2.4 自由落体运动 导学案—2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（含答案）
文档属性
| 名称 | 2.4 自由落体运动 导学案—2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-09-16 16:03:14 | ||
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文档简介
2.4自由落体运动
【学习目标】
物理观念 物体做自由落体运动的条件，自由落体运动，自由落体运动加速度
科学思维 逻辑推理、实验法、公式法
科学探究 探究自由落体运动加速度的大小
科学态度与责任 （1）体会科学研究方法 （2）分析生活中的自由落体问题
【学习重难点】
1．探究自由落体运动加速度的大小；
2．体会科学研究方法并能够分析生活中的自由落体问题．
【学习过程】
一、知识纲要导引
二、基础导学
（一）自由落体运动（自学教材“自由落体运动”部分）
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．伽利略的观点：重物与轻物应该下落得同样快．
3．自由落体运动
（1）定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫作自由落体运动（free fall motion）．
（2）特点：
①受力特点：只受重力作用．
②运动特点：初速度为零的匀加速直线运动．
（二）自由落体加速度（自学教材“自由落体加速度”部分）
1．定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫作自由落体加速度（free fall acceleration），也叫作重力加速度（gravitational acceleration），通常用g表示．
2．方向：竖直向下．
3．（1）在地球上同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同．
（2）在地球上不同地点，g的大小一般不相等，g值随纬度的增大而逐渐增大．
（3）一般g＝9．8 m/s2或g＝10 m/s2．
三、启迪思维，突破重点
主题一：自由落体运动
问题探究
探究点
（1）第一幅图左边管中有空气，右边管中是抽成真空的，钱币和羽毛在两种情况下下落有什么不同？
（2）观察第二张图片，然后从两张图片中总结物体下落的运动规律．
提示：（1）抽成真空的钱币和羽毛下落快慢一样，有空气的羽毛下落得慢．
（2）第二张图片两个铁球同时着地，意味着空气阻力对铁球几乎没影响．小结：影响落体运动快慢的因素是空气阻力，如果能忽略空气阻力的影响，只在重力作用下运动，所有物体下落的情况都是一样的，与物体的质量无关．
探究总结
1．自由落体运动的条件
（1）运动条件：初速度为零．
（2）受力条件：只受重力作用．
2．自由落体运动是一种理想化模型
（1）这种模型忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素——重力．实际中，物体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体运动．
（2）当空气阻力远小于重力时，物体由静止开始的下落可看作自由落体运动．如在空气中石块的自由下落可看作自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看作自由落体运动．
（3）自由落体运动是初速度为零、加速度a＝g的匀加速直线运动，是匀变速直线运动的一个特例．
知识链接：
（1）从冰柱上滴落的水滴的运动可看作自由落体运动．
（2）月球上没有空气，物块从静止下落的运动均是自由落体运动．
探究总结
1．利用打点计时器测自由落体加速度
实验器材 打点计时器、交流电源、纸带、重物与铁夹、铁架台
实验步骤 （1）把打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电源 （2）把纸带穿过两个限位孔，下端通过铁夹将重物和纸带连接起来，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，先接通电源，再松开纸带让重物自由下落，计时器在纸带上打下一系列的点 （4）重复几次，选取一条点迹清晰的纸带分析
数据处理 图像法 （1）用刻度尺测量打点计时器打出的纸带上各点间的距离． （2）用vn＝求出各点的瞬时速度，作v t图像，图像是一条过原点的向上倾斜的直线，斜率表示加速度．
计算法 利用h＝gt2或v2＝2gh计算
2．自由落体加速度的理解
大小 a＝g，g约为9.8m/s2，有些数据计算的题目可注明g取10m/s2
方向 竖直向下（不是垂直向下．由于地球是圆的，所以各处的重力加速度方向都不同）
产生原因 地球对物体有吸引力
变化 g随纬度的增加而增大 两极处g最大，赤道处g最小
g随高度的增加而减小
测量 可利用打点计时器或频闪照相等方法测g的大小
探究总结
1．匀变速直线运动自由落体运动
2．自由落体运动的基本公式
达标检测
一、单选题
1．自由落体运动，下列说法正确的是（ ）
A．自由落体运动的加速度g是标量，且g=9.8 m/s2
B．物体刚开始下落时，速度和加速度都为零
C．下落过程中，物体每秒速度增加9.8 m/s
D．下落开始连续三个1 s内的位移之比是1∶4∶9
2．在某星球表面，t=0时刻小球以初速度v0开始做竖直上抛运动，取抛出位置位移x=0，以v0方向为正方向，则小球位移x随速度的平方v2变化的x-v2图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．小球的初速度为100 m/s
B．小球位移x=5 m时对应的运动时间为2 s
C．小球加速度与初速度方向相反
D．图中m点坐标值为-7.2
3．从16m高处每隔一定时间释放一球，让它们自由落下，不计空气阻力，g取10m/s2，已知第一个球刚好落地时，第五个球刚释放，这时第二个球离地面的高度是（ ）
A．15m B．12m C．9m D．7m
4．在某一高度以的初速度竖直上抛一个小球。则当小球速度大小为时，以下判断正确的是（不计空气阻力取）（ ）
A．小球在这段时间内的平均速度大小可能为，方向竖直向上
B．小球在这段时间内的平均速度大小可能为，方向竖直向下
C．小球的位移大小一定是
D．小球在这段时间内的平均速率一定为
5．如图所示，在地面上一盘子C的正上方A处有一金属小球a距C为20m，在B处有另一个金属小球b距C为15m，小球a比小球b提前1s由静止释放（g取10m/s2）。则（ ）
A．b先落入C盘中，a不可能在下落过程中追上b
B．a先落人C盘中，a在BC之间（不含B）某位置追上b
C．a、b两小球同时落入C盘
D．在a球下落过程中，a恰好在B处追上b
6．下图中可以表示物体做自由落体运动的是（ ）
A． B．
C． D．
7．现有一种测重力加速度的方法：将真空长直管沿竖直方向放置，自其中的O点向上抛小球，从抛出小球至小球又落回抛出点的时间为；小球在运动过程中经过比O点高的P点，小球离开P点至又回到P点所用的时间为。由、和的值可求得等于（ ）
A． B． C． D．
8．两个苹果成熟后分别从1.5 m（记为苹果甲）和3 m（记为苹果乙）高处同时自由落下，不计空气阻力。下列描述正确的是（ ）
A．落地时甲的速度是乙的
B．甲落地的时间是乙的2倍
C．下落0.1 s时甲的速度与乙的速度相同
D．甲、乙在最后0.1 s内下落的高度相同
9．一位宇航员在X星球上完成自由落体运动实验：让一个小球从一定的高度自由下落，测得在第5s内的位移是18m，则（ ）
A．物体在2s末的速度是20m/s
B．物体在第5s内的平均速度是3.6m/s
C．物体在前2s内的位移是20m
D．物体在5s内的位移是50m
二、填空题
10．物体从某一行星表面（行星表面不存在空气）竖直向上抛出。从抛出时开始计时，得到如图所示的s-t图像，则该行星表面的重力加速度大小为_______m/s2；此物体抛出经过时间t0后以初速度10cm/s又抛出另一物体，经Δt时间两物体在空中相遇，为使Δt最大，则t0＝_______s。
11．从地面竖直上抛一物体，它在1s内两次通过离地面30m高的一点，不计空气阻力，g取10m/s2。则该物体竖直上抛的初速度为_______m/s。
12．用每隔 时间闪光一次的频闪相机，在真空实验室拍摄的羽毛与苹果同时开始下落一段时间后的一张局部频闪照片如图所示。图中的x1、x2、x3是照片中相邻两苹果的距离。
（1）这个实验表明：如果我们可以减小_______对物体下落运动的影响，直至其可以忽略，那么轻重不同的物体下落的快慢程度将会相同。
（2）关于图中的x1、x2、x3，关系一定正确的是_______（填序号）。
A．x1：x2：x3＝1：4：9
B．x1：x2：x3＝1：3：5
C．x3+x1＝2x2
D．x3﹣x1＝2x2
（3）利用图片提供的信息和相机闪光周期想求当地的重力加速度值g。下列判断正确的是_______。
A．g＝
B．g＝
C．g＝
D．条件不够，无法求g
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．C
3．D
4．A
5．D
6．B
7．C
8．C
9．D
10． 0.02 2
11．25
12． 空气阻力 C B
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【学习目标】
物理观念 物体做自由落体运动的条件，自由落体运动，自由落体运动加速度
科学思维 逻辑推理、实验法、公式法
科学探究 探究自由落体运动加速度的大小
科学态度与责任 （1）体会科学研究方法 （2）分析生活中的自由落体问题
【学习重难点】
1．探究自由落体运动加速度的大小；
2．体会科学研究方法并能够分析生活中的自由落体问题．
【学习过程】
一、知识纲要导引
二、基础导学
（一）自由落体运动（自学教材“自由落体运动”部分）
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．伽利略的观点：重物与轻物应该下落得同样快．
3．自由落体运动
（1）定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫作自由落体运动（free fall motion）．
（2）特点：
①受力特点：只受重力作用．
②运动特点：初速度为零的匀加速直线运动．
（二）自由落体加速度（自学教材“自由落体加速度”部分）
1．定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫作自由落体加速度（free fall acceleration），也叫作重力加速度（gravitational acceleration），通常用g表示．
2．方向：竖直向下．
3．（1）在地球上同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同．
（2）在地球上不同地点，g的大小一般不相等，g值随纬度的增大而逐渐增大．
（3）一般g＝9．8 m/s2或g＝10 m/s2．
三、启迪思维，突破重点
主题一：自由落体运动
问题探究
探究点
（1）第一幅图左边管中有空气，右边管中是抽成真空的，钱币和羽毛在两种情况下下落有什么不同？
（2）观察第二张图片，然后从两张图片中总结物体下落的运动规律．
提示：（1）抽成真空的钱币和羽毛下落快慢一样，有空气的羽毛下落得慢．
（2）第二张图片两个铁球同时着地，意味着空气阻力对铁球几乎没影响．小结：影响落体运动快慢的因素是空气阻力，如果能忽略空气阻力的影响，只在重力作用下运动，所有物体下落的情况都是一样的，与物体的质量无关．
探究总结
1．自由落体运动的条件
（1）运动条件：初速度为零．
（2）受力条件：只受重力作用．
2．自由落体运动是一种理想化模型
（1）这种模型忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素——重力．实际中，物体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体运动．
（2）当空气阻力远小于重力时，物体由静止开始的下落可看作自由落体运动．如在空气中石块的自由下落可看作自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看作自由落体运动．
（3）自由落体运动是初速度为零、加速度a＝g的匀加速直线运动，是匀变速直线运动的一个特例．
知识链接：
（1）从冰柱上滴落的水滴的运动可看作自由落体运动．
（2）月球上没有空气，物块从静止下落的运动均是自由落体运动．
探究总结
1．利用打点计时器测自由落体加速度
实验器材 打点计时器、交流电源、纸带、重物与铁夹、铁架台
实验步骤 （1）把打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电源 （2）把纸带穿过两个限位孔，下端通过铁夹将重物和纸带连接起来，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，先接通电源，再松开纸带让重物自由下落，计时器在纸带上打下一系列的点 （4）重复几次，选取一条点迹清晰的纸带分析
数据处理 图像法 （1）用刻度尺测量打点计时器打出的纸带上各点间的距离． （2）用vn＝求出各点的瞬时速度，作v t图像，图像是一条过原点的向上倾斜的直线，斜率表示加速度．
计算法 利用h＝gt2或v2＝2gh计算
2．自由落体加速度的理解
大小 a＝g，g约为9.8m/s2，有些数据计算的题目可注明g取10m/s2
方向 竖直向下（不是垂直向下．由于地球是圆的，所以各处的重力加速度方向都不同）
产生原因 地球对物体有吸引力
变化 g随纬度的增加而增大 两极处g最大，赤道处g最小
g随高度的增加而减小
测量 可利用打点计时器或频闪照相等方法测g的大小
探究总结
1．匀变速直线运动自由落体运动
2．自由落体运动的基本公式
达标检测
一、单选题
1．自由落体运动，下列说法正确的是（ ）
A．自由落体运动的加速度g是标量，且g=9.8 m/s2
B．物体刚开始下落时，速度和加速度都为零
C．下落过程中，物体每秒速度增加9.8 m/s
D．下落开始连续三个1 s内的位移之比是1∶4∶9
2．在某星球表面，t=0时刻小球以初速度v0开始做竖直上抛运动，取抛出位置位移x=0，以v0方向为正方向，则小球位移x随速度的平方v2变化的x-v2图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．小球的初速度为100 m/s
B．小球位移x=5 m时对应的运动时间为2 s
C．小球加速度与初速度方向相反
D．图中m点坐标值为-7.2
3．从16m高处每隔一定时间释放一球，让它们自由落下，不计空气阻力，g取10m/s2，已知第一个球刚好落地时，第五个球刚释放，这时第二个球离地面的高度是（ ）
A．15m B．12m C．9m D．7m
4．在某一高度以的初速度竖直上抛一个小球。则当小球速度大小为时，以下判断正确的是（不计空气阻力取）（ ）
A．小球在这段时间内的平均速度大小可能为，方向竖直向上
B．小球在这段时间内的平均速度大小可能为，方向竖直向下
C．小球的位移大小一定是
D．小球在这段时间内的平均速率一定为
5．如图所示，在地面上一盘子C的正上方A处有一金属小球a距C为20m，在B处有另一个金属小球b距C为15m，小球a比小球b提前1s由静止释放（g取10m/s2）。则（ ）
A．b先落入C盘中，a不可能在下落过程中追上b
B．a先落人C盘中，a在BC之间（不含B）某位置追上b
C．a、b两小球同时落入C盘
D．在a球下落过程中，a恰好在B处追上b
6．下图中可以表示物体做自由落体运动的是（ ）
A． B．
C． D．
7．现有一种测重力加速度的方法：将真空长直管沿竖直方向放置，自其中的O点向上抛小球，从抛出小球至小球又落回抛出点的时间为；小球在运动过程中经过比O点高的P点，小球离开P点至又回到P点所用的时间为。由、和的值可求得等于（ ）
A． B． C． D．
8．两个苹果成熟后分别从1.5 m（记为苹果甲）和3 m（记为苹果乙）高处同时自由落下，不计空气阻力。下列描述正确的是（ ）
A．落地时甲的速度是乙的
B．甲落地的时间是乙的2倍
C．下落0.1 s时甲的速度与乙的速度相同
D．甲、乙在最后0.1 s内下落的高度相同
9．一位宇航员在X星球上完成自由落体运动实验：让一个小球从一定的高度自由下落，测得在第5s内的位移是18m，则（ ）
A．物体在2s末的速度是20m/s
B．物体在第5s内的平均速度是3.6m/s
C．物体在前2s内的位移是20m
D．物体在5s内的位移是50m
二、填空题
10．物体从某一行星表面（行星表面不存在空气）竖直向上抛出。从抛出时开始计时，得到如图所示的s-t图像，则该行星表面的重力加速度大小为_______m/s2；此物体抛出经过时间t0后以初速度10cm/s又抛出另一物体，经Δt时间两物体在空中相遇，为使Δt最大，则t0＝_______s。
11．从地面竖直上抛一物体，它在1s内两次通过离地面30m高的一点，不计空气阻力，g取10m/s2。则该物体竖直上抛的初速度为_______m/s。
12．用每隔 时间闪光一次的频闪相机，在真空实验室拍摄的羽毛与苹果同时开始下落一段时间后的一张局部频闪照片如图所示。图中的x1、x2、x3是照片中相邻两苹果的距离。
（1）这个实验表明：如果我们可以减小_______对物体下落运动的影响，直至其可以忽略，那么轻重不同的物体下落的快慢程度将会相同。
（2）关于图中的x1、x2、x3，关系一定正确的是_______（填序号）。
A．x1：x2：x3＝1：4：9
B．x1：x2：x3＝1：3：5
C．x3+x1＝2x2
D．x3﹣x1＝2x2
（3）利用图片提供的信息和相机闪光周期想求当地的重力加速度值g。下列判断正确的是_______。
A．g＝
B．g＝
C．g＝
D．条件不够，无法求g
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．C
3．D
4．A
5．D
6．B
7．C
8．C
9．D
10． 0.02 2
11．25
12． 空气阻力 C B
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