高中物理人教版必修第一册2.4 自由落体运动 导学案

2.4自由落体运动学习目标1、知道物体做自由落体运动的条件，运用自由落体运动规律解决实际问题；2、了解伽利略对自由落体运动的是过程，领会伽利略的思想和方法；3、用过实验探究自由落体运动加速度的特点，了解重力加速度的大小、方向。重点难点1、了解自由落体运动的特点和规律（重点）2、运用自由落体运动规律解决实际问题（重点）3、对自由落体运动实验加速度的探究以及对实验数据的自主分析（难点）自主探究一、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_______,可以忽略。二、自由落体加速符（1）定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都_____，这个加速度叫自由落体加速度，也叫_______，通常用g表示。（2）方向：________.（3）大小：在地球上同一地点，重力加速度的值固定不变，但是在地球上不同的地点，重力加速度的值略有不同。在粗略计算中，可以取g=10m/s²，如果没有特殊说明，按g=9.8m/s²进行计算。三、自由落体运动的规律自由落体是初速度为0的______运动，且加速度为_______.将匀变速直线运动的公式或关系式中的v取为0，a取为g，x换为h，就可以得到自由落体运动的公式或关系式。0四、伽利略对自由落体运动的研究（1）亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的重量决定的。（2）伽利略的研究：①逻辑归谬：伽利略从亚里士多德的论断出发，通过了逻辑推理，否定了“______”的论断。②猜想与假说：伽利略猜想自由落体运动是一种最简单的匀变运动，它的速度应该是 ________.③数学推理：伽利略通过数学推理得出初速度为0的匀变速运动的位移与所有时间的二次方成正比。④间接验证：让小球从斜面上的不同位置滚下，测出小球滚下的位移x和所用时间t.实验表明：小球沿斜面滚下的运动是匀变速直线运动；斜面倾角一定时，小球的加速度相同；小球的加速度随斜面倾角的增大而_____.⑤合理外推：伽利略认为当斜面倾角为90°时，小球将自由下落，仍会做_____运动。探究思考一、自由落体运动及其加速度（1）自由落体运动是一种理想模型。当自由下落的物体所受的阻力远小于重力时，物体的运动才可以视为自由落体运动。（2）物体做自由落体运动的条件：①初速度为零②只受重力（3）运动特点：初速度为零，加速度为重力加速度g的匀加速的直线运动。是匀变速直线运动的特例。v-t图像是一条过原点的倾斜直线，斜率k=g.（4）对重力加速度的理解：①产生原因：地球上的物体受到地球的吸引力而产生的。②大小：与地球上的位置及距地面的高度有关，在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增加，在赤道处重力加速度最小，在两极处重力加速度最大，但差别很小。在地面上的同一点，随高度的增加，重力加速度减小，在一般的高度内，可认为重力加速度的大小不变。③方向：竖直向下。由于地球是一个球体，所以各处的重力加速度的方向是不同的。【典例一】1、关于自由落体运动及重力加速度的说法,正确的是()A.竖直向下的运动一定是自由落体运动B.苹果从树枝开始自由下落的运动可视为自由落体运动C.同一地点,轻重物体的g值一样大D.g值在赤道处大于在北极处解题思路：解：A、自由落体运动的初速度为零，仅受重力，做加速度为g的匀加速直线运 动，故A错误：B、熟透的苹果从树枝开始自由下落的运动，阻力较小可以忽略，故可被视为自由落体运动，故B正确；C、同一地点上的重力加速度g是相同的，故C正确；D、g值在赤道处最小，两极处最大，故D错误。答案：BC二、自由落体运动的规律（1）匀变速直线运动运动规律自由落体运动规律vvatvgt011xvtat2hgt2022vv02axv22gh22（2）匀变速直线运动的一切推论公式，如平均速度公式，位移差公式、初速度为零的匀变速直线运动的比例式，都适用于匀变速直线运动。【典例二】2、从离地面80m的高空自由落下一个小球，g取10m/s2，求：（1）经过多长时间小球落到地面；（2）自开始下落计时，小球在第1s内的位移大小和最后1s内的位移大小；（3）小球下落时间为总时间一半时的位移大小．12h280解题思路：根据hgt2可知落地时间：ts4s；第1s内的位移为2g101111hgt21012m5m；前3s内的位移为hgt21032m45m；最后121232321s内的位移为h'hh(8045)m35m；小球下落时间为总时间一半时的位移为3h'hh(8045)m35m。3答案：（1）4s（2）5m35m（3）35m随堂训练1、关于自由落体运动,下列说法正确的是()A.物体沿竖直方向下落的运动是自由落休运动B.加速度为9.8m/s2的运动就是自由落体运动C.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动是自由落体运动D.物体在重力作用下的运动就是自由落体运动 2、如图大致地表示了伽利略探究自由落体运动的实验和思维过程,以下对于此过程的分析,正确的是()A.其中甲、乙、丙图是实验现象,丁图是经过合理的外推得出的结论B.其中丁图是实验现象,甲、乙、丙图是经过合理的外推得出的结论C.运用丁图的实验,可"放大"重力的作用,使实验现象更明显D.运用甲图的实验,可"放大"重力的作用,使实验现象更明显3、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,轻物体的g值大C.g值在地球上任何地方都一样大D.g值在赤道处小于在北极处4、近年来高空坠物事故频发，若将高空坠物视为自由落体运动，下列图像能基本反映高空坠物下落时各物理量变化规律的是（）A.B.C.D.5、宇航员在月球上做自由落体运动实验:将一个质量为0.1kg的小球从离开月球表面一定高度处由静止开始自由释放并计时，测得小球在第5s内的位移是7.2m，此时小球还未落到月球表面，则以下判断正确的是()A.小球在5s末的速度大小为7.2m/sB.月球表面的重力加速度大小为1.6m/s2C.小球在第3s内的位移大小为3.6mD.小球在前5s内的平均速度大小为3.6m/s 6、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0.001s，g取10m/s2,则小石子出发点离A点的距离为()A.6.5mB.10mC.45mD.20m7、如图所示,用一把刻度尺可以测量神经系统的反映速度现有甲、乙两同学,甲同学用手指拿着一把长L=60cm的直尺,乙同学把手放在零刻度线位置做抓尺的准备,当甲同学松开直尺,乙同学见到直尺下落时,立即用手抓住直尺,记录抓住处的数据,重复以上步骤多次现有乙同学测定神经系统的反应速度得到以下数据单位:cm),g=10m/s2求:第一次第二次第三次2045301.第一次测量的反映时间;2.第二次抓住刻度尺瞬间,刻度尺的速度;3.若某同学将手指可视为质点放在刻度尺刻度下端下方20cm处,让刻度尺从静止释放,则刻度尺通过手指所用时间是多少?