人教版高中物理必修第一册2.4 自由落体运动 导学案

2.5《自由落体运动》学案【课标要求】1．理解自由落体运动的概念,理解重力加速度g2．掌握自由落体运动的规律,会解决有关自由落体运动的问题【重点和难点】1.自由落体运动的条件和特征2.能用匀变速直线运动的规律解决自由落体问题【课前预习】1．地球表面或附近的物体都受到地球施加给它的__________的作用，所以物体会下落。2．物体只在重力作用下从静止开始的下落运动叫_____________。这种运动只有在__________的空间中才能发生；在有空气的空间中，如果空气阻力的作用____________，物体的下落也可以看成自由落体运动。3．自由落体运动是初速度为________的匀加速直线运动。4．自由落体运动的加速度叫做_________。在地球上不同的地方其大小可不同，一般纬度高处较，纬度低处较。但这些差异并不是太大，在通常计算中，地面附近的g取9.8m/s2，在粗略的计算中，g还可以取10m/s2。5.(1)自由落体运动时初速度的匀加速直线运动；（2）数学表述速度—时间关系：；t/sv/m•s-10123451020304050位移—时间关系：；位移—速度关系：。如图所示是物体做自由落体运动的v-t图像，从图像中可知：（g=10m/s2）（1）1s末，2s末，3s末……ns末的速度之比为；（2）第1s内，第2s内，第3s内……第ns内的位移之比为；（3）前1s内，前2s内，前3s内……前ns内的位移之比为。【探讨与生成】【问题1】对自由落体运动性质的理解例1：甲球的重力是乙球的5倍，甲、乙分别从高H、2H处同时自由落体运动（H足够大），下列说法正确的是（）A．同一时刻甲的速度比乙大B．下落1m时，甲、乙的速度相同C．下落过程中甲的加速度大小是乙的5倍D．在自由下落的全过程，两球平均速度大小相等【小结】1.特征：自由落体运动具备两个特征：第一，初速度为零；第二，除受重力外不受其他力的作用。2.是一种理想化模型。自由落体运动只有在没有空气的空间里才能发生，在实际中物体下落时由于受空气阻力的作用，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，可忽略时，物体下落才可以当作自由落体运动来处理。比如，空气中小铁球由静止释放后的运动，就可以看作自由落体运动。 3.本质：自由落体运动实质是初速度为零，加速度的匀加速直线运动，它只是我们前面所学的匀变速直线运动的特例，并不是一种新的运动。4.图像：自由落体运动的v-t图像是一条过原点的直线，斜率。总之，自由落体运动是匀加速直线运动的一个特例，其初速度为零、加速度为g，g的大小与重力大小无关。当问题指明（或有明显暗示）空气阻力不能忽略不计时，物体运动就不再是自由落体运动。【问题2】对自由落体运动加速度的理解例2：建筑工人安装塔手架进行高空作业，有一名建筑工人由于不慎将抓在手中的一根长5m的铁杆在竖直状态下脱落了，使其做自由落体运动，铁杆在下落过程中经过某楼层面的时间为0.2s，试求铁杆下落时其下端到该楼层的高度？（g＝10m/s2，不计楼层面的厚度）【小结】1.加速度是由于地球上的物体受到地球吸引力而产生的，在同一地点，所有物体做自由落体运动的加速度的大小是相同的，方向竖直向下，用字母“g”表示。因此，物体做自由落体运动时，速度变化的快慢都一样。2.在同一地点，距地球表面的高度h不同（h和地球的半径相比不能忽略）时，重力加速度不同，距地面越高，重力加速度越小；在地球上不同的纬度处，重力加速度值略有不同，纬度越大重力加速度越大，在赤道处重力加速度最小，两极处重力加速度最大。在一般计算题中，可以取或，如果没有特别的说明，都按进行计算。【拓展与分享】:水滴由屋檐自由下落，当它通过屋檐下高为1.4m的窗户时，用时0.2s，不计空气阻力，g取10m/s2，求窗台下沿距屋檐的高度。例3．在现实生活中，雨滴大约在1.5km左右的高空中形成并开始下落。计算一下，若该雨滴做自由落体运动，到达地面时的速度是多少？你遇到过这样快速的雨滴吗？据资料显示，落到地面的雨滴速度一般不超过8m/s，为什么它们之间有这么大的差别呢？（g=10m/s2）【拓展与分享】:实际上雨滴在下落过程所受空气阻力和其速度是有关的,速度越大所受阻力也越大,落到地面之前已做匀速运动，我们把最后匀速的速度叫收尾速度.请你大致画出雨滴下落的v-t图像。 【课堂练习】1．关于自由落体运动的加速度g,下列说法中正确的是()A．重的物体的g值大B．同一地点,轻重物体的g值一样大C．g值在地球上任何地方都一样大D．g值在赤道处大于在北极处2.以下对物体做自由落体运动的说法正确的是（）A．物体开始自由落体时，速度为0，加速度也为0B.物体下落过程，速度和加速度同时增大C．物体下落过程，速度增大，加速度不变D．物体下落过程，速度随时间的变化率保持不变3.日常工作中，有时需要反应灵敏.对于战士、驾驶员、飞行员等更是如此.从发现情况到采取相应行动所经过的时间叫做反应时间.你如果想测量你的同桌的反应时间，你握住尺子的上端，同桌的手放在尺子的下端零刻度处待命，如图所示，当同桌看到你的手松开时，迅速握住尺子，他的手握在20cm处，同桌的反应时间为；若招飞行员时对飞行员的反应时间要求达到0.16s，同桌能当飞行员吗？（g取10m/s2）4．已知球形星体对其表面附近的物体作用规律相同，在火星表面附近某物体做类自由落体运动，从自由释放的瞬间开始计时，若物体在前2s内的位移为16m，那么2s末的速度大小为m/s。5.如图，在天花板下悬挂一长为L的木棒，在木棒下端正下方H处有一观察者P，他看到木棒自悬线烧断而自由下落，求木棒通过观察者P的时间。