2014年秋高中物理必修一（新人教版）：第二章第5节自由落体运动课时练案

第5节 自由落体运动
题组1 自由落体运动(时间：3分钟 分值：8分)
1.［4分］(多选)下列说法正确的是( )
A.跳伞运动员竖直向下的降落运动是自由落体运动
B.自由落体运动是初速度为0，只在重力作用下的匀加速直线运动
C.物体只在重力作用下的下落运动叫做自由落体运动
D.当空气阻力与重力相比可以忽略时，物体从静止下落的运动可视为自由落体运动
2.［4分］(多选)下列对物体做自由落体运动的说法中正确的是( )
A.物体自由下落时，速度为0，加速度也为0
B.物体下落过程中速度增大，加速度保持不变
C.物体下落过程中，速度和加速度同时增大
D.物体下落过程中，速度的变化率是个恒量
题组2 自由落体加速度(时间：8分钟 分值：17分)
3.［4分］(单选)关于重力加速度，下列说法中正确的是( )
A.重力加速度表示自由下落的物体运动的快慢
B.重力加速度表示自由下落的物体运动速度变化的大小
C.重力加速度表示自由下落的物体运动速度变化的快慢
D.轻重不同的物体的重力加速度不同
4.［13分］用滴水法可以测定重力加速度，方法是：在自来水龙头下面固定一块挡板 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) ，调节水龙头，让水一滴一滴地滴落到挡板上，如图2-5-1所示，并调节到耳朵刚好听到前一滴水滴在挡板上的声音的同时，下一滴水刚好开始下落。首先量出水龙头口离挡板的高度，再用秒表计时，计时方法是：当听到某一滴水滴在挡板上的声音的同时，开启秒表开始计时，并数“1”，以后每听到一声水滴声，依次数“2、3、…”，一直数到“ QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) ”时，按下秒表按钮停止计时，读出秒表的示数为。
(1)写出用上述方法测定重力加速度 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) 的表达式：= 。
( http: / / www.21cnjy.com )
图2-5-1 图2-5-2
(2)为了减小实验误差，改变h的数据，测出多组数据。
记录在表格中(表中t′是水滴在空中运动的时间)，请在如图2-5-2所示的坐标纸上作出适当的图像，并利用图像求出重力加速度 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) 的值， (要求保留两位有效数字)。
序号 高度 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) /cm 空中运动的时间t′/s
1 20.10 0.20
2 25.20 0.23
3 32.43 0.26
4 38.45 0.28
5 44.00 0.30
6 50.12 0.32
题组3 自由落体运动的规律(时间：18分钟 分值：22分)
5.［4分］(多选)做自由落体运动的物体 ( http: / / www.21cnjy.com )，从释放时开始计时，选竖直向下为正方向，图2-5-3中关于物体的位移、速度图像，可能正确的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
图2-5-3
6.［4分］(多选)关于自由落体运动，下列说法中正确的是( )
A.它是=0、、方向竖直向下的匀加速直线运动
B.在开始连续的三个1 s内通过的位移之比是1∶3∶5
C.在开始连续的三个1 s末的速度大小之比是1∶2∶3
D.从开始运动起下落4.9 m、9.8 m、14.7 m所经历的时间之比为1∶2∶3
7.［4分］(多选)为了测出楼房的高度，让 ( http: / / www.21cnjy.com )一石块从楼顶自由下落至地面(不计空气阻力，重力加速度为已知)，测出下列哪个物理量就可以计算出楼房的高度( )
A.石块下落到地面的总时间
B.石块落地前瞬间的速度
C.石块下落第1 s内的位移
D.石块通过最后1 m位移所用的时间
8.［10分］一矿井深为125 m，在井口每隔一定时间自由下落一个小球。当第11个小球刚从井口开始下落时，第1个小球刚好到达井底，则相邻小球下落的时间间隔有多长？这时第3个小球和第5个小球相距多远？(g取10 )
题组4 综合拓展提升(时间：8分钟 分值：12分)
9.［12分］(2013·江苏高考)某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度，实验装置如图2-5-4所示。倾斜的球槽中放有若干个小铁球，闭合开关K，电磁铁吸住第1个小球。手动敲击弹性金属片，与触头瞬间分开，第1个小球开始下落，迅速恢复，电磁铁又吸住第2个小球。当第1个小球撞击时，与触头分开，第2个小球开始下落……这样，就可测出多个小球下落的总时间。
( http: / / www.21cnjy.com )
图2-5-4
(1)在实验中，下列做法正确的有 。
A.电路中的电源只能选用交流电源
B.实验前应将调整到电磁铁的正下方
C.用直尺测量电磁铁下端到的竖直距离作为小球下落的高度
D.手动敲击的同时按下秒表开始计时
(2)实验测得小球下落的高度1.980 m，10个小球下落的总时间6.5 s。可求出重力加速度 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) = 。(结果保留两位有效数字)
(3)在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的两个办法。
(4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间Δ QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) 磁性才消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差Δ，这导致实验误差。为此，他分别取高度和，测量 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) 个小球下落的总时间和。他是否可以利用这两组数据消除Δ QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) 对实验结果的影响？请推导说明。
参考答案
1. BD 解析：跳伞运动员竖直向下的 ( http: / / www.21cnjy.com )降落运动中，所受阻力很大，可以和重力相比较，因此选项A错误。根据自由落体运动的定义，选项B正确。自由落体运动的初速度应当为0，因此选项C错误。当空气阻力相对重力可以忽略时，物体由静止下落的运动可以看成自由落体运动，因此选项D正确。
2. BD 解析：做自由落体运动的物体，加速度不变，速度增大，而速度的变化率为加速度，是恒量，故选项B、D正确。
3. C 解析：加速度表 ( http: / / www.21cnjy.com )示物体运动速度变化的快慢，因此重力加速度表示自由下落的物体运动速度变化的快慢，选项C正确;表示物体运动快慢的物理量是速度而不是加速度，选项A错误;速度变化的大小与时间之比才是加速度，选项B错误;在同一地点所有物体自由下落的重力加速度都相同，选项D错误。
4. (1) (2)图略 9.8 解析：(1)每滴水下落 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) 高度所用的时间为t′=，根据自由落体运动规律可得。
(2)由于= QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) ，故以下落高度为纵坐标，以时间的二次方为横坐标，作出图像应为直线，其斜率 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) =，。认真描点作图(图略)，求出斜率 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) ，即可求得，解得 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) ≈9.8 。
5. BD 解析：自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，图像是抛物线的一部分，图像是经过原点的一条倾斜直线，故选项B、D正确。
6. ABC 解析：由自由落体运动的性质可判断选项A正确;由自由落体运动是=0、 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) =的匀加速直线运动推论知选项B、C正确;选项D中，由 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) =知经历的时间之比为1∶∶。
7. ABD 解析：由公式 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) =可知，选项A正确;根据=2可知，选项B正确;根据 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) =知只测出第1 s内的位移，不能计算出总高度，选项C错误;根据 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) =和() m=可知，选项D正确。
8. 0.5 s 35 m 解析：设相邻两个小球下落的时间间隔为 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) ，则由题意可知第1个小球到达井底的时间=10T;由公=得= s=5 s，所以 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) ＝0.5 s。
当第11个小球刚从井口开始下落时，第3个小球下落了8T，第5个小球下落了6T;第3个小球下落的高度==80 m，第5个小球下落的高度＝=45 m，所以第3个小球和第5个小球相距=80 m-45 m=35 m。
9. (1)BD (2)9.4 (3)增加小球下落的高度;多次重复实验(其他答案合理也可) (4)可以消除Δ QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) 对实验结果的影响，推导见解析。
解析：(1)若电源选用直流电源，电磁铁可正常工作，选项A错误;实验时小球要撞击断开电源，因此应在电磁铁的正下方，选项B正确;小球下落的高度为电磁铁下端到的竖直距离与小球直径的差，选项C错误;根据 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) ＝，可利用累积法求 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) ，即从手动敲击的同时开始计时，测量出落下 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) 个小球的时间，则一个小球下落的时间 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) ＝，选项D正确。
(2)根据 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) ＝和 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) =，解得 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) === ≈9.4 。
(3)要减小实验误差，可以适当增大小球下落的高度，并多次测量取平均值。
(4)根据题意，小球从、高处落下需要的下落时间 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) =-Δ QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) 和= QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) -Δ，
根据 QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) ＝得＝和＝。
解得，因此可以消除Δ QUOTE http://www.21cnjy.com/ ( http: / / www.21cnjy.com ) 的影响。