2024_2025年新教材高中物理第2章匀变速直线运动的规律5自由落体运动学案教科版必修第一册.doc
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自由落体运动
学习目标：1.[物理观念]知道物体做自由落体运动的条件，知道自由落体是初速度为零的匀加速直线运动．2.[物理观念]驾驭自由落体加速度．3.[科学思维]能够运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题．4.[科学探究]会通过试验探究自由落体运动的规律，会利用打点计时器测自由落体加速度．
一、自由落体运动
1．亚里士多德观点：重的物体比轻的物体下落得快．
2．自由落体运动的定义：只在重力作用下，物体由静止起先下落的运动．
3．自由落体运动的特点：
①受力特点：只受重力作用．
②物体下落可看作自由落体运动的条件：在实际中物体下落时由于受空气阻力的作用，物体并不是做自由落体运动，只有当空气影响很小可以忽视的状况下，且下落高度不是很大，则可以近似地看作自由落体运动．
二、伽利略对自由落体运动的探讨
1．问题提出
不仅要推翻亚里士多德的观点，更重要的是要找出落体运动详细遵循的规律．
2．提出猜想
伽利略提出一个大胆的猜想：物体下落的过程是一个速度随时间匀称增大的过程，其速度与时间成正比，即v∝t.在此基础上通过构造几何图形进行推理，伽利略得出自由落体运动应满意x∝t2的推论．
3．试验验证
伽利略让铜球在近似光滑的斜槽上不同位置由静止滚下，测出小球从不同起点滚动的位移x和所用的时间t.验证了运动距离与时间平方成正比．证明了斜面上滚下的小球速度与时间成正比的猜想．
4．合理外推
将斜面倾角外推到θ＝90°状况——小球自由下落，小球仍会做匀加速运动，从而得到了自由落体运动的规律．
三、自由落体运动的规律
(1)性质：初速度等于零的匀加速直线运动．
(2)基本公式
速度公式v＝gt.
位移公式x＝eq\f(1,2)gt2.
四、自由落体加速度
1．定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同．这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度，通常用g表示．
2．方向：竖直向下．
3．大小
(1)在地球上的同一地点：一切物体自由下落的加速度都相同．
(2)在地球上不同的地点，g的大小一般是B(A.相同B．不同)的，g值随纬度的增大而渐渐增大．
(3)一般取值：g＝9.8m/s2或g＝10m/s2.
1．思索推断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)只在重力作用下的下落运动就是自由落体运动． (×)
(2)物体越重，重力加速度越大，下落得越快． (×)
(3)志向斜面试验是通过“合理外推”得出自由落体运动的规律的，并没有干脆验证自由落体运动的规律． (√)
(4)重力加速度的方向总是垂直地面对下． (×)
(5)物体在月球上做自由落体运动的重力加速度也是9.8m/s2. (×)
2．(多选)一个铁钉和一团棉花同时从同一高处下落，总是铁钉先落地，这是因为()
A．铁钉比棉花团重
B．棉花团受到的空气阻力不能忽视
C．棉花团的加速度比重力加速度小
D．铁钉的重力加速度比棉花团的重力加速度大
BC[铁钉下落快，缘由是棉花团受到的空气阻力相对其重力不能忽视，导致加速度比铁钉的加速度小，与各自的重力无关，故B、C正确，A错误；两者的重力加速度与质量无关，同一地点物体的重力加速度相同，故D错误．]
3．下列哪位科学家首先采纳了试验检验猜想和假设的科学方法，把试验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推动了人类科学的发展()
A．亚里士多德 B．伽利略
C．牛顿 D．爱因斯坦
B[在物理学发展史上，伽利略把试验和逻辑推理和谐地结合起来，有力地推动了人类科学的发展，故B正确．]
自由落体运动的探讨及规律
如图所示，在有空气的玻璃管中，金属片比羽毛下落得快，在抽掉空气的玻璃管中，金属片和羽毛下落快慢相同．
(1)为什么物体下落快慢相同？
(2)空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体运动？
提示：(1)因为没有空气阻力．
(2)空气阻力作用可以忽视．
1．对自由落体运动的理解
(1)自由落体运动的条件：
①运动条件：初速度为零．
②受力条件：除重力外不受其他力的作用．
(2)自由落体运动是一种志向化模型
①这种模型忽视了次要因素——空气阻力，突出了主要因素——重力．实际中，物体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体运动．
②当空气阻力远小于重力时，物体由静止起先的下落可看作自由落体运动．如在空气中石块的自由下落可看作自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看作自由落体运动．
(3)自由落体运动的图像：自由落体运动的v-t图像(如图所示)是一条过原点的倾斜直线，斜率k＝g.
2．探讨自由落体运动的方法
(1)利用打点计时器进行探讨．
(2)利用频闪照片进行探讨．
3．自由落体运动的重要推论
(1)整个自由落体运动的平均速度eq\x\to(v)等于末速度v的一半，也等于中间时刻的瞬时速度veq\