衔接点10 自由落体运动（原卷版）

衔接点10自由落体运动课程标准初中初中无该知识点高中1.知道物体做自由落体运动的条件，知道自由落体加速度的大小和方向.2.掌握自由落体运动规律，并能解决相关实际问题.3.会通过实验探究自由落体运动的规律，测量自由落体加速度．初中物理知识储备1．生活中常见的落体运动：雨滴的下落，树叶的飘落。2．对落体运动的错误经验认识：认为重的物体比轻的物体下落的快。高中物理新知识、新模型一、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．物体的下落可看作自由落体运动的条件：空气阻力的作用，可以．二、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，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作，通常用g表示．2．方向：．3．大小(1)在地球表面，g值随纬度的增大而逐渐．(2)一般取值：g＝或g＝三、自由落体运动的规律1．自由落体运动的性质：自由落体运动是初速度为0的运动．2．匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动．3．自由落体运动的速度、位移与时间的关系式：v＝gt，x＝eq\f(1,2)gt2.四、自由落体运动的实验探究1．实验器材打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台、几个质量不同的重物、夹子、交流电源、毫米刻度尺．2．探究过程(1)按如图所示将打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电路．(2)使纸带穿过两个限位孔，下端用夹子夹住连到重物上，让重物靠近打点计时器．(3)用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态，启动打点计时器，放开纸带让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，重物落地后立刻关闭电源．(4)改变重物的质量，重复几次上面的实验，选取一条点迹清晰的纸带进行处理．3．数据处理(1)用刻度尺测量打点计时器在纸带上打出的点之间的距离．(2)用vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)求出各点的速度，作v－t图像，图像应为一条过原点的倾斜直线．(3)根据v－t图像的斜率求加速度或根据Δx＝aT2计算加速度．4．实验结论自由落体运动是初速度为零、加速度恒定(约为9.8m/s2，与物体的质量无关)的匀加速直线运动．初、高中物理衔接点1.本节通过逻辑推理、实验演示与实验探究，分析得出自由落体运动的规律，明确重力加速度的意义，使同学们对自由落体运动的规律有了更具体和深入的认识。同时同学们应主动增强质疑精神、科学推理和科学论证能力的提升。2.对自由落体运动的研究是本节的第一个难点，因为它与学生常见的生活中的落体运动并不完全相同，同学们要转变已有认识。从亚里士多德观察得到的经验性结论与伽利略的科学论证结果间的矛盾出发，引发对落体运动的实验探究，发现空气阻力是影响物体下落快慢的因素，进而得到忽略空气阻力的理想化模型——自由落体运动。3.伽利略创建了将实验和逻辑推理(包括数学演算)结合起来的科学方法。通过物理实验观察到的现象要与逻辑推理自洽才能说明提出的观点和得到的结论是正确的。这样的推理过程在物理研究中是很常见的，同学们体验这种科学方法。1.如图所示，在有空气的玻璃管中，金属片比羽毛下落得快，在抽掉空气的玻璃管中，金属片和羽毛下落快慢相同．(1)为什么物体下落快慢相同？(2)空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体运动？例题1.甲球的质量是乙球质量的5倍，两球从同一高度同时自由落下，下列说法正确的是（）A．甲、乙都做自由落体运动，所以都不受任何外力作用B．甲、乙从同一高度自由落下，所以两球同时落地C．甲球质量大，所以甲的加速度比乙的加速度大D．甲球质量大，所以甲落到地面的速度也大例题2.如图甲所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测得自由落体加速度．(1)所需器材有：电磁打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需(填字母代号)．A．直流电源 B．天平及砝码C．8V交变电源 D．毫米刻度尺(2)已知电磁打点计时器的工作频率为50Hz，实验中得到的一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E是打点计时器连续打出的点，图中四个数据中不符合有效数字要求的一组数据应改为________cm；在打下点D时重物的速度大小为m/s.重物的加速度大小为_______m/s2.该实验中测得的自由落体加速度的值偏小，其主要原因是.例题3.从离地面500m处自由落下一个小球，不计空气阻力，取g＝10m/s2，求：(1)小球落到地面需要的时间；(2)开始下落后第1s内的位移大小和最后1s内的位移大小；(3)下落时间为总时间一半时的位移大小．一、单选题1．金属片和小羽毛在抽成真空的玻璃筒内下落的实验说明（）A．物体越重下落越快B．同一地点真空中物体下落快慢与重力大小无关C．同一地点，不论有无空气，物体下落快慢均与重力无关D．同一物体在同一地点，无空气阻力时物体越轻下落越快2．房檐每隔相等的时间落下一滴水下落，当第一滴水下落到地面时，第五滴水刚好形成，观察到第四、五滴水之间的距离恰好为1m。则此时第一、二滴之间的距离是（）A．3m B．7m C．9m D．16m3．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4．一个人用手拿着两个小球，站在三层楼的阳台上，将其中一个小球以一定的初速度v竖直上抛，在同一高度将另一个小球以相同的初速度大小竖直下抛，两小球相继落地的时间差为。如果人站在四层楼的阳台上，用同样的初速度大小抛两小球，忽略空气阻力的影响，则两小球相继落地的时间差将（）A．变小 B．变大C．不变 D．无法确定5．唐代诗人李白的“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”描述了庐山瀑布的美景，如果三尺为1m，则水落地时的速度约为（设初速度为0）（）A．100m/s B．100m/sC．200m/s D．200m/s6．图示描述的是伽利略在比萨斜塔上做落体实验的故事．不计空气阻力，小球从塔上自由下落，由静止开始经过第一段h速度的增加量为，经过第三段h速度的增加量为，则与的比值满足（

）A． B． C． D．7．在2021年第十四届全国学生运动会中，台州中学金若宣同学以1.82m的成绩获得全国跳高冠军，经了解，该同学身高1.73m，据此可估算出她离地时竖直向上的速度最接近（）A．3.8m/s B．4.3m/s C．5.0m/s D．5.5m/s8．有一串珠子（珠子可视为质点），穿在一根长1.8m的细线上，细线的首尾各固定1个珠子，中间还有5个珠子。从最下面的珠子算起，相邻两个珠子之间的距离依次为5cm、15cm、25cm、35cm、45cm、55cm，如图所示。某人向上提起细线的上端，让细线自由垂下，且第1个珠子紧贴水平桌面，松手后开始计时，若不计空气阻力，g取10m/s2，假设珠子落到桌面上不再反弹，则第2、3、4、5、6、7个珠子（）

A．依次落到桌面上的速率之比为B．落到桌面上的时间间隔相等C．落到桌面上的时间间隔越来越大D．第4个珠子落到桌面上的速率为4m/s二、多选题9．9．小红用频闪照相法研究竖直上抛运动，拍照频率为，某次实验吋小球以某一初速度竖直上拋，照相机在此过程中爆光了8次，由于上升过程和下降过程小球经过相同位置时都被曝光，所以在底片上记录到如图所示的4个位置，两点间距离为两点间距离为两点间距离为，重力加速度。下列说法中正确的是（）

A．小球经过点时的速率为 B．点距竖直上抛的最高点的距离为C． D．10．如图所示，在足够高的空间内，小球位于空心管的正上方h处，空心管长为L，小球的球心与管的轴线重合，并在竖直线上，小球直径小于管的内径，不计空气阻力，则下列判断正确的是（）A．两者均无初速度同时释放，小球在空中不能穿过管B．两者同时释放，小球具有竖直向下的初速度v0、管无初速度，则小球一定能穿过管，且穿过管的时间与当地重力加速度无关C．两者同时释放，小球具有竖直向下的初速度v0、管无初速度，则小球一定能穿过管，但穿过管的时间与当地重力加速度有关D．两者均无初速度释放，小球提前Δt释放，则小球一定能穿过管，但穿过管的时间与当地重力加速度有关11．两位小朋友玩弹珠子游戏，固定直杆与水平面的夹角为，两颗有孔的珠子穿在直杆上，初始时珠子之间的距离为l，一位小朋友将珠子沿杆方向以速度弹出，另一个小朋友同时将珠子无初速度释放，经时间t，在珠子返回过程中两珠子相遇，珠子与杆之间的摩擦很小，可忽略，，则（）A． B．C． D．12．如图所示，将一小球从竖直砖墙的某位置由静止释放。用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3…所示的小球运动过程中每次曝光的位置。已知连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度均为d、根据图中的信息，下列判断正确的是（）

A．位置1是小球释放的初始位置 B．位置1不是小球释放的初始位置C．小球下落的加速度为 D．小球在位置3的速度为三、解答题13．一只小松鼠由于受到惊吓，在水平地面上P点的正上方树杈A处掉下，可看成自由落体运动，与此同时，在P点左侧的狼从B处由静止开始向右跑来，该情况可简化为如图甲所示的模型，狼运动的v-t图像如图乙所示，已知A处高h＝1.25m且小松鼠和狼均可看做质点，g取10m/s2。（1）求小松鼠下落至地面所需的时间t。（2）要使狼在小松鼠落地的同时达到P点，求狼的初始位置与P点之间的距离。（3）如果狼运动规律没有变，开始时与P点之间的距离为10m，小松鼠落地瞬间水平方向上从静止开始以a2＝10m/s2的加速度与狼同向逃跑，通过计算说明狼能否追上小松鼠?

14．如图为2023年春节联欢晚会中的杂技节目《龙跃神州：中幡》,在表演中，表演者用手掌、肩膀、额头等部位不断将中幡晃动、抛起、落下，但始终幡不离身，竿不落地，十分精彩。表演者在某次动作中竖直向上将幡抛出，侧手翻后回到原地恰好接住幡，此过程经历的时间t1=1s，幡被抛出和接住时，幡底离地面高度均为h1