第2章第4節(jié) 自由落體運(yùn)動(dòng)- 2025高一物理同步自學(xué)講練資料

試卷第=page11頁(yè)，共=sectionpages33頁(yè)高一物理同步自學(xué)講練資料——新教材第二章《自由落體運(yùn)動(dòng)》【學(xué)習(xí)任務(wù)】1.知道物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件，能判斷物體是否做自由落體運(yùn)動(dòng)。2.能測(cè)量自由落體加速度的大小知道其方向。3.掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并能解決相關(guān)問(wèn)題。【知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1自由落體運(yùn)動(dòng)1.概念物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)，叫作自由落體運(yùn)動(dòng)。（1）當(dāng)阻力遠(yuǎn)小于重力時(shí)，物體的下落可看成自由落體運(yùn)動(dòng)，例如，在空氣中小鐵球由靜止釋放后的下落。（2）當(dāng)阻力相對(duì)于重力不能忽略時(shí)，不是自由落體運(yùn)動(dòng)，例如，在空氣中羽毛由靜止釋放后的下落。2.運(yùn)動(dòng)性質(zhì)自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零、加速度a=g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，它是我們前面所學(xué)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一個(gè)特例，其v-t圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，斜率k=g。重點(diǎn)：（1）物體的運(yùn)動(dòng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件才可以稱為自由落體運(yùn)動(dòng)①物體的初速度為零；②物體只受重力，不受空氣阻力或空氣阻力可以忽略不計(jì)。（2）在同一地點(diǎn)，所有物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，下落的快慢是相同的，平常我們看到不同物體下落快慢不同是因?yàn)樗鼈兪艿降淖枇Φ挠绊懖煌?。?）自由落體運(yùn)動(dòng)在其他星球上也可以發(fā)生，但物體下落時(shí)的加速度一般和在地球上的不同。知識(shí)點(diǎn)2：自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及推論1.自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度（1）概念∶由于地球上的物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的加速度.在同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的加速度都相同，這個(gè)加速度叫作自由落體加速度，也叫重力加速度，通常用g表示。（2）方向和大?。褐亓铀俣鹊姆较蜇Q直向下，一般在計(jì)算中，g可取9.8m/s2或10m/s2，如果沒有特殊說(shuō)明，都按g取9.8m/s2進(jìn)行計(jì)算。重點(diǎn)：（1）對(duì)"豎直向下"的理解“豎直向下”是相對(duì)的，因?yàn)榈厍蚴且粋€(gè)球體，而豎直向下是指與所在地水平面垂直的方向，所以不同位置重力加速度的方向并不相同，不能認(rèn)為g的方向不能說(shuō)成垂直向下，也不能說(shuō)指向地心，這一點(diǎn)在必修第二冊(cè)將詳細(xì)介紹。（2）重力加速度并不是恒定的①在同一地點(diǎn)，一切物體的重力加速度都相同。重力加速度與物體的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、受力情況無(wú)關(guān);②在地球表面，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，但差別很小;③在同一緯度，重力加速度隨高度的增加而減小，但在一定的高度內(nèi)，可認(rèn)為重力加速度的大小不變;④在不同星球上的自由落體運(yùn)動(dòng)，重力加速度不同，月球上的重力加速度g月=g地;2.自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零、加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的公式及勻變速直線運(yùn)動(dòng)的相關(guān)推論式對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)都適用.（1）基本公式（2）推論式①物體的平均速度②連續(xù)相等時(shí)間間隔T內(nèi)下落的高度差hn-hn-1=gT2（3）幾個(gè)比例式①第T末、第2T末、第3T末、…、第nT末速度之比v1:v2:v3:…：vn=1∶2∶3∶…：n;②前T內(nèi)、前2T內(nèi)、前3T內(nèi)…、前nT內(nèi)的位移之比為h1:h2:h3：…:hn=1:4:9:…：n2;③第1個(gè)T內(nèi)、第2個(gè)T內(nèi)、第3個(gè)T內(nèi)…、第n個(gè)T內(nèi)的位移之比為x1：x2：x3:…：xn=1:3:5:…：(2n-1);④通過(guò)第1個(gè)x、第2個(gè)x、第3個(gè)x、…、第n個(gè)x所用時(shí)間之比為t1:t2:t3:…：tn=1∶（-1）∶（-）∶…（）【反饋練習(xí)】判斷題1．歷史上關(guān)于落體運(yùn)動(dòng)有很多說(shuō)法。判斷下列表述是否準(zhǔn)確。（1）伽利略認(rèn)為物體越重，下落得越快。()（2）亞里士多德認(rèn)為物體下落的快慢與物體的輕重?zé)o關(guān)。()（3）伽利略猜想落體運(yùn)動(dòng)的速度與其下落時(shí)間成正比，并用實(shí)驗(yàn)測(cè)出不同時(shí)刻的速度，驗(yàn)證了他的猜想。()2．判斷題：（1）物體由某高度由靜止下落一定做自由落體運(yùn)動(dòng)。()（2）做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體，在上升過(guò)程中，速度的變化量的方向是向下的。()（3）豎直上拋運(yùn)動(dòng)的速度為負(fù)值時(shí)，位移也為負(fù)值。()（4）亞里士多德認(rèn)為物體越重下落越快。()（5）伽利略從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)角度證明了輕、重物體下落一樣快。()3．判斷下列說(shuō)法的正誤．（1）重的物體總是比輕的物體下落得快．()（2）在空氣中由靜止釋放的物體都做自由落體運(yùn)動(dòng)．()（3）物體只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．()（4）自由落體加速度的方向垂直地面向下．()試卷第=page22頁(yè)，共=sectionpages33頁(yè)【反饋答案】1．錯(cuò)誤錯(cuò)誤錯(cuò)誤【詳解】（1）[1]古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為物體下落的快慢與物體的重力大小有關(guān)，重力越大，物體下落的越快，伽利略通過(guò)邏輯推理發(fā)現(xiàn)了亞里士多德的觀點(diǎn)有自相矛盾的地方，故說(shuō)法錯(cuò)誤；（2）[2]古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為物體下落的快慢與物體的重力大小有關(guān)，重力越大，物體下落的越快，故說(shuō)法錯(cuò)誤；（3）[3]伽利略設(shè)想物體下落的速度與時(shí)間成正比，當(dāng)時(shí)無(wú)法測(cè)量物體的瞬時(shí)速度。伽利略通過(guò)猜想，物理推演、做銅球沿斜面運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果合理外推、最終得到自由落體運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間是成正比的，故說(shuō)法錯(cuò)誤。2．錯(cuò)誤正確錯(cuò)誤正確正確【詳解】（1）[1]物體由某高度由靜止下落,若存在空氣阻力或阻力不可忽略時(shí)，就不僅僅是受重力作用。自由落體運(yùn)動(dòng)的條件是初速度為0，且僅受重力作用，故錯(cuò)誤；（2）[2]做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體，在上升過(guò)程中，物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，且加速度豎直向下，可知速度的變化量的方向是向下的，故正確；（3）[3]豎直上拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)過(guò)程具有對(duì)稱性，在拋出點(diǎn)以上即位移為正某位置，速度先后大小相等方向相反，速度為負(fù)值時(shí)，位移存在正值。故錯(cuò)誤；（4）[4]亞里士多德通過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)總結(jié)認(rèn)為物體越重下落越快。故正確；（5）[5]伽利略從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)角度證明了輕、重物體下落一樣快，并非物體越重下落越快。故正確。3．錯(cuò)誤錯(cuò)誤錯(cuò)誤錯(cuò)誤【詳解】略【認(rèn)知提升】重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)一：自由落體規(guī)律一、自由落體運(yùn)動(dòng)1、條件：物體只受重力，從靜止開始下落．自由落體運(yùn)動(dòng)是在條件嚴(yán)格約束下的一種理想化的運(yùn)動(dòng)模型，這種運(yùn)動(dòng)只有在沒有空氣阻力的空間里才能發(fā)生。2、運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：初速度v0＝0，加速度為重力加速度g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．3、基本規(guī)律（1）速度公式：vt＝gt（2）位移公式：h＝eq\f(1,2)gt2（3）速度位移關(guān)系式：veq\o\al(2,t)＝2gh說(shuō)明：我們常見的自由下落的運(yùn)動(dòng)不是嚴(yán)格上意義上的自由落體運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槲矬w受到空氣阻力的影響。當(dāng)物體所受到的空氣阻力與自身的重力相比很小，可以忽略不及時(shí)，物體的下落能近似自由落體運(yùn)動(dòng)。二、重力加速度在同一地點(diǎn)，一切物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度都相等的，這個(gè)加速度叫自由落體加速度。因?yàn)檫@個(gè)加速度是在重力作用下產(chǎn)生的，所以自由落體加速度也叫做重力加速度。通常用符號(hào)“g”來(lái)表示自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度。g的方向豎直向下，大小隨不同地點(diǎn)而略有變化。重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)二：伽利略的科學(xué)方法【精準(zhǔn)練習(xí)】一、單選題1．游樂場(chǎng)內(nèi)的“穿越云霄”游樂項(xiàng)目如圖所示，座艙從最高點(diǎn)下降，先做自由落體運(yùn)動(dòng)，后勻減速至停止，取向下為正方向，則以下v-t圖像能反映座艙上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程的是（）A． B．C． D．2．人原地起跳方式是先屈腿下蹲，然后突然蹬地向上加速，重心上升后離地向上運(yùn)動(dòng)，如果人起跳過(guò)程中，重心上升至離地前，其加速度與重心上升高度關(guān)系如圖所示，那么人離地后重心上升的最大高度可達(dá)（?。ǎ〢． B． C． D．3．打彈弓是一款傳統(tǒng)游戲，打彈弓射彈花樣繁多，燕子鉆天是游戲的一種。若某次在距離地面高度為50m處有一小球A自由下落的同時(shí)，地面上彈弓將一小球B正對(duì)A豎直向上以10m/s的速度彈出，則以下說(shuō)法正確的是（）A．經(jīng)時(shí)間5s兩球在空中相遇 B．兩球相遇時(shí)B正處于上升過(guò)程C．相遇時(shí)B正處于下落過(guò)程 D．兩球不會(huì)在空中相遇二、多選題4．小紅用頻閃照相法研究豎直上拋運(yùn)動(dòng)，拍照頻率為，某次實(shí)驗(yàn)吋小球以某一初速度豎直。上拋，照相機(jī)在此過(guò)程中爆光于8次，由于上升過(guò)程和下降過(guò)程小球經(jīng)過(guò)相同位置時(shí)都被曝光，所以在底片上記錄到如圖所示的4個(gè)位置，兩點(diǎn)間距離為兩點(diǎn)間距離為兩點(diǎn)間距離為，重力加速度。下列說(shuō)法中正確的是（）

A．小球經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)的速率為 B．點(diǎn)距豎直上拋的最高點(diǎn)的距離為C． D．5．在自由落體運(yùn)動(dòng)的研究中，亞里士多德、伽利略等一些物理學(xué)家做出了巨大的貢獻(xiàn)。下列說(shuō)法正確的是（）A．亞里士多德認(rèn)為物體下落快慢跟物體的輕重有關(guān)B．在自由落體運(yùn)動(dòng)處理中，在有空氣的空間，可以忽略空氣阻力的作用，這種處理采用了極限的思維方式C．伽利略通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算得出了物體通過(guò)的位移與所用時(shí)間的二次方成正比的結(jié)論D．伽利略采用“沖淡”重力的方法，使小球下落時(shí)間變長(zhǎng)，便于測(cè)量三、實(shí)驗(yàn)題6．某同學(xué)在探究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，采用如圖所示的裝置來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（1）實(shí)驗(yàn)中電火花計(jì)器是一種使用______的電源（填“直流”或“交流”）；（2）這個(gè)同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶進(jìn)行分析，繪制出重物下落的v-t圖像（如圖），則重力加速度g=______（寫表達(dá)式）（3）該同學(xué)量取數(shù)據(jù)再進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)得到的重力加速度數(shù)值小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣日鎸?shí)值的原因可能是______。7．小蘭同學(xué)家中有小塑料球、乒乓球、小鋼球，其中最適合用作實(shí)驗(yàn)中下落物體的是________，簡(jiǎn)述你的理由________________________________________________。8．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)可以控制水瓶里的水以相同的時(shí)間間隔下落的裝置，利用頻閃照相機(jī)可以在一個(gè)畫面上記錄水滴下落的連續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程。已知該頻閃照相機(jī)的頻閃頻率為10赫茲，則如圖記錄的水滴之間時(shí)間間隔為___________，根據(jù)所學(xué)的知識(shí)求出該水瓶距離地面的高度h為___________，而實(shí)際測(cè)量出該水瓶距離地面的高度h1<h，你認(rèn)為是由什么因素導(dǎo)致的___________。（重力加速度g取10m/s2）9．某課外興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。?）實(shí)驗(yàn)前用游標(biāo)卡尺測(cè)出金屬板的長(zhǎng)度，如圖乙所示，則金屬板的長(zhǎng)度L=___________cm；（2）用鐵夾夾著金屬板，調(diào)節(jié)光電門的高度，使金屬板下端離光電門的距離也為L(zhǎng)，松開鐵夾，測(cè)得金屬板通過(guò)光電門的時(shí)間為t，則從釋放金屬板到金屬板的下端開始擋光所用的時(shí)間___________（用t表示），當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萠__________（用t和L表示）；（3）要減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用長(zhǎng)度較___________（填“長(zhǎng)”或“短”）的金屬板。四、解答題10．一個(gè)學(xué)習(xí)小組利用鮮雞蛋做自由落體運(yùn)動(dòng)粗略測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?，?jì)算到達(dá)地面時(shí)的速度大小，并提出防止高空拋物的倡議。一個(gè)同學(xué)在7樓陽(yáng)臺(tái)平面上由靜止釋放一個(gè)鮮雞蛋，樓下另一個(gè)同學(xué)利用秒表測(cè)出雞蛋從釋放到碰撞地面發(fā)出響聲的時(shí)間為2.0s。已知每層樓高3.2m，不計(jì)空氣阻力。（1）當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹槎啻螅浚?）雞蛋到達(dá)地面時(shí)的速度為多大？11．2021年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)已落下帷幕，中國(guó)跳水夢(mèng)之隊(duì)表現(xiàn)優(yōu)異，在男子和女子的單人三米板跳水比賽中，均包攬冠、亞軍（如圖甲所示）。現(xiàn)將三米板跳水的情景模擬如下：一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球在跳板上某次“跳水”過(guò)程中的速度一時(shí)間（v-t）圖像如圖乙所示，t=0時(shí)刻給小球一個(gè)豎直向上的初速度，可視為小球向上“起跳”的瞬間（此時(shí)跳板處于平衡位置），已知跳板到水面的高度為3m，t3=5.5t1，不計(jì)空氣阻力，重力加速度g=10m/s2。求：（1）小球離開跳板后，向上運(yùn)動(dòng)的最大距離是多少；（2）小球入水時(shí)的速度大小為多少；（3）小球入水的深度為多少。12．在一次實(shí)驗(yàn)中，某物體自樓頂由靜止開始豎直下落，經(jīng)過(guò)落地，若物體加速度恒定，測(cè)得其落地速度大小為，當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?。?wèn)：（1）物體是否做自由落體運(yùn)動(dòng)？請(qǐng)判斷并說(shuō)明理由；（2）能否計(jì)算出該樓的高度？若能，請(qǐng)計(jì)算出結(jié)果；若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由?！揪珳?zhǔn)練習(xí)參考答案】1．B【詳解】依題意，取向下為正方向，座艙先做自由落體運(yùn)動(dòng)，速度豎直向下，且均勻增加，其圖像為第一象限中過(guò)原點(diǎn)的一段直線，后勻減速至停止其圖像為第一象限向下傾斜的一段直線。故B正確；ACD錯(cuò)誤。故選B。2．B【詳解】根據(jù)題意，設(shè)人剛剛離地時(shí)速度為，根據(jù)公式整理可得則圖形圍成的面積為，人離地后又有結(jié)合圖像，聯(lián)立解得3．D【詳解】依題意，知小球A做自由落體運(yùn)動(dòng)，B小球做豎直上拋運(yùn)動(dòng)。假設(shè)兩小球經(jīng)過(guò)時(shí)間能在空中相遇，則此時(shí)對(duì)A小球下落高度為對(duì)B小球，有且聯(lián)立代入相關(guān)已知數(shù)據(jù)求得而由題目可求得B小球在空中實(shí)際運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為顯然假設(shè)不成立，所以A、B兩球不可能在空中相遇。故選D。4．BC【詳解】A．頻閃照相的時(shí)間間隔題圖中所有位置曝光兩次，所以點(diǎn)到豎直上拋的最高點(diǎn)的時(shí)間間隔為所以從最高點(diǎn)開始至下落到點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間為過(guò)點(diǎn)時(shí)的速度為選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．從最高點(diǎn)下落到點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間為所以點(diǎn)距豎直上拋的最高點(diǎn)的距離為選項(xiàng)B正確；CD．初速度為0的勻加速度直線運(yùn)動(dòng)，在連續(xù)相同時(shí)間內(nèi)的位移之比為，若從最高點(diǎn)至點(diǎn)分為7個(gè)相同的時(shí)間間隔，每個(gè)間隔為，滿足選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選BC。5．ACD【詳解】A.亞里士多德認(rèn)為物體下落快慢跟物體的輕重有關(guān)，越重下落越快，A正確；B.在自由落體運(yùn)動(dòng)處理中，在有空氣的空間，可以忽略空氣阻力的作用，這種處理方式不是極限的思維方式C.伽利略通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算得出了物體通過(guò)的位移與所用時(shí)間的二次方成正比的結(jié)論，C正確；D.伽利略采用“沖淡”重力的方法，使小球下落時(shí)間變長(zhǎng)，便于測(cè)量，D正確。故選ACD。6．交流重物下落時(shí)有阻力影響【詳解】（1）[1]實(shí)驗(yàn)中電火花計(jì)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器；（2）[2]根據(jù)v-t圖像重力加速度（3）[3]該同學(xué)量取數(shù)據(jù)再進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)得到的重力加速度數(shù)值小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣日鎸?shí)值的原因可能是重物下落時(shí)有阻力影響。7．小鋼球見解析【詳解】[1][2]實(shí)驗(yàn)中，要求空氣阻力相對(duì)于小球的重力來(lái)說(shuō)可以忽略，所以選取小球時(shí)，要盡可能選取體積小、密度大的