点，g大小普通是______(A.相同B.不一样)，g值随纬度增大而逐步_______。(3)普通取值：g＝_________或g＝_________。相同竖直向下相同B增大9.8m/s210m/s25/45思维拓展自由下落加速度大小与物体质量相关吗？同一物体在月球和地球上做自由落体运动时加速度相同吗？答案自由下落加速度大小与物体质量无关系。同一物体在月球和地球上自由落体加速度也不相同。6/45三、自由落体运动规律gt2gh7/45思维拓展我们已经知道，自由落体运动是一个初速度为0，只受重力作用运动。那么前面所学匀变速直线运动规律，还有哪些适合用于自由落体运动。请举出一些！答案平均速度公式，初速度为零匀变速直线运动百分比式等均可用。8/45四、伽利略对自由落体运动研究1.亚里士多德观点：物体下落快慢是由它们_______决定。2.伽利略研究(1)归谬：伽利略从____________论断出发，经过逻辑推理，否定了____________论断。(2)猜测：伽利略猜测自由落体运动是一个最简单变速运动，它速度应该是__________。(3)数学推理：伽利略经过数学推理得出初速度为零匀变速直线运动应有_______。重力亚里士多德亚里士多德均匀改变x∝t29/45(4)试验结果。①小球沿斜面滚下运动是_____________运动。②只要斜面倾角一定，小球加速度都是_______。③增大斜面倾角，小球加速度随斜面倾角增大而______。(5)合理外推：伽利略认为当斜面倾角为_______时，小球将自由下落，仍会做______________运动。

匀加速直线相同增大90°匀变速直线10/45思维拓展以上图画中能够推翻亚里士多德什么观点？答案亚里士多德认为物体下落快慢是由它们重力决定。11/45自由落体运动了解[关键点归纳]

1.自由落体运动是一个理想模型。当自由下落物体所受空气阻力远小于重力时，物体运动才能够视为自由落体运动。如空气中石块下落能够看做自由落体运动，空气中羽毛下落不能看做自由落体运动。2.物体做自由落体运动条件 (1)初速度为零；(2)只受重力。12/453.运动特点：初速度为零，加速度为重力加速度g匀加速直线运动。是匀变速直线运动特例。运动图象：自由落体运动v－t图象是一条过原点倾斜直线，斜率是k＝g。尤其提醒物体在其它星球上也能够做自由落体运动，但下落加速度与在地球表面下落加速度不一样

13/45[精典示例][例1]

(·广东清远月考)关于自由落体运动，以下说法中正确是(

)A.质量大物体自由下落时加速度大B.从水平飞行飞机上释放物体将做自由落体运动C.雨滴下落过程是自由落体运动D.从水龙头上滴落水滴下落过程，能够近似看成自由落体运动思绪探究自由落体运动是一个理想化模型，实际问题中当阻力相对于重力能够忽略时，才能够把物体由静止下落运动看成自由落体运动。14/45解析全部物体在同一地点重力加速度相等，与物体质量大小无关，A错误；从水平飞行飞机上释放物体，含有水平初速度，不是自由落体运动，B错误；雨滴下落过程所受空气阻力与速度大小相关，速度增大时阻力增大，雨滴速度增大到一定值时，阻力与重力相比不可忽略，不能认为是自由落体运动，C错误；从水龙头上滴落水滴所受空气阻力与重力相比可忽略不计，可认为只受重力作用，D正确。答案D15/45方法总结自由落体运动是一个初速度为零匀加速直线运动，其加速度为g，g大小与重力大小无关。全部匀变速直线运动规律都适合用于自由落体运动。但要注意，当问题指明(或有暗示)空气阻力不能忽略时，物体从静止开始下落运动就不再是自由落体运动。16/45[针对训练1]

(·昆明高一检测)(多项选择)关于自由落体运动，以下说法正确是(

)A.竖直向下运动一定是自由落体运动B.自由落体运动是初速度为零、加速度为g竖直向下匀加速直线运动C.物体只在重力作用下从静止开始下落运动叫自由落体运动D.熟透苹果从树枝开始自由下落运动可被视为自由落体运动17/45解析物体做自由落体运动条件是初速度为零且只受重力作用，A错误，C正确；全部物体做自由落体运动加速度均为g，运动性质是由静止开始匀加速直线运动，B正确；熟透苹果在下落过程中虽受空气阻力作用，但该阻力远小于它重力，能够忽略该阻力，故可将该过程视为自由落体运动，D正确。答案

BCD18/45自由落体加速度[关键点归纳]

1.对自由落体加速度了解(1)产生原因：地球上物体受到地球吸引力而产生。(2)大小：与在地球上纬度以及距地面高度相关：与纬度关系在地球表面上，重力加速度随纬度增加而增大，即赤道处重力加速度最小，两极处重力加速度最大，但差异很小与高度关系在地面上同一地点，重力加速度随高度增加而减小。但在一定高度内，可认为重力加速度大小不变19/45(3)方向：竖直向下。因为地球是一个球体，各处重力加速度方向是不一样。尤其提醒(1)我们在研究自由落体运动时，物体下落高度不太高，普通认为重力加速度大小不变。(2)重力加速度方向既不能说是“垂直向下”，也不能说是“指向地心”，只有在赤道或两极时重力加速度才指向地心。20/452.测定重力加速度方法(1)试验设计利用频闪照片，或利用打点计时器能够把做自由落体运动物体位置和对应时刻统计下来。依据对匀变速直线运动研究，测量物体下落加速度，进而研究自由落体运动是否是匀加速直线运动，以证实猜测。21/45(2)试验方法①打点计时器法a.试验装置如图所表示。打点计时器固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。用夹子夹住纸带，开启计时器，松开夹子后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点。

22/45尤其提醒(1)为尽可能减小空气阻力影响，重物应选密度大，如铁锤等。(2)打点计时器应竖直固定好。(3)重物应靠近打点计时器释放，且要先打开打点计时器电源再放开重物。(4)改变重物质量，重复打出几条纸带。(5)选点迹清楚，且1、2两点间距离小于或靠近2mm纸带分析探究。23/4524/45③滴水法a.如图所表示，让水滴自水龙头滴下，在水龙头正下方放一个盘，调整水龙头，让水一滴一滴地滴下，并调整使第一滴水碰到盘瞬间，第二滴水恰好从水龙头开始下落，而且能依次连续下去。25/45尤其提醒(1)打点计时器法误差主要来自阻力影响和测量误差。(2)频闪摄影法和滴水法误差主要是测量误差。26/45[精典示例][例2]

图1中(甲)、(乙)两图都是使用电磁打点计时器测量重力加速度g装置示意图，已知该打点计时器打点频率为50Hz。图127/45(1)(甲)、(乙)两图相比较，图______所表示装置更合理。(2)(丙)图是采取较合理装置并按正确试验步骤进行试验打出一条纸带，其中打出第一个点标为1，后面依次打下一系列点迹分别标为2、3、4、5…经测量，第15至第17点间距离为11.70cm，第1至第16点间距离为43.88cm，则打下第16个点时，重锤下落速度大小为________m/s，测出重力加速度值为g＝______m/s2。(要求保留三位有效数字)思绪探究(1)试验中，对下落物体初速度和所受摩擦力有什么要求？(2)由“第15至第17点间距离……”可求出哪一点速度？28/45答案(1)(甲)

(2)2.93

9.78(±0.02均可)29/45方法总结利用纸带计算重力加速度方法(1)计算出纸带上一个点或几个点速度，依据匀变速直线运动公式求加速度。(2)计算出纸带上各点速度，画出v－t图象，由图象斜率可求得重物下落加速度即重力加速度。(3)依据Δh＝gt2用逐差法求加速度。(注意要尽可能多地选取数据)30/45[针对训练2]

登上月球宇航员利用频闪仪(频率为每秒20次)给自由下落小球拍照，所拍闪光照片如图2所表示(图上所标数据为小球抵达各位置时总下落高度)，则月球表面重力加速度为______m/s2(保留两位有效数字)。图231/45答案1.632/45自由落体运动规律及应用[关键点归纳]

四个基本公式下面对匀变速直线运动相关公式和自由落体运动相关公式进行对比。33/45尤其提醒(1)自由落体运动是初速度为零匀变速直线运动，初速度为零一些百分比式对自由落体运动均适用。(2)自由落体运动运动时间由下落高度决定。自由落体运动中下落位移与离地高度是两个不一样概念，运算取值时要注意区分。34/45[精典示例][例3]

如图3所表示，悬挂直杆AB长为a，在B端以下h处有一长为b无底圆柱筒CD，若将悬线剪断，问：(1)直杆下端B穿过圆柱筒时间是多少？(2)整个直杆AB穿过圆柱筒时间是多少？图335/45思绪探究36/4537/4538/45[针对训练3]

设宇航员在某行星上从高32m处自由释放一重物，测得在下落最终1s内所经过距离为14m，则重物下物落时间是多少？该星球表面重力加速度为多大？答案(1)4s

4m/s239/451.17世纪意大利科学家伽利略在研究落体运动规律时，做了著名斜面试验，其中应用到物理思想方法属于(

)A.等效替换法 B.试验归纳法C.理想试验法 D.控制变量法解析伽利略在研究落体运动规律时，做了著名理想斜面试验。答案C40/452.（多项选择）关于重力加速度以下说法正确是(

)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.在地球上不一样地方，g大小不一样，但它们相差不是很大C.在地球上同一地点同一高度，一切物体在自由落体运动中加速度都相同D.在地球上同一地方，离地面高度越大，重力加速度g越小41/45解析重力加速度是矢量，方向竖直向下，与重力方向相同。在地球表面，不一样地方，g大小略有不一样，但都在9.8m/s2