2023-2024學(xué)年粵教版必修第一冊 第二章　第四節(jié)　自由落體運動 課件（64張）

第四節(jié)自由落體運動核心素養(yǎng)目標(biāo)物理觀念(1)了解亞里士多德關(guān)于物體下落運動的主要觀點。(2)知道物體做自由落體運動的條件。(3)知道重力加速度的概念?？茖W(xué)思維(1)理解重力加速度的特點。(2)理解自由落體運動的規(guī)律及應(yīng)用?？茖W(xué)探究(1)了解伽利略通過邏輯推理與實驗相結(jié)合的方法研究自由落體運動。(2)通過實驗，探究自由落體運動的規(guī)律。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任認(rèn)識伽利略的科學(xué)研究方法對科學(xué)發(fā)展和人類進(jìn)步的作用和重大意義。CONTENTS目錄新知預(yù)覽·抓必備素養(yǎng)浸潤·提能力知能演練·重落實課時跟蹤檢測新知預(yù)覽·抓必備高效學(xué)習(xí)夯基固本1知識點一影響物體下落快慢的因素1．亞里士多德認(rèn)為，重的物體下落快，輕的物體下落慢，并斷言物體下落快慢是由它們的重量決定的。2．伽利略推斷，重的物體不會比輕的物體下落得快。3．實驗探究結(jié)論：物體下落快慢與物體的____無關(guān)。輕重知識點二自由落體運動1．定義：物體只在____作用下從____開始下落的運動。2．實際落體運動的處理(1)通常情況下由于受________的影響，物體的下落運動不是自由落體運動；(2)只有當(dāng)________的影響比較小，可以忽略時，物體的下落運動才可以近似看作____________。重力靜止空氣阻力空氣阻力自由落體運動知識點三自由落體運動的規(guī)律1．自由落體加速度(1)定義：在同一地點，一切物體自由下落的______都相同，方向總是豎直向下的，這個加速度叫作自由落體加速度，也叫____加速度。(2)方向：________。(3)大小：在地球上同一個地點，g的大小一定；在地球不同的緯度，g的大小是______的。在通常的計算中，g可以取________m/s2，粗略計算可以取10m/s2。2．自由落體運動的性質(zhì)：自由落體運動是初速度為零、加速度為g的__________運動。加速度重力豎直向下不同9．8勻加速直線3．自由落體運動的速度公式和位移公式(1)速度公式：vt＝____；gt觀察兩幅圖片：1．站在高層建筑物上，讓重的鐵球和輕的鐵球同時下落，發(fā)現(xiàn)兩球幾乎同時落地。2．宇航員在月球上的“實驗”：鐵球與羽毛同時由靜止釋放，同時落地。(1)地球上任一點的重力加速度都相同。

()(2)不同物體的重力加速度都相同。

()(3)在地球的不同地點，g的大小一般不同。

()(4)加速度為g的運動就是自由落體運動。

()(5)物體僅在重力作用下的運動就是自由落體運動。

()(6)自由落體運動的速度與下落時間成正比。

()(7)自由落體運動的位移與下落時間成正比。

()××√××√×素養(yǎng)浸潤·提能力互動探究重難突破2要點一對自由落體運動及自由落體加速度的理解如圖所示，這兩名跳傘運動選手有不同的質(zhì)量，自由落體加速度的大小與他們的質(zhì)量有關(guān)嗎？提示：自由落體運動的加速度大小與他們的質(zhì)量無關(guān)。1．對自由落體運動的理解(1)條件：①初速度為零；②只受重力。(2)運動性質(zhì)：初速度v0＝0、加速度a＝g的勻加速直線運動。(3)v-t圖像：其圖像是一條過原點的傾斜直線(如圖所示)，斜率k＝g。|特別提醒|自由落體運動是一種理想化模型：只有當(dāng)空氣阻力比重力小得多，可以忽略時，物體的下落才可以當(dāng)作自由落體運動。

2．對自由落體加速度(重力加速度)的理解(1)方向：總是豎直向下。(2)大?、僭谕坏攸c，重力加速度都相同。②大小與在地球上的緯度、距地面的高度有關(guān)。與緯度的關(guān)系在地球表面上，重力加速度隨緯度的增加而增大，即赤道處重力加速度最小，兩極處重力加速度最大，但差別不大與高度的關(guān)系在地面上的同一地點，重力加速度隨高度的增加而減小。但在不太高的高度內(nèi)，可認(rèn)為重力加速度的大小不變【典例1】(多選)對于從蘋果樹上同一高度同時落下的蘋果和樹葉，下列說法正確的是(

)A．蘋果和樹葉的下落都可以看成自由落體運動B．蘋果的下落可以近似地看成自由落體運動，樹葉的下落不能看成自由落體運動C．假如地球上沒有空氣，則蘋果和樹葉將同時落地D．蘋果先落地是因為其受到的重力加速度比樹葉的大解析

從樹上落下的蘋果所受阻力相對重力很小，蘋果的下落可看成自由落體運動，而從樹上落下的樹葉所受阻力相對重力較大，樹葉的下落不能看成自由落體運動，而且蘋果、樹葉的重力加速度相同，故A、D錯誤，B正確；假如地球上沒有空氣，則蘋果和樹葉不受空氣阻力，都做自由落體運動，下落的快慢相同，同時落地，故C正確。BC1．如圖所示的是一個長約1．5m的玻璃筒，一端封閉，另一端有開關(guān)，把金屬片和小羽毛放到玻璃筒里，把玻璃筒倒過來，觀察它們下落的情況，然后把玻璃筒里的空氣抽出，再把玻璃筒倒立過來，再次觀察金屬片和小羽毛下落的情況，下列說法正確的是(

)A．玻璃筒充滿空氣時，金屬片和小羽毛下落得一樣快B．玻璃筒充滿空氣時，金屬片和小羽毛均做自由落體運動C．玻璃筒里的空氣被抽出后，金屬片和小羽毛下落得一樣快D．玻璃筒里的空氣被抽出后，金屬片比小羽毛下落得快解析：玻璃筒內(nèi)有空氣時，金屬片和小羽毛由于受到空氣阻力，下落得不一樣快，并不做自由落體運動，故A、B錯誤；玻璃筒內(nèi)沒有空氣時，金屬片和小羽毛都做自由落體運動，所以下落得一樣快，故C正確，D錯誤。C

2．(多選)下列關(guān)于重力加速度的說法中，正確的是(

)A．重力加速度g是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，通常計算中g(shù)取9．8m/s2B．在地球上不同的地方，g的大小一般不同，但它們相差不是很大C．在地球上同一地點、同一高度一切物體做自由落體運動的加速度g都相同D．在地球上的同一地方，離地面高度越大，重力加速度g越小解析：自由落體加速度的大小和方向均與物體所處的地球表面的位置有關(guān)，重力加速度是矢量，方向豎直向下，與重力的方向相同，在地球表面，不同的地方，g的大小一般略有不同，但都在9．8m/s2左右，故選項A錯誤，B正確；在地球表面同一地點、同一高度，g的值都相同，但隨著高度的增大，g的值逐漸減小，故選項C、D正確。BCD

要點二自由落體運動的規(guī)律及其應(yīng)用如圖所示，漫畫中的人用石塊來估測水井的深度。你認(rèn)為有道理嗎？為什么？1．自由落體運動的基本公式|特別提醒|(1)自由落體運動的時間由下落的高度決定。(2)自由落體運動中，下落的位移與離地高度是兩個不同的概念，處理問題時要注意區(qū)分。

2．勻變速直線運動的一切推論公式，如平均速度公式、逐差相等公式、初速度為零的勻變速直線運動的比例式，都適用于自由落體運動?！镜淅?】

一個小球從離地面500m高處自由落下，不計空氣阻力，取g＝10m/s2，求：(1)小球落到地面需要的時間；(2)小球開始下落后第1s內(nèi)的位移大小和最后1s內(nèi)的位移大??；解析第1s內(nèi)的位移大小前9s內(nèi)的位移大小最后1s內(nèi)的位移大小Δh＝h－h(huán)9＝500m－405m＝95m。

(3)小球下落時間為總時間一半時的位移大小。2．一名航天員在某星球上做自由落體運動實驗，讓一個質(zhì)量為1kg的小球從一定的高度自由下落，測得在第5s內(nèi)的位移是18m，則(

)A．小球在2s末的速度大小為20m/sB．小球在第5s內(nèi)的平均速度大小是3．6m/sC．該星球上的重力加速度大小為5m/s2D．小球在5s內(nèi)的位移大小是50m要點三豎直上拋運動的規(guī)律及其應(yīng)用如圖所示的為兒童蹦床時的情景，同學(xué)們考慮一下，從兒童豎直向上跳離蹦床到再次落回接觸蹦床這個過程中，兒童經(jīng)歷了怎樣的運動過程？提示：先向上做勻減速直線運動，再向下做自由落體運動。1．豎直上拋運動的特點：加速度為g，上升階段做勻減速直線運動，下降階段做自由落體運動。2．豎直上拋的基本規(guī)律(1)速度公式：vt＝v0－gt；3．豎直上拋運動的兩種研究方法(1)分段法：將全程分為兩個階段，即上升過程的勻減速階段和下落過程的自由落體階段。(2)全程法：將全過程視為初速度為v0，加速度a＝－g的勻變速直線運動，必須注意物理量的矢量性。習(xí)慣上取v0的方向為正方向，則v>0時，物體正在上升；v<0時，物體正在下降；h>0時，物體在拋出點上方；h<0時，物體在拋出點下方。4．豎直上拋運動的對稱性(1)速度對稱：上升和下降過程經(jīng)過同一位置時速度等大反向。(2)時間對稱：上升和下降過程經(jīng)過同一段高度的上升時間和下降時間相等?！镜淅?】

研究人員為檢驗?zāi)骋划a(chǎn)品的抗撞擊能力，乘坐熱氣球并攜帶該產(chǎn)品豎直升空，當(dāng)熱氣球以10m/s的速度勻速上升到某一高度時，研究人員從熱氣球上將產(chǎn)品自由釋放，測得經(jīng)11s產(chǎn)品撞擊地面。不計產(chǎn)品所受的空氣阻力，求產(chǎn)品的釋放位置距地面的高度。(g取10m/s2)(請分別用全程法和分段法解答本題)思路點撥(1)從豎直向上運動的熱氣球上自由釋放的產(chǎn)品做豎直上拋運動。(2)產(chǎn)品釋放后向上運動的時間與自由落體運動時間的和為11s。解析方法一全程法將產(chǎn)品的運動視為勻變速直線運動，根據(jù)題意畫出運動草圖如圖甲所示。規(guī)定向上為正方向，則v0＝10m/s，a＝－g＝－10m/s2，解得H＝－495m即產(chǎn)品剛釋放時離地面的高度為495m。方法二分段法根據(jù)題意畫出運動草圖如圖乙所示。將產(chǎn)品的運動過程分為A→B和B→C→D兩段來處理。A→B為勻減速直線運動，B→C→D為自由落體運動。由題意可知tBD＝11s－1s＝10s根據(jù)自由落體運動規(guī)律可得故釋放點離地面的高度H＝hBD－h(huán)BC＝495m。2．(多選)某小物體以v0＝40m/s的初速度豎直上拋，不計空氣阻力，g取10m/s2，拋出時刻t＝0，則下列說法正確的是(

)A．物體在t＝3s時速度為70m/sB．前3s內(nèi)物體的位移大小為75mC．前5s內(nèi)物體的路程為85mD．前5s內(nèi)物體的速度變化量的大小為30m/s知能演練·重落實內(nèi)化知識鞏固技能31．(多選)下列關(guān)于自由落體運動的說法正確的是(

)A．物體從靜止開始下落的運動叫自由落體運動B．物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫作自由落體運動C．從靜止開始下落的小鋼球，因受空氣阻力作用，不能看成自由落體運動D．從靜止開始下落的小鋼球，所受空氣阻力對其運動的影響很小，可以忽略，可以看成自由落體運動解析：物體做自由落體運動的條件是初速度為零且除重力之外不受其他力的作用，所以A錯誤，B正確；在實際中，物體由靜止開始下落時，當(dāng)空氣阻力遠(yuǎn)小于重力時，物體的下落能看作自由落體運動，所以C錯誤，D正確。BD

2．某生活小區(qū)4樓陽臺，有一質(zhì)量為0.5kg的花盆，從靜止開始自由下落。則(

)A．花盆經(jīng)過約2．0s到達(dá)地面B．花盆經(jīng)過約1．4s到達(dá)地面C．花盆落地時速度大小約為5m/sD．花盆落地時速度大小約為20m/s4．一物體做自由落體運動，落地時速度是30m/s(g取10m/s2)。求：(1)它從開始下落到落至地面所需時間；

(2)它開始下落時離地面的高度；解析：方法一：根據(jù)vt2＝2gh，則下落時離地面的高度(3)它在最后1s內(nèi)下落的高度。解析：物體在前2s內(nèi)下落的高度所以最后1s內(nèi)下落的高度h2＝h－h(huán)1＝45m－20m＝25m。課時跟蹤檢測41．某同學(xué)設(shè)計讓宇航員登上月球后，在登月艙外由某一高度同時釋放一個氫氣球和鉛球。若鉛球與氫氣球大小相同，則按我們所學(xué)的知識，理應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是(

)A．氫氣球?qū)⒓铀偕仙?，鉛球加速下落B．氫氣球和鉛球都下落，鉛球先落到月球表面C．氫氣球和鉛球都下落，氫氣球先落到月球表面D．氫氣球和鉛球都下落，且同時落到月球表面解析：月球上沒有空氣，故登月艙外為真空，氫氣球和鉛球都做自由落體運動，在月球上的重力加速度相同，且兩者下落的高度相同，所以下落時間相同，故D正確，A、B、C錯誤。D

2．某人從井口靜止釋放一顆小石子，不計空氣阻力，為表示小石子落水前的運動，下列四幅圖像可能正確的是(

)3．如圖所示，某學(xué)習(xí)小組利用直尺估測反應(yīng)時間，甲同學(xué)捏住直尺上端，使直尺保持豎直，直尺零刻度線位于乙同學(xué)的兩指之間。當(dāng)乙看見甲放開直尺時，立即用手指捏住直尺，根據(jù)乙手指所在位置計算反應(yīng)時間。為簡化計算，某同學(xué)將直尺刻度進(jìn)行了改進(jìn)，以相等時間間隔在直尺的反面標(biāo)記反應(yīng)時間的刻度線，制作了“反應(yīng)時間測量儀”，下列四幅圖中刻度線標(biāo)度正確的是(

)4．如圖所示，A、B兩個質(zhì)量不同的小球從同一地點的不同高度處做

自由落體運動，結(jié)果同時到達(dá)地面，下列有關(guān)兩球運動情況的描述合理的是(

)A．若mA>mB，則兩球可能同時開始釋放B．若mA>mB，則B球可能比A球先釋放C．若mA<mB，則兩球落地時速度大小可能相等D．不管兩球質(zhì)量關(guān)系怎樣，A球一定比B球先釋放5．在輕繩的兩端各拴一個小球，一個人用手拿著繩子上端的小球，站在三層樓的陽臺上，釋放小球，使小球自由下落，兩小球相繼落地的時間差為Δt，如果人站在四層樓的陽臺上，同樣的方法釋放小球，讓小球自由下落，則兩小球相繼落地的時間差將(

)A．不變

B．變大

C．變小

D．無法確定6．在離地高h(yuǎn)處，沿豎直方向同時向上和向下拋出兩個小球，它們的初速度大小均為v，不計空氣阻力，兩球落地的時間差為(

)7．(多選)如圖所示，在桌面上方有三個金屬小球a、b、c，其離桌面的高度分別為h1、h2、h3且h1∶h2∶h3＝3∶2∶1。若先后由靜止釋放a、b、c，三球剛好同時落到桌面上，不計空氣阻力，則下列說法正確的是(

)8．長為5m的豎直桿下端距離一個豎直圓筒口為5m，若這個圓筒長也為5m，讓這根桿自由下落，它通過圓筒的時間為(取g＝10m/s2)(

)B

9．嫦娥四號探測器成功發(fā)射，開啟了人類登陸月球背面的探月新征程，距離實現(xiàn)載人登月更近了一步。若你通過努力學(xué)習(xí)、刻苦訓(xùn)練有幸成為中國登月第一人，而你為了測定月球表面附近的重力加速度進(jìn)行了如下實驗：在月球表面上空讓一個小球由靜止開始自由下落，測出下落高度h＝20m時，下落的時間正好為t＝5s。則：(1)月球表面的重力加速度g月為多大？(2)小球下落過程中，最初2s內(nèi)和最后2s內(nèi)的位移之比為多大？解析：小球下落過程中的5s內(nèi)，從第1s到最后1s，每1s內(nèi)的位移之比為1∶3∶5∶7∶9，則最初2s內(nèi)和最后2s內(nèi)的位移之比為(1＋3)∶(7＋9)＝1∶4。答案：

1∶4解析：物體從塔頂邊緣的A點拋出，位移大小為10m的位置有兩處，如圖所示，一處在A點之上，另一處在A點之下，在A點之上時，通過位移大小為10m處有上升和下降兩種過程，在A點之下10m處只有下降過程。方法一：分段法由v02＝2gH得v0＝20m/s設(shè)物體上升10m時速度為v1，則由v02－v12＝2gh故物體從拋出到下落至A點下方10m處時方法二：全程法由v02＝2