第二章 匀变速直线运动的研究5 自由落体运动学习目标1.理解自由落体运动的概念.2.确认自由落体运动是匀加速直线运动.3.理解重力加速度g.4.掌握自由落体运动的规律.5.会解决有关自由落体运动的问题.自主探究1.自由落体运动的特点:物体仅受 作用,从 开始下落的运动. 2.自由落体加速度,也叫 ,通常用符号 表示.自由落体加速度的方向 . 3.自由落体运动的实质是 ,速度公式: ,位移公式: ,速度与位移的关系式: . 合作探究一、自由落体运动【实验探究】探究1:纸片和硬币同时下落的过程描述观察到的实验现象: . 讨论实验现象产生的原因: . 探究2:牛顿管实验描述观察到的实验现象: . 讨论两根牛顿管中的现象不同的原因: . 【归纳总结】1.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 ,物体的下落也可以近似看做自由落体运动. 2.物体做自由落体运动需要满足的两个条件:① ;② . 二、自由落体运动的规律1.实验器材:打点计时器、低压交流电源、重物、铁架台、铁夹子、纸带、复写纸片、导线等.
2.实验步骤(1)按图所示的装置,将重物与穿过打点计时器的纸带相连接,用手提着纸带,使重物 打点计时器. (2)接通电源,松开纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打出一系列的点.(3)取下纸带,在纸带上从第一个点开始每隔五个点依次标上0,1,2,3,…(4)用刻度尺分别测定从0到1,1到2,2到3,…的位移x1,x2,x3,…(5)分析运动性质并求加速度.3.分析实验结果,明确自由落体的运动性质为 . 三、自由落体加速度1.定义:在同一地点,一切物体下落的加速度都 ,这个加速度叫做 ,也叫 ,通常用g表示. 2.方向:自由落体加速度的方向 . 3.阅读课本P44内容,分析表中数据,地球表面重力加速度的大小规律: . 4.通常情况下,g取 ,粗略计算时g取 . 课堂检测1.小鹏摇动苹果树,一个苹果和一片树叶在同一高度同时静止下落,发现苹果先落地,下面说法正确的是( )A.苹果和树叶都是自由落体运动B.苹果和树叶的运动都不能看作自由落体运动C.苹果的运动可以看作是自由落体运动,树叶的运动则不能看作自由落体运动D.假如地球上没有空气,则苹果和树叶会同时落地2.做自由落体运动的物体运动的时间取决于( )A.物体的重力B.物体下落的高度C.物体的速度D.物体的加速度3.唐代诗人李白用“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”描述了庐山瀑布的美景.不计空气阻力,以三尺为1m,可估算出水落到地面的速度为( )A.100m/sB.141m/sC.200m/sD.1000m/s4.跳伞运动员以5m/s的速度竖直匀速降落,在离地面h=10m的地方掉了一粒扣子,跳伞运动员比扣子晚着陆的时间为(扣子受到的空气阻力可忽略,g取10m/s2)( )A.2sB.sC.1sD.(2-)s
5.一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(照片与实物按1∶1的比例冲洗).该爱好者用直尺量出轨迹的长度,如图所示,已知曝光时间为s,则小石子出发点离A点距离约为( )A.6.5mB.10mC.20mD.45m6.物体自楼顶处自由落下(不计空气阻力),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.7.如图所示,甲、乙、丙、丁是以时间为横轴的自由落体运动的图象,下列说法正确的是( )A.甲是at图象B.乙是vt图象C.丙是ht图象D.丁是at图象8.跳伞运动员做低空跳伞表演,当直升机悬停在离地面224m高时,运动员离开飞机做自由落体运动.运动一段时间后,打开降落伞,展伞后运动员以12.5m/s2的加速度匀减速下降.为了保证运动员的安全,要求运动员落地速度最大不得超过5m/s,g取10m/s2.试求:(1)运动员展伞时,离地面的高度至少为多少?(2)上述过程运动员在空中运动的时间为多少?9.从足够高处先后让两个钢球自由下落,两球间用长为9.8m的细绳连接.第一个球下落1s后第二个球开始下落.不计空气阻力及绳的质量,试求在第二个球开始下落后多长时间,连接两球的细绳刚好被拉直.(g取9.8m/s2)参考答案自主探究1.重力 静止2.重力加速度 g 竖直向下3.初速度为0的匀加速直线运动 v=gt h=gt2 v2=2gh合作探究一、自由落体运动【实验探究】
硬币比纸片下落快 空气阻力对纸片的影响比较大 管中物体在抽走空气以前下落情况不相同,在抽走空气后下落情况差不多 空气阻力对物体的下落快慢有影响【归纳总结】1.自由落体运动 没有空气 比较小2.只受到重力 从静止释放二、自由落体运动的规律2.靠近3.初速度为0的匀加速直线运动三、自由落体加速度1.相同 自由落体加速度 重力加速度2.竖直向下3.随着纬度的增大而增大,随着高度的增大而减小4.9.8m/s2 10m/s2课堂检测1.CD 解析:自由落体运动是初速度为零,只在重力作用下的运动,当阻力远远小于重力时,阻力对运动影响可以忽略,这样的运动可看作自由落体运动,否则不可以.2.B 解析:由位移时间关系式h=gt2,得t=,所以做自由落体运动的物体运动的时间由下落的高度决定.3.B 解析:把瀑布的下落看成自由落体运动,“三千尺”换算成1000m,g取10m/s2,由速度与位移的关系得v==m/s=141m/s.4.C 解析:跳伞运动员下落10m所用的时间t1==s=2s,设扣子的下落时间为t2,则h=vt2+g,解得t2=1s,所以跳伞员比扣子晚着陆的时间为Δt=t1-t2=1s.5.C 解析:由题图可知轨迹AB的长度h=2cm.设小石子在A点时的速度为v1,则在B点时的速度v2=v1+gt,由-=2gh可得v1≈20m/s.设小石子出发点离A点距离为h1,则=2gh1,解得h1=20m.6.C 解析:设楼顶到地面的距离为h,下落楼房一半高度所用时间为t,由自由落体的运动规律v2=2gh及=gt2,可求得t=.7.BCD 解析:自由落体运动的加速度等于重力加速度,为一恒量,故甲不是at图象,丁为at图象,选项A错误,选项D正确;由公式v=gt知做自由落体运动的物体的速度与时间成正比,选项B正确;由h=gt2知自由落体的ht图线为抛物线,选项C正确.8.解析:(1)设展伞时,运动员离地高度为h,速度为v0,落地速度为v=5m/s,以竖直向下为正方向,h0=224m,a=-12.5m/s2,由运动学公式有v2-=2ah,又v0=,代入数据解得h=99m.(2)由h0-h=g,得做自由落体运动的时间t1=5s;展伞后运动员做匀减速运动,由v=v0+at2,v0=,得展伞后运动的时间t2=3.6s,因此运动员在空中运动的时间为t=t1+t2=8.6s.答案:(1)99m (2)8.6s9.解析:设第二个球开始下落后经时间t连接两球的细绳刚好被拉直对第一个球:h1=g(t+Δt)2对第二个球:h2=gt2细绳刚好被拉直时有:h1=h2+L由以上三式解得:t=0.5s.答案:0.5s
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