2022屆教科版物理必修第一冊(cè)教案+學(xué)案：2.5 自由落體運(yùn)動(dòng)-學(xué)案(有答案)

千里之行，始于足下讓知識(shí)帶有溫度。第第2頁(yè)/共2頁(yè)精品文檔推薦2022屆教科版物理必修第一冊(cè)教案+學(xué)案：2.5自由落體運(yùn)動(dòng)-學(xué)案(有答案)自由落體運(yùn)動(dòng)

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】

學(xué)習(xí)重點(diǎn)：探索自由落體運(yùn)動(dòng)加速度的大小。

學(xué)習(xí)難點(diǎn)：體味科學(xué)討論辦法并能夠分析生活中的自由落體問(wèn)題．

【學(xué)習(xí)過(guò)程】

一、學(xué)問(wèn)綱要導(dǎo)引

二、基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)

（一）自由落體運(yùn)動(dòng)

1．亞里士多德的觀點(diǎn)：物體下落的快慢是由它們的________打算的。

2．伽利略的觀點(diǎn)：重物與輕物應(yīng)當(dāng)下落得同樣快。

3．伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的討論運(yùn)用了________和________的巧妙辦法舉行試驗(yàn)，證明了下落距離與時(shí)光的平方成________的猜測(cè)。

4．自由落體運(yùn)動(dòng)

（1）定義：只在________作用下，物體由________開(kāi)頭下落的運(yùn)動(dòng)，稱為自由落體運(yùn)動(dòng)。

（2）特點(diǎn)：

①受力特點(diǎn)：只受________作用。

②運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：________的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

（二）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加速度都________，這個(gè)加速度叫作自由落體加速度，也叫作重力加速度（gravitationalacceleration），通常用________表示。

2．方向：________________

3．（1）在地球上同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的加速度都________。

（2）在地球上不同地點(diǎn)，g的大小普通________，g值隨緯度的增大而逐漸________。

（3）普通g=________2

g=。

10ms

m或2

三、思量推斷

（1）物體從靜止開(kāi)頭下落的運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng)。（）

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

（3）自由落體運(yùn)動(dòng)在隨意相等的時(shí)光內(nèi)速度變化量相等。（）

（4）地球上隨意一點(diǎn)的重力加速度相同。（）

（5）不同的物體重力加速度相同。（）

（6）伽利略通過(guò)“沖淡重力”辦法直接驗(yàn)證了小球從斜面滑下的速度v與時(shí)光t成正比。（）

四、啟迪思維，突破重點(diǎn)

主題一：自由落體運(yùn)動(dòng)

問(wèn)題探索

探索點(diǎn)

（1）第一幅圖左邊管中有空氣，右邊管中是抽成真空的，錢(qián)幣和羽毛在兩種狀況下下落有什么不同？

（2）觀看其次張圖片，然后從兩張圖片中總結(jié)物體下落的運(yùn)動(dòng)邏輯。

提醒：（1）抽成真空的錢(qián)幣和羽毛下落快慢一樣，有空氣的羽毛下落得慢。

（2）其次張圖片兩個(gè)鐵球同時(shí)著地，意味著空氣阻力對(duì)鐵球幾乎沒(méi)影響。小結(jié)：影響落體運(yùn)動(dòng)快慢的因素是空氣阻力，假如能忽視空氣阻力的影響，只在重力作用下運(yùn)動(dòng)，全部物體下落的狀況都是一樣的，與物體的質(zhì)量無(wú)關(guān)。

探索總結(jié)

1．自由落體運(yùn)動(dòng)的條件

（1）運(yùn)動(dòng)條件：初速度為零。

（2）受力條件：只受重力作用。

2．自由落體運(yùn)動(dòng)是一種抱負(fù)化模型

（1）這種模型忽視了次要因素——空氣阻力，突出了主要因素——重力。實(shí)際中，物體下落時(shí)因?yàn)槭芸諝庾枇Φ淖饔?，并不做自由落體運(yùn)動(dòng)。

（2）當(dāng)空氣阻力遠(yuǎn)小于重力時(shí)，物體由靜止開(kāi)頭的下落可看作自由落體運(yùn)動(dòng)。如在空氣中石塊的自由下落可看作自由落體運(yùn)動(dòng)，空氣中羽毛的下落不能看作自由落體運(yùn)動(dòng)。

（3）自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零、加速度ag

的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一個(gè)特例。

學(xué)問(wèn)鏈接：

（1）從冰柱上滴落的水滴的運(yùn)動(dòng)可看作自由落體運(yùn)動(dòng)。

（2）月球上沒(méi)有空氣，物塊從靜止下落的運(yùn)動(dòng)均是自由落體運(yùn)動(dòng)。

典例示范

例1：（多選）關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）

A．初速度為零、豎直向下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)

B．僅在重力作用下的運(yùn)動(dòng)叫自由落體運(yùn)動(dòng)

C．物體只在重力作用下從靜止開(kāi)頭下落的運(yùn)動(dòng)叫自由落體運(yùn)動(dòng)

D．當(dāng)空氣阻力的作用較小，可以忽視不計(jì)時(shí)，物體由靜止開(kāi)頭自由下落的運(yùn)動(dòng)可視為自由落體運(yùn)動(dòng)

解析：自由落體運(yùn)動(dòng)是物體只在重力作用下由靜止開(kāi)頭下落的運(yùn)動(dòng)，它的初速度為零。若空氣阻力比較小，可以忽視不計(jì)時(shí)，物體由靜止開(kāi)頭自由下落可視為自由落體運(yùn)動(dòng)。故正確答

案為C、D。

答案：CD

學(xué)問(wèn)鏈接：自由落體運(yùn)動(dòng)的判定辦法（1）按照條件判定：①初速度為零②只受重力

（2）按照題目中的一些示意語(yǔ)來(lái)判定，如“忽視阻力”、“阻力遠(yuǎn)小于重力”“月球上”。訓(xùn)練1：[2022·武漢高一檢測(cè)]某學(xué)生搖動(dòng)蘋(píng)果樹(shù)時(shí)，一個(gè)蘋(píng)果和一片樹(shù)葉從同一高度處同時(shí)由靜止落向地面。下列說(shuō)法正確的是（）

A．蘋(píng)果和樹(shù)葉都是自由落體運(yùn)動(dòng)

B．蘋(píng)果和樹(shù)葉都不能看成自由落體運(yùn)動(dòng)

C．如果地球上沒(méi)有空氣，則蘋(píng)果和樹(shù)葉會(huì)同時(shí)落地

D．因?yàn)樘O(píng)果受到空氣阻力，所以蘋(píng)果不能看作自由落體主題二：自由落體加速度問(wèn)題探索探索點(diǎn)

利用如圖所示的試驗(yàn)裝置測(cè)定重力加速度。用手捏住紙帶上端把紙帶拉成豎直狀態(tài)，并使重物停在逼近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處。先接通電源，再松開(kāi)紙帶讓重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)。

試結(jié)合上述情景研究：

如何按照打上點(diǎn)的紙帶求出重物的重力加速度？提醒：由1

2nnnxxvT

++=

求出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，作出vt-圖像，vt-圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，直線斜率表示加速度。

注重事項(xiàng)：

（1）應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物。增大重物的重力可使阻力的影響相對(duì)減小。

（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)豎直放置，以減小阻力。

（3）重物應(yīng)從逼近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放，要先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)囂的電源，再釋放紙帶。探索總結(jié)

學(xué)問(wèn)鏈接：關(guān)于重力加速度的測(cè)定辦法

測(cè)定重力加速度的辦法無(wú)數(shù)，以后會(huì)繼續(xù)學(xué)習(xí)。還有一種我們已經(jīng)把握的辦法：由Gmg=知，重力加速度G

gm

=，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出重力，用天平測(cè)出質(zhì)量，就可以計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?/p>

典例示范

例2：圖中甲、乙兩圖都是使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量重力加速度g的裝置暗示圖，已知該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50Hz。

（1）甲、乙兩圖相比較，圖________所示的裝置更合理．

（2）丙圖是采納較合理的裝置并按正確的試驗(yàn)步驟舉行試驗(yàn)打出的一條紙帶，其中打出的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為1，后面依次打下的一系列點(diǎn)跡分離標(biāo)為2、3、4、5…經(jīng)測(cè)量，第15至第17點(diǎn)間的距離為11.70cm，第1至第16點(diǎn)間距離為43.88cm，則打下第16個(gè)點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度大小為_(kāi)_______ms，測(cè)出的重力加速度值為g=________2ms。（要求保留三位有效數(shù)字）

解析：（1）甲圖釋放時(shí)更穩(wěn)定，既能更有效地減小摩擦力，又能保證釋放時(shí)初速度的大小為零，所以甲圖更合理。（2）自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以

1715

162.93ms2xxvT

-=

≈，又按照22gHv=，可得29.78mg≈。答案：（1）甲（2）2.93；9.78（0.02±均可）

訓(xùn)練2：[2022·唐山高一檢測(cè)]（多選）關(guān)于重力加速度的下列說(shuō)法中正確的是（）A．重力加速度g是標(biāo)量，惟獨(dú)大小，沒(méi)有方向，通常計(jì)算中g(shù)取29.8msB．在地球上不同的地方，g的大小不同，但它們相差不是很大

C．在地球上同一地點(diǎn)同一高度，一切物體在自由落體運(yùn)動(dòng)中的加速度都相同

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：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的大小略有不同，但都在29.8ms左右，故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C、D正確。

訓(xùn)練3：

利用圖中所示的裝置可以討論自由落體運(yùn)動(dòng)．試驗(yàn)中需要調(diào)節(jié)好儀器，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，松開(kāi)紙帶，使重物下落。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器會(huì)在紙帶上打出一系列的小點(diǎn)。

（1）為了測(cè)得重物下落的加速度，還需要的試驗(yàn)器材有________。（填正確選項(xiàng)前的字母）A．天平

B．停表

C．米尺

（2）若試驗(yàn)中所得到的重物下落的加速度值小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎担囼?yàn)操作與數(shù)據(jù)處理均無(wú)錯(cuò)誤，寫(xiě)出一個(gè)你認(rèn)為可能引起此誤差的緣由：_____________________________。

解析：（1）為了測(cè)得重物下落的加速度，必需知道重物下落的時(shí)光與位移，時(shí)光可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定，位移可由米尺測(cè)定，重物的質(zhì)量沒(méi)有須要測(cè)定，不需要天平，故選C。（2）試驗(yàn)中所得到的重物下落的加速度值小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?，引起此誤差的緣由：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶之間存在摩擦等。

主題三：自由落體運(yùn)動(dòng)邏輯的應(yīng)用

問(wèn)題探索

探索點(diǎn)

自由落體是一種初速度為0，只受重力作用的運(yùn)動(dòng)。

（1）自由落體運(yùn)動(dòng)與勻變速直線運(yùn)動(dòng)兩者是什么關(guān)系？

（2）前面所學(xué)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本公式，有哪些適用于自由落體運(yùn)動(dòng)？哪些不適用？

提醒：（1）自由落體運(yùn)動(dòng)屬于勻變速直線運(yùn)動(dòng)，自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)中的一個(gè)特例。

（2）前面所學(xué)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本公式對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)都適用。探索總結(jié)

1．勻變速直線運(yùn)動(dòng)――→特例

自由落體運(yùn)動(dòng)2．自由落體運(yùn)動(dòng)的基本公式

00022022

20222222vag

vvatvgtxvtathgtvvaxvgh

===+=??????

=+???→=????-==????典例示范例3

如圖所示，屋檐上水滴下落的過(guò)程可以近似地看做是自由落體運(yùn)動(dòng)．假設(shè)水滴從10m高的屋檐上無(wú)初速度滴落，水滴下落到地面時(shí)的速度大約是多大？（g取210ms）

解析：選取水滴最初下落點(diǎn)為位移的起點(diǎn)，豎直向下為正方向，由自由落體運(yùn)動(dòng)邏輯知

21

2

hgt=，vgt=

聯(lián)立得v=

代入數(shù)據(jù)得m14msv≈

即水滴下落到地面的眨眼，速度大約是14ms。答案：14ms

學(xué)問(wèn)鏈接：水滴的下落過(guò)程可以看作自由落體運(yùn)動(dòng)。若分析自由落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的一段，則該過(guò)程是初速度不為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)的速度公式和位移公式分離為0vvgt=+、

201

2

hvtgt=+。

拓展：在[例3]中水滴下落過(guò)程中經(jīng)2m高的窗戶所需時(shí)光為0.2s。那么窗戶上沿到屋檐的距離為多少？

解析：設(shè)水滴下落到窗戶上沿時(shí)的速度為v0，則由2022

hvtgt=+得

201

20.2100.22

v=?+??

解得09msv=按照22vgh=得

窗戶上沿到屋檐的距離22

09m4.05m2210

vhg===?。

答案：4.05m

訓(xùn)練4：[2022·深圳高一檢測(cè)]一個(gè)物體從h高處自由下落（空氣阻力不計(jì)），所用的時(shí)光是3s，（g取210ms）

（1）求物體下落的高度h。（2）落地時(shí)速度的大小。（3）物體下落最后1s內(nèi)的位移。

解析：（1）由題意可知，物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，所以物體下落高度為

2211

=103m45m22

hgt=??=。（2）落地時(shí)速度為103ms30mvgt==?=。

（3）前2s內(nèi)的位移為221

1=102m20m2

2

hgt''=??=，所以最后1s內(nèi)的位移為

45m20m25mxhh'=-=-=。

五、達(dá)標(biāo)檢測(cè)

1．關(guān)于重力加速度，下面四種說(shuō)法正確的是（）A．重力加速度表示自由下落的物體運(yùn)動(dòng)的快慢B．重力加速度表示自由下落的物體運(yùn)動(dòng)速度變化的大小C．重力加速度表示自由下落的物體運(yùn)動(dòng)速度變化的快慢D．輕重不同的物體的重力加速度不同

2．[2022·浙江溫州中學(xué)高一上期中]俊俊學(xué)生利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探索自由落體運(yùn)動(dòng)．試驗(yàn)中，紙帶將被釋放眨眼的四種情景如照片所示，其中最合適的是（）

3．[2022·河北唐山高一上檢測(cè)]豐南一中教學(xué)樓之間栽有柿子樹(shù)，每當(dāng)深秋時(shí)一個(gè)個(gè)火

紅的柿子燈籠般懸掛枝頭，實(shí)在是一幅絕美的景色．樹(shù)上一個(gè)距離地面3m左右的成熟柿子自然脫落掉下，下落過(guò)程中忽視一切阻力，重力加速度g取2

10ms，柿子落地時(shí)的速度約為（）

A．4ms

B．8ms

C．12ms

D．16ms

4．

如圖為甲學(xué)生制作的反應(yīng)時(shí)光測(cè)量尺，用來(lái)測(cè)量其他學(xué)生的反應(yīng)時(shí)光，乙學(xué)生先把手放在直尺0cm的位置做捏住直尺的預(yù)備，但手不能碰直尺，看到甲學(xué)生敞開(kāi)直尺時(shí)，乙學(xué)生立刻捏住下落的直尺，已知乙學(xué)生捏住10cm的位置，反應(yīng)時(shí)光為0.14s，若丙學(xué)生舉行同樣的試驗(yàn)，捏住了20cm的位置，則丙學(xué)生的反應(yīng)時(shí)光為（）

A．0.28s

B．0.24s

C．0.20s

D．0.16s

5．有A、B兩個(gè)小球在不同高度上做自由落體運(yùn)動(dòng)，A球下落1s后，B球開(kāi)頭下落，兩球同時(shí)落到地面．已知B球離地面高度為20m，問(wèn)A球從多高處下落？（g取2

10ms）

【參考答案】

【學(xué)習(xí)過(guò)程】

三、答案：（1）×（2）×（3）√（4）×（5）×（6）×

四、啟迪思維，突破重點(diǎn)

訓(xùn)練1．解析：選C。蘋(píng)果和樹(shù)葉都受重力和空氣阻力，但空氣阻力相對(duì)蘋(píng)果的重力來(lái)說(shuō)很小，可以忽視不計(jì)，故蘋(píng)果的運(yùn)動(dòng)可以看作自由落體運(yùn)動(dòng)，而樹(shù)葉的運(yùn)動(dòng)不能看作自由落體運(yùn)動(dòng)，故A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤；如果地球上沒(méi)有空氣，蘋(píng)果和樹(shù)葉都只受重力，都做自由落體運(yùn)動(dòng)，同時(shí)落地，故C項(xiàng)正確。

訓(xùn)練2．解析：選BCD。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的大小略有不同，但都在29.8ms左右，故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C、D正確。

訓(xùn)練3．解析：（1）為了測(cè)得重物下落的加速度，必需知道重物下落的時(shí)光與位移，時(shí)光可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定，位移可由米尺測(cè)定，重物的質(zhì)量沒(méi)有須要測(cè)定，不需要天平，故選C。（2）試驗(yàn)中所得到的重物下落的加速度值小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎担鸫苏`差的緣由：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶之間存在摩擦等。

答案：（1）C

（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶之間存在摩擦（其他合理答案同樣正確）

訓(xùn)練4．解：（1）由題意可知，物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，所以物體下落高度為

2211

=103m45m2