2.4自由落体运动第2课时 讲义-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册

第二章匀变速直线运动的研究
第4节自由落体运动第2课时
【素养目标】
1.知道物体做自由落体运动的条件.
2．通过实验探究自由落体运动加速度的特点，建立重力加速度的概念．知道重力加速度的大小、方向
3．掌握自由落体运动的规律，并能解决相关实际问题
4．了解伽利略对自由落体运动的研究方法，领会伽利略的科学思想
【必备知识】
知识点一、测定重力加速度
1．打点计时器法
(1)按如图所示连接好实验装置，让重锤做自由落体运动，与重锤相连的纸带上便会被打点计时器打出一系列点迹．
(2)对纸带上计数点间的距离h进行测量，利用hn－hn－1＝gT
2求出重力加速度的大小．
2．滴水法
如图所示，让水滴自水龙头滴下，在水龙头正下方放一个盘，调节水龙头，让水一滴一滴地滴下，并调节到使第一滴水碰到盘的瞬间，第二滴水正好从水龙头口开始下落，并且能依次持续下去．
用刻度尺测出水龙头口距盘面的高度h，再测出每滴水下落的时间T，其方法是：当听到某一滴水滴落在盘上的同时，开启秒表开始计时，之后每落下一滴水依次数1、2、3……，当数到n时按下秒表停止计时，读出秒表时间t，则每一滴水滴下落的时间为T＝，由h＝gT
2得g＝＝.
由于h＝gT
2，则h∝T
2，因此先画出h?T
2图象，利用图线的斜率来求重力加速度更准确．
3．频闪照相法
(1)频闪照相机可以间隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机的这一特点可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置．
(2)根据匀变速运动的推论Δh＝gT
2可求出重力加速度g＝.也可以根据＝＝，求出物体在某两个时刻的速度，由g＝，可求出重力加速度g.
知识点二、竖直上抛运动
定义：将物体以某一初速度竖直向上抛去，物体只在重力作用下所做的运动，叫竖直上抛运动。
实质：竖直上抛运动的加速度始终为重力加速度g，是匀变速直线运动。
两种处理方法
①分阶段处理法：将竖直上抛运动分为上升过程和下落过程分别处理。
上升过程：初速度竖直向上、加速度g竖直向下、末速度v=0的匀减速直线运动。
下落过程：自由落体过程
②全过程处理法
将全过程看作初速度为、加速度a=-g的匀变速直线运动（选取竖直向上为正方形）
规律：v=-gt（上升过程v＞0，下落过程v＜0）
X=t（在抛出点上方时x＞0，在抛出点下方时x＜0）
竖直上抛运动的几个特殊量
上升的最大高度；上升到最高点所用的时间；回到抛出点所用的时间
竖直上抛运动的对称性
①时间对称性：物体上升过程和下落过程通过同一段距离所用的时间相等
②速度对称性：物体上升过程和下落过程经过同一点的速度大小相等
③能量对称性：物体上升过程和下落过程经过同一点时的动能和重力势能都分别相等。
竖直上抛运动的v-t图像
t轴以上图线表示上升阶段，t轴以下图线表示下落阶段。图线斜率不变，表示竖直上抛运动的加速度恒为重力加速度g。
【课堂检测】
1.如图所示的时间轴，下列关于时刻和时间间隔的说法中正确的是（???
）
A.?
表示时刻称为第2
s末或第3
s初，也可以称为2
s内
B.?
表示时间，称为前3
s内
C.?
表示时间，称为最初2
s内或前2
s内
D.?
表示时刻，称为第
【答案】
C
【解析】A．时刻在时间轴上对应的是点，而时间间隔表示两个时刻之间的间隔，在时间轴上对应的是线段，
表示时刻，称为第2
s末或第3
s初，而2
s内指的是0~2
s这2
s，A不符合题意；
B．
与表示时间，指的是2~3
s这1
s，称为第3
s内，B不符合题意；
C．
表示时间，指的是0~2
s这2
s，称为最初2
s内或前2
s内，C符合题意；
D．
表示时刻，称为第
末或第n
s初，D不符合题意．
故答案为：C
【分析】时刻的长度为零，对应时间轴上的一点，时间的长度不为零，有一定的长度，对应时间轴上一块线段。
2.下列描述时间的是（??
）
A.?百米赛的运动员11秒末达到终点?????????????????????????B.?第8个1秒末物体速度为零
C.?百米赛运动员的成绩是11秒????????????????????????????????D.?3秒初物体开始运动
【答案】
C
【解析】A项：11秒末指的是一个时间点，是时刻，所以A不符合题意；
B项：第8个1秒末指的是一个时间点，是时刻，所以B不符合题意；
C项：11秒是所用的时间的长度，是指时间，所以C符合题意；
D项：
3秒初指的是一个时间点，是时刻，所以D不符合题意。
故答案为：C
【分析】时间是指时间的长度，在时间轴上对应一段距离，对应物体的位移或路程，时刻是指时间点，在时间轴上对应的是一个点，对应物体的位置
【素养作业】
1.下列选项中指时间间隔的是（??
）
A.?中央电视台每年的《春节联欢晚会》20点准时开始?????B.?飞机12点整起飞
C.?早6点起床???????????????????????????????????????????????????????????????????D.?一节课45分钟
【答案】
D
【解析】A．中央电视台每年的《春节联欢晚会》20点准时开始，20点是指时刻，A不符合题意；
B．飞机12点整起飞，12点是指时刻，B不符合题意；
C．早晨6点起床，6点是指时刻，C不符合题意；
D．一节课45分钟，45分钟是指时间间隔，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】春节联欢晚会开播的时间代表时刻；飞机起飞时间代表时刻；起床时间代表时刻。
2.关于时间、时刻，下列说法正确的是（??
）
①3s内与第3s内所指的时间是相同的
②3s末与第3s末所指的时刻是相同的
③手表上指针指的某一位置表示时间
A.?①③都正确??????????????????????B.?②③都正确??????????????????????C.?只有②正确??????????????????????D.?①②③都正确
【答案】
C
【解析】时刻是指时间点，时间是指时间的长度，即时间的间隔。
①3s内与第3s内所指的时间不相同的，前者是3s时间，而后者是1s时间；
②3s末与第3s末所指的时刻是相同的；
③手表上指针指的某一位置表示时刻；
C符合题意。
故答案为：C。
【分析】时刻的长度为零，对应时间轴上的一点，时间的长度不为零，有一定的长度，对应时间轴上一块线段。
3.以下数据指时间间隔的是（??
）
A.?上午第一节课从7：25开始
B.?G1896次列车到达三门县站的时间是18：23
C.?“天问一号”火星探测器于2020年7月23日12时41分发射
D.?雅加达亚运会100m冠军苏炳添的成绩是9.92s
【答案】
D
【解析】A．上午第一节课从7：25开始，7：25指的是一个时间点，是时刻，A不符合题意；
B．G1896次列车到达三门县站的时间是18：23，18：23指的是一个时间点，是时刻，B不符合题意；
C．“天问一号”火星探测器于2020年7月23日12时41分发射，2020年7月23日12时41分是一个时间点，是时刻，C不符合题意；
D．苏炳添在雅加达亚运会男子100米决赛成绩为9.92s，指的是一段时间间隔，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】上课开始的时间代表时刻，其列车到达车站的时间也代表时刻；火星探测器发射的时间也代表时刻。
4.以下计时数指时间间隔的是（??
）
A.?中央电视台新闻联播每晚19：00开播?????????????????B.?北京八十中高中部早上7：30开始上第一节课
C.?老师没控制好时间，这节课上了41分钟??????????????D.?我得早走，去赶6：00的头班车
【答案】
C
【解析】A．中央电视台新闻联播每晚19：00开播，“19：00”是时刻，A不符合题意；
B．北京八十中高中部早上7：30开始上第一节课，“7：30”是时刻，B不符合题意；
C．老师没控制好时间，这节课上了41分钟，“41分钟”是时间间隔，C符合题意；
D．我得早走，去赶6：00的头班车，“6：00”是时刻，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】时刻的长度为零，对应时间轴上的一点，时间的长度不为零，有一定的长度，对应时间轴上一块线段。
5.以下计时数据指时间间隔的是（??
）
A.?2018年11月19日2时07分，西昌卫星发射中心，将两颗北斗全球导航卫星发射升空
B.?某同学百米赛跑时在14s末冲过终点线
C.?物理期中考试时间为90min
D.?开往上海的动车于07：42从济南站发车
【答案】
C
【解析】A．2018年11月19日2时07分是指某一瞬间即为时刻，A不符合题意；
B．在14s末指一个瞬间，是时刻，不是时间，B不符合题意；
C．期中物理考试时间为90min，90min是指时间，是指开场与终了的时间间隔，C符合题意；
D．07：42是时刻，是指一个瞬间，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】时刻的长度为零，对应时间轴上的一点，时间的长度不为零，有一定的长度，对应时间轴上一块线段。
6.下列关于民间俗语中所说的时间，理解正确的是（??
）
A.?用做一天和尚，撞一天钟表示做事得过且过，一天指时间间隔
B.?用三分钟热度形容做事没有持久性，三分钟指时刻
C.?用冰冻三尺非一日之寒形容做事情不能一蹴而就，一日指时刻
D.?用宁停三分，不抢一秒进行交通安全教育，三分和一秒均指时刻
【答案】
A
【解析】时间间隔是指时间的长度，在时间轴上对应一段距离，时刻是指时间点，在时间轴上对应的是一个点。
A．一天表示一个过程，所以是时间间隔，A符合题意；
B．三分钟表示持续的时间，为时间间隔，B不符合题意；
C．一日表示寒冷持续的过程，为时间间隔，C不符合题意；
D．三分对应一个过程，一秒对应一个过程，均为时间间隔，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】在表示时间的数轴上，时刻用点表示，时间间隔用线段表示。时间间隔是两个时刻之间的一段时间。
7.关于时间和时刻，下列说法中正确的是（??
）
A.?第4
s末就是第5
s初，指的是时间
B.?物体在5
s时指的是物体在第5
s初，指的是时刻
C.?物体在5
s内指的是物体在4
s末到5
s末这1
s的时间
D.?物体在第5
s内指的是物体在4
s末到5
s末这1
s的时间
【答案】
D
【解析】A．第4
s末就是第5
s初，指的是时刻，A不符合题意；
B．物体在5
s时指的是物体在第5
s末，指的是时刻，B不符合题意；
C．物体在5
s内指的是物体从零时刻到5
s末这5
s的时间，C不符合题意；
D．物体在第5
s内指的是物体在4
s末到5
s末这1
s的时间，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】时刻的长度为零，对应时间轴上的一点，时间的长度不为零，有一定的长度，对应时间轴上一块线段。
8.在如图所示的时间轴上标出的是（??
）
A.?第3s初?????????????????????????????????B.?第3s末?????????????????????????????????C.?第3s内?????????????????????????????????D.?前3s
【答案】
D
【解析】A．第3s初是指时刻，对应的时间轴上
这一点，A不符合题意；
B．第3s末指时刻，对应的时间轴上
这一点，B不符合题意；
C．第3s内指时间，对应时间轴上
至
，这1s的时间，C不符合题意；
D．前3s指时间，对应时间轴上
至
，这3s的时间，与上图中时间轴上标出的时间对应，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】时刻的长度为零，对应时间轴上的一点，时间的长度不为零，有一定的长度，对应时间轴上一块线段。