2.4 自由落体运动 导学案-高中物理人教版必修第一册

第5节 自由落体运动1．物体只在________作用下从________开始下落的运动叫自由落体运动，自由落体运动具有以下两个特点：(1)只受________作用，不同物体的运动快慢与________无关．(2)初速度为____．2．在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都______，这个加速度叫做自由落体运动的加速度，也叫____________．自由落体加速度的方向总是__________．大小为g＝__________.重力加速度随纬度的增大而______，随高度的增大而减小．3．自由落体运动的性质：自由落体运动是初速度为____，加速度a＝____的匀加速度运动．4．自由落体运动的公式有：(1)v＝____；(2)h＝________；(3)v2＝2gh.5．关于自由落体运动，下列说法正确的是(  )A．物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动B．如果空气阻力比重力小得多，空气阻力可以忽略不计，这时由静止开始下落的运动是自由落体运动(物体只受重力和空气阻力)C．跳伞运动员从飞机上由静止开始下落，打开降落伞以前的运动是自由落体运动，打开降落伞以后的运动不是自由落体运动D．一雨滴从屋顶落下，途中经过一个窗子，雨滴经过窗子的这一段运动是自由落体运动6．在忽略空气阻力的情况下，让一轻一重的两块石块从同一高度同时自由下落，则关于两块石块的运动情况，下列说法正确的是(  )A．重的石块落得快，先着地B．轻的石块落得快，先着地C．在着地前的任一时刻，两块石块具有相同的速度、相同的位移、相同的加速度D．两块石块在下落时间段内的平均速度相等7．关于自由落体运动的加速度g，下列说法正确的是(  )A．重的物体的g值大B．g值在地面任何地方一样大C．g值在赤道处大于南北两极处D．同一地点的轻重物体的g值一样大【概念规律练】知识点一 对自由落体运动的认识1．关于自由落体运动，下列说法正确的是(  )A．自由落体运动的快慢与物体的质量大小有关B．物体只在重力作用下的运动都是自由落体运动C．物体从静止开始沿竖直方向的运动都是自由落体运动D．自由落体运动是一种匀变速直线运动2．关于自由落体运动，下列说法中正确的是(  )A．初速度为零的竖直向下的运动是自由落体运动B．只在重力作用下的竖直向下的运动是自由落体运动C．自由落体运动在任意相等的时间内速度变化量相等 D．自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动知识点二 自由落体运动的加速度3．下列关于重力加速度的说法正确的是(  )A．重力加速度g是标量，只有大小，没有方向B．在地球上不同地方，g的大小是不同的，但差别不大C．在地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度是相同的D．纬度越低的地方，重力加速度g值越小4．一个做自由落体运动的物体，下落速度v随时间t变化的图象，如图所示，其中正确的是(  )知识点三 自由落体运动的规律5．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，以三尺为一米，可估算出水落到地面的速度为(  )A．100m/sB．140m/sC．200m/sD．1000m/s6.图1如图1所示，是甲、乙两位同学为测量反应时间所做的实验，实验时甲用一只手在木尺下部做握住木尺的准备，当看到乙同学放开手时，他立即握住木尺．如果测出木尺下降的高度为11.25cm，请你计算甲同学的反应时间(g取10m/s2)．【方法技巧练】一、利用比例法分析自由落体运动 7．自由下落的物体，自起始点开始依次下落三段相同的位移所需要的时间比为(  )A．1∶3∶5B．1∶4∶9C．1∶∶D．1∶(－1)∶(－)二、灵活运用自由落体运动的规律8.图2屋檐每隔一定时间滴下一滴水，当第5滴水正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于高1m的窗子的上、下沿，如图2所示，(g取10m/s2)问：(1)此屋檐离地面多高？(2)滴水的时间间隔是多少？1．下列关于自由落体运动的叙述中，错误的是(  )A．两个质量不等、高度不同但同时自由下落的物体，下落过程中任何时刻的速度、加速度一定相同B．两个质量不等、高度相同的物体，先后做自由落体运动，通过任一高度处的速度、加速度一定相同C．物体越重，下落得越快；物体越轻，下落得越慢D．所有自由落体运动的位移都与下落时间的平方成正比2．甲物体的重力比乙物体的重力大5倍，甲从H高处自由落下，乙从2H 高处同时自由落下，以下几种说法中正确的是(  )A．两物体下落过程中，同一时刻甲的速度比乙大B．下落1s末，它们的速度相等C．各自下落1m时，它们的速度相等D．下落过程中甲的加速度比乙大3．关于自由落体运动，下列说法正确的是(  )A．自由落体运动是竖直方向的匀加速直线运动B．竖直方向的位移只要满足x1∶x2∶x3∶…＝1∶4∶9∶…的运动就是自由落体运动C．自由落体运动在开始连续的三个2s内的路程之比为1∶3∶5D．自由落体运动在开始连续的三个1s末的速度之比为1∶3∶54.图3踢毽子是我国民间的一项体育活动，被人们誉为“生命的蝴蝶”．近年来，踢毽子成为全民健身的活动之一．毽子由羽毛和铜钱组成，在下落时总是铜钱在下羽毛在上，如图3所示，对此分析正确的是(  )A．铜钱重，所以总是铜钱在下羽毛在上B．如果没有空气阻力，也总是出现铜钱在下羽毛在上的现象C．因为空气阻力的存在，所以总是铜钱在下羽毛在上D．毽子的自由下落是自由落体运动5．如图4所示的探究实验中，在有空气和抽掉空气的两种情况下，我们观察到羽毛和金属片的下落情况不同，这说明(  )图4A．真空中的羽毛比有空气时的羽毛受到的重力大B．羽毛比金属片下落慢是由于羽毛受到空气阻力作用而金属片不受空气阻力C．羽毛比金属片下落慢是由于羽毛受到的空气阻力对羽毛的下落影响比较大D．所有物体在不受空气阻力只受重力时，在同一位置由静止释放，下落快慢均一样6．一观察者发现，每隔一定时间有一个水滴自8m高处的屋檐落下，而且当看到第五滴水刚要离开屋檐时，第一滴水正好落到地面，那么这时第二滴水离地面的高度是(g＝10m/s2)(  )A．2mB．2.5mC．2.9mD．3.5m7. 图5用图5所示的方法可以测出一个人的反应时间，设直尺从开始自由下落，到直尺被受测者抓住，直尺下落的距离为h，受测者的反应时间为t，则下列说法正确的是(  )A．t∝hB．t∝C．t∝D．t∝h28．为了测得一楼房的高度，某同学让一粒石块从楼顶自由落下，测出下列哪个量就可以求出楼房的高度(  )A．仅测出石块下落到地面的总时间B．仅测出石块落地时的速度C．仅测出石块落地前的最后1s内的位移D．以上说法都不对题 号12345678答 案9.有一根长9.8m的细绳将A、B两个小球相连，在足够高处先后相隔0.6s将A、B两个小球自由释放．求：(g取9.8m/s2)(1)在B球释放后多长时间，连接A、B两球的细绳将被拉直？(2)此时小球A的速度和位移． 10.图6如图6所示，在天花板下悬挂一长为l的木棍，在木棍下端的正下方h处有一观察者，他看到木棍因悬线断开而自由下落，求木棍通过观察点P所经历的时间．11．从同一高处自由释放的甲、乙两球，乙球在甲球释放后某时刻释放，当乙球释放后经过2s，甲、乙两球间的距离为25m，则甲、乙两球释放时刻的时间间隔为多少？(g取10m/s2) 第5节 自由落体运动课前预习练1．重力 静止 (1)重力 质量 (2)零2．相等 重力加速度 竖直向下 9.8m/s2 增大3．0 g4．(1)gt (2)gt25．BC [自由落体运动是从静止开始、只在重力作用下的运动，自由落体运动必须同时满足这两个条件．A选项中没有明确物体只受重力作用，故错误．D中雨滴经过窗子的这段运动的初速度不为零，因而不是自由落体运动，D错，故B、C正确．]6．CD [两石块都做自由落体运动，运动规律相同且有相同的加速度，由于从同一高度下落，落地时间必然相同，故A、B不对．因h、t相同，故＝必相同，D正确．由v＝gt和h＝gt2可知，C也正确．]7．D [在同一地点所有物体g值都相同．在地面不同地方，重力加速度的大小不同．从赤道到两极，g值变大．]课堂探究练1．D2．CD [A选项中，竖直向下的运动，有可能受到空气阻力或其他力的影响，下落的加速度不等于g，这样就不是自由落体运动；选项B中，物体有可能具有初速度，所以选项A、B不对．选项C中，因自由落体运动是匀变速直线运动，加速度恒定，由加速度的概念a＝可知，Δv＝gΔt，所以若时间相等，则速度的变化量相等．选项D可根据自由落体运动的性质判定是正确的．]3．BCD [重力加速度是矢量，方向总是竖直向下，因此A不正确．地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度是相同的，地球上不同地方g的大小是不同的，但差别不大，纬度越低的地方，g值越小．故正确答案为B、C、D]点评 要理解重力加速度，并知道其方向总是与该点的重力方向相同．4．D [自由落体运动的速度v＝gt，g是常数，故下落速度v与时间t成正比，D正确．]5．B6．0.15s解析 由h＝gt2得t＝＝s＝0.15s7．D方法总结 自由落体是初速度为零的匀加速运动，有如下的比例关系： (1)T末、2T末、3T末、…瞬时速度之比v1∶v2∶v3∶…＝1∶2∶3∶…(2)T内、2T内、3T内、…位移之比x1∶x2∶x3∶…＝1∶4∶9∶…(3)第一个T内、第二个T内、第三个T内、…位移之比xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…＝1∶3∶5∶…(4)通过连续相等的位移所用时间之比t1∶t2∶t3∶…＝1∶(－1)∶(－)∶…8．(1)3.2m (2)0.2s解析 解法一：利用基本规律求解．设屋檐离地面高为h，滴水间隔为T由x＝gt2得第2滴水的位移x2＝g(3T)2第3滴水的位移x3＝g(2T)2又因为x2－x3＝1m联立以上三式，解得T＝0.2s屋檐高x＝g(4T)2＝×10×(4×0.2)2m＝3.2m.解法二：用比例法求解．(1)由于初速度为零的匀加速直线运动从开始运动起，在连续相等的时间间隔内的位移比为1∶3∶5∶7∶…∶(2n－1)，据此令相邻两水滴之间的间距从上到下依次是x0、3x0、5x0、7x0.显然，窗高为5x0，即5x0＝1m，得x0＝0.2m屋檐离地面高x＝x0＋3x0＋5x0＋7x0＝16x0＝3.2m.(2)由x＝gt2知，滴水时间间隔为T＝＝s＝0.2s.解法三：用平均速度求解．(1)设滴水的时间间隔为T，则雨滴经过窗子过程中的平均速度为＝＝.由v＝gt知，雨滴下落2.5T时的速度为v＝2.5gT.由于＝v，故有＝2.5gT.解得T＝0.2s.(2)x＝g(4T)2＝3.2m.课后巩固练1．C2．BC [物体在下落过程中，因是自由下落，只受重力影响，加速度都为g，与质量无关，D选项错误．又由v＝gt知，A选项错，B选项正确．又由公式v2＝2gh可知C选项正确．故答案应选B、C.]3．AC [自由落体运动是初速度为零，加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动，所以A正确；自由落体运动从开始下落起，位移之比x1∶x2∶x3∶…＝1∶4∶9∶…，但位移之比是1∶4∶9∶…的运动不一定是自由落体运动，所以B不正确；自由落体运动服从初速度为零的运动的所有规律，所以C正确，D不正确．]4．C 5.CD6．D  [由匀变速运动规律推论知相邻水滴位移比为1∶3∶5∶7，所以第二滴到地面(第一滴)的距离应为总高度的＝所以离地距离为×8m＝3.5m，故D对．]7．C8．ABC [设楼高为H，根据H＝gt2知，A正确．根据v2＝2gH，H＝，B正确．若知道石块在最后1s内的位移，可求石块落地时的速度，然后再求楼高．在最后1s内，x＝t＝t＝×1＝，v＝x＋，C正确．]9．(1)1.37s (2)19.3m/s 19.0m解析 (1)连接A、B两球的细绳被拉直，说明两球的位移差为9.8m，故hA－hB＝9.8m，g(t＋0.6)2－gt2＝9.8m，解得t≈1.37s.(2)vA＝g(t＋0.6)≈19.3m/s，hA＝g(t＋0.6)2≈19.0m.10.－解析 设木棍上端到达P点时经历的时间为t1，根据h＋l＝gt则t1＝；设木棍下端到达P点时经历的时间为t2，根据h＝gt得t2＝，所以木棍通过观察者P所经历的时间为t＝t1－t2＝－.11．1s解析 设释放甲、乙两球的时间间隔为t0，乙球运动的时间为t＝2s，则有：x甲＝g(t0＋t)2，x乙＝gt2，由题意知x甲－x乙＝25m，解得时间间隔t0＝1s.