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

第四節(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的主要觀點(diǎn)。(2)知道物體做自由落體運(yùn)動(dòng)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(diǎn)。(2)理解自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用?？茖W(xué)探究(1)了解伽利略通過(guò)邏輯推理與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法研究自由落體運(yùn)動(dòng)。(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任認(rèn)識(shí)伽利略的科學(xué)研究方法對(duì)科學(xué)發(fā)展和人類(lèi)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(rùn)·提能力知能演練·重落實(shí)課時(shí)跟蹤檢測(cè)新知預(yù)覽·抓必備高效學(xué)習(xí)夯基固本1知識(shí)點(diǎn)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(huì)比輕的物體下落得快。3．實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論：物體下落快慢與物體的____無(wú)關(guān)。輕重知識(shí)點(diǎn)二自由落體運(yùn)動(dòng)1．定義：物體只在____作用下從____開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)。2．實(shí)際落體運(yùn)動(dòng)的處理(1)通常情況下由于受________的影響，物體的下落運(yùn)動(dòng)不是自由落體運(yùn)動(dòng)；(2)只有當(dāng)________的影響比較小，可以忽略時(shí)，物體的下落運(yùn)動(dòng)才可以近似看作____________。重力靜止空氣阻力空氣阻力自由落體運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)三自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律1．自由落體加速度(1)定義：在同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的______都相同，方向總是豎直向下的，這個(gè)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(gè)地點(diǎn)，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(jì)算中，g可以取________m/s2，粗略計(jì)算可以取10m/s2。2．自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零、加速度為g的__________運(yùn)動(dòng)。加速度重力豎直向下不同9．8勻加速直線3．自由落體運(yùn)動(dòng)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(shí)下落，發(fā)現(xiàn)兩球幾乎同時(shí)落地。2．宇航員在月球上的“實(shí)驗(yàn)”：鐵球與羽毛同時(shí)由靜止釋放，同時(shí)落地。(1)地球上任一點(diǎn)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(diǎn)，g的大小一般不同。

()(4)加速度為g的運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng)。

()(5)物體僅在重力作用下的運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng)。

()(6)自由落體運(yùn)動(dòng)的速度與下落時(shí)間成正比。

()(7)自由落體運(yùn)動(dòng)的位移與下落時(shí)間成正比。

()××√××√×素養(yǎng)浸潤(rùn)·提能力互動(dòng)探究重難突破2要點(diǎn)一對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)及自由落體加速度的理解如圖所示，這兩名跳傘運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的加速度大小與他們的質(zhì)量無(wú)關(guān)。1．對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的理解(1)條件：①初速度為零；②只受重力。(2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：初速度v0＝0、加速度a＝g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。(3)v-t圖像：其圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(如圖所示)，斜率k＝g。|特別提醒|自由落體運(yùn)動(dòng)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(shí)，物體的下落才可以當(dāng)作自由落體運(yùn)動(dòng)。

2．對(duì)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)大小①在同一地點(diǎn)，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(diǎn)，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(duì)于從蘋(píng)果樹(shù)上同一高度同時(shí)落下的蘋(píng)果和樹(shù)葉，下列說(shuō)法正確的是(

)A．蘋(píng)果和樹(shù)葉的下落都可以看成自由落體運(yùn)動(dòng)B．蘋(píng)果的下落可以近似地看成自由落體運(yùn)動(dòng)，樹(shù)葉的下落不能看成自由落體運(yùn)動(dòng)C．假如地球上沒(méi)有空氣，則蘋(píng)果和樹(shù)葉將同時(shí)落地D．蘋(píng)果先落地是因?yàn)槠涫艿降闹亓铀俣缺葮?shù)葉的大解析

從樹(shù)上落下的蘋(píng)果所受阻力相對(duì)重力很小，蘋(píng)果的下落可看成自由落體運(yùn)動(dòng)，而從樹(shù)上落下的樹(shù)葉所受阻力相對(duì)重力較大，樹(shù)葉的下落不能看成自由落體運(yùn)動(dòng)，而且蘋(píng)果、樹(shù)葉的重力加速度相同，故A、D錯(cuò)誤，B正確；假如地球上沒(méi)有空氣，則蘋(píng)果和樹(shù)葉不受空氣阻力，都做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落的快慢相同，同時(shí)落地，故C正確。BC1．如圖所示的是一個(gè)長(zhǎng)約1．5m的玻璃筒，一端封閉，另一端有開(kāi)關(guān)，把金屬片和小羽毛放到玻璃筒里，把玻璃筒倒過(guò)來(lái)，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(guò)來(lái)，再次觀察金屬片和小羽毛下落的情況，下列說(shuō)法正確的是(

)A．玻璃筒充滿空氣時(shí)，金屬片和小羽毛下落得一樣快B．玻璃筒充滿空氣時(shí)，金屬片和小羽毛均做自由落體運(yùn)動(dòng)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(shí)，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(yùn)動(dòng)，故A、B錯(cuò)誤；玻璃筒內(nèi)沒(méi)有空氣時(shí)，金屬片和小羽毛都做自由落體運(yùn)動(dòng)，所以下落得一樣快，故C正確，D錯(cuò)誤。C

2．(多選)下列關(guān)于重力加速度的說(shuō)法中，正確的是(

)A．重力加速度g是標(biāo)量，只有大小，沒(méi)有方向，通常計(jì)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(diǎn)、同一高度一切物體做自由落體運(yùn)動(dòng)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(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；在地球表面同一地點(diǎn)、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(xiàng)C、D正確。BCD

要點(diǎn)二自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其應(yīng)用如圖所示，漫畫(huà)中的人用石塊來(lái)估測(cè)水井的深度。你認(rèn)為有道理嗎？為什么？1．自由落體運(yùn)動(dòng)的基本公式|特別提醒|(1)自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由下落的高度決定。(2)自由落體運(yùn)動(dòng)中，下落的位移與離地高度是兩個(gè)不同的概念，處理問(wèn)題時(shí)要注意區(qū)分。

2．勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的比例式，都適用于自由落體運(yùn)動(dòng)。【典例2】

一個(gè)小球從離地面500m高處自由落下，不計(jì)空氣阻力，取g＝10m/s2，求：(1)小球落到地面需要的時(shí)間；(2)小球開(kāi)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(shí)間為總時(shí)間一半時(shí)的位移大小。2．一名航天員在某星球上做自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，讓一個(gè)質(zhì)量為1kg的小球從一定的高度自由下落，測(cè)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(diǎn)三豎直上拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其應(yīng)用如圖所示的為兒童蹦床時(shí)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(gè)過(guò)程中，兒童經(jīng)歷了怎樣的運(yùn)動(dòng)過(guò)程？提示：先向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，再向下做自由落體運(yùn)動(dòng)。1．豎直上拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：加速度為g，上升階段做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，下降階段做自由落體運(yùn)動(dòng)。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(yùn)動(dòng)的兩種研究方法(1)分段法：將全程分為兩個(gè)階段，即上升過(guò)程的勻減速階段和下落過(guò)程的自由落體階段。(2)全程法：將全過(guò)程視為初速度為v0，加速度a＝－g的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，必須注意物理量的矢量性。習(xí)慣上取v0的方向?yàn)檎较?，則v>0時(shí)，物體正在上升；v<0時(shí)，物體正在下降；h>0時(shí)，物體在拋出點(diǎn)上方；h<0時(shí)，物體在拋出點(diǎn)下方。4．豎直上拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性(1)速度對(duì)稱(chēng)：上升和下降過(guò)程經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)速度等大反向。(2)時(shí)間對(duì)稱(chēng)：上升和下降過(guò)程經(jīng)過(guò)同一段高度的上升時(shí)間和下降時(shí)間相等?！镜淅?】

研究人員為檢驗(yàn)?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(shí)，研究人員從熱氣球上將產(chǎn)品自由釋放，測(cè)得經(jīng)11s產(chǎn)品撞擊地面。不計(jì)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(qǐng)分別用全程法和分段法解答本題)思路點(diǎn)撥(1)從豎直向上運(yùn)動(dòng)的熱氣球上自由釋放的產(chǎn)品做豎直上拋運(yùn)動(dòng)。(2)產(chǎn)品釋放后向上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間的和為11s。解析方法一全程法將產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)題意畫(huà)出運(yùn)動(dòng)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(shí)離地面的高度為495m。方法二分段法根據(jù)題意畫(huà)出運(yùn)動(dòng)草圖如圖乙所示。將產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為A→B和B→C→D兩段來(lái)處理。A→B為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，B→C→D為自由落體運(yùn)動(dòng)。由題意可知tBD＝11s－1s＝10s根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得故釋放點(diǎn)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(jì)空氣阻力，g取10m/s2，拋出時(shí)刻t＝0，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．物體在t＝3s時(shí)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(shí)內(nèi)化知識(shí)鞏固技能31．(多選)下列關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是(

)A．物體從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)叫自由落體運(yùn)動(dòng)B．物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)叫作自由落體運(yùn)動(dòng)C．從靜止開(kāi)始下落的小鋼球，因受空氣阻力作用，不能看成自由落體運(yùn)動(dòng)D．從靜止開(kāi)始下落的小鋼球，所受空氣阻力對(duì)其運(yùn)動(dòng)的影響很小，可以忽略，可以看成自由落體運(yùn)動(dòng)解析：物體做自由落體運(yùn)動(dòng)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(cuò)誤，B正確；在實(shí)際中，物體由靜止開(kāi)始下落時(shí)，當(dāng)空氣阻力遠(yuǎn)小于重力時(shí)，物體的下落能看作自由落體運(yùn)動(dòng)，所以C錯(cuò)誤，D正確。BD

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

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

(2)它開(kāi)始下落時(shí)離地面的高度；解析：方法一：根據(jù)vt2＝2gh，則下落時(shí)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(shí)跟蹤檢測(cè)41．某同學(xué)設(shè)計(jì)讓宇航員登上月球后，在登月艙外由某一高度同時(shí)釋放一個(gè)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(shí)，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(shí)落到月球表面解析：月球上沒(méi)有空氣，故登月艙外為真空，氫氣球和鉛球都做自由落體運(yùn)動(dòng)，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(shí)間相同，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。D

2．某人從井口靜止釋放一顆小石子，不計(jì)空氣阻力，為表示小石子落水前的運(yùn)動(dòng)，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(cè)反應(yīng)時(shí)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(jiàn)甲放開(kāi)直尺時(shí)，立即用手指捏住直尺，根據(jù)乙手指所在位置計(jì)算反應(yīng)時(shí)間。為簡(jiǎn)化計(jì)算，某同學(xué)將直尺刻度進(jìn)行了改進(jìn)，以相等時(shí)間間隔在直尺的反面標(biāo)記反應(yīng)時(shí)間的刻度線，制作了“反應(yīng)時(shí)間測(cè)量?jī)x”，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(gè)質(zhì)量不同的小球從同一地點(diǎn)的不同高度處做

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

)A．若mA>mB，則兩球可能同時(shí)開(kāi)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(shí)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(gè)小球，一個(gè)人用手拿著繩子上端的小球，站在三層樓的陽(yáng)臺(tái)上，釋放小球，使小球自由下落，兩小球相繼落地的時(shí)間差為Δt，如果人站在四層樓的陽(yáng)臺(tái)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(shí)間差將(

)A．不變

B．變大

C．變小

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

)7．(多選)如圖所示，在桌面上方有三個(gè)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(shí)落到桌面上，不計(jì)空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是(

)8．長(zhǎng)為5m的豎直桿下端距離一個(gè)豎直圓筒口為5m，若這個(gè)圓筒長(zhǎng)也為5m，讓這根桿自由下落，它通過(guò)圓筒的時(shí)間為(取g＝10m/s2)(

)B

9．嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功發(fā)射，開(kāi)啟了人類(lèi)登陸月球背面的探月新征程，距離實(shí)現(xiàn)載人登月更近了一步。若你通過(guò)努力學(xué)習(xí)、刻苦訓(xùn)練有幸成為中國(guó)登月第一人，而你為了測(cè)定月球表面附近的重力加速度進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：在月球表面上空讓一個(gè)小球由靜止開(kāi)始自由下落，測(cè)出下落高度h＝20m時(shí)，下落的時(shí)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(guò)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(guò)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(diǎn)拋出，位移大小為10m的位置有兩處，如圖所示，一處在A點(diǎn)之上，另一處在A點(diǎn)之下，在A點(diǎn)之上時(shí)，通過(guò)位移大小為10m處有上升和下降兩種過(guò)程，在A點(diǎn)之下10m處只有下降過(guò)程。方法一：分段法由v02＝2gH得v0＝20m/s設(shè)物體上升10m時(shí)速度為v1，則由v02－v12＝2gh故物體從拋出到下落至A點(diǎn)下方10m處時(shí)方法二：全程法由v02＝2