高考物理總復(fù)習(xí)主題一機械運動與物理模型1.2.5-1.2.6自由落體運動伽利略對自由落體運動的研究市

1.2.5自由落體運動1.2.6伽利略對自由落體運動研究1/452/45一、自由落體運動1.定義：物體只在_______作用下從_______開始下落運動。

2.特點(1)運動性質(zhì)：初速度等于_____勻加速直線運動。(2)受力特點：只受_______作用。(3)物體下落可看作自由落體運動條件：在實際中物體下落時因為受空氣阻力作用，物體并不是做自由落體運動，只有當空氣阻力比重力小得多，能夠忽略時，物體下落才可看成__________運動來處理。重力靜止零重力自由落體3/45思維拓展如圖所表示，在有空氣玻璃管中，金屬片比羽毛下落得快，在抽掉空氣玻璃管中，金屬片和羽毛下落快慢相同。(1)只受重力作用時，物體下落快慢有什么規(guī)律。(2)空氣中落體運動在什么條件下可看作自由落體運動？答案(1)物體下落快慢相同(2)空氣阻力作用能夠忽略4/45二、自由落體加速度1.定義：在同一地點，一切物體自由下落加速度都______。這個加速度叫自由落體加速度，也叫重力加速度，通慣用g表示。2.方向：____________。3.大小(1)在地球上同一地點：一切物體自由下落加速度都_____。(2)在地球上不一樣地點，g大小普通是______(A.相同B.不一樣)，g值隨緯度增大而逐步_______。(3)普通取值：g＝_________或g＝_________。相同豎直向下相同B增大9.8m/s210m/s25/45思維拓展自由下落加速度大小與物體質(zhì)量相關(guān)嗎？同一物體在月球和地球上做自由落體運動時加速度相同嗎？答案自由下落加速度大小與物體質(zhì)量無關(guān)系。同一物體在月球和地球上自由落體加速度也不相同。6/45三、自由落體運動規(guī)律gt2gh7/45思維拓展我們已經(jīng)知道，自由落體運動是一個初速度為0，只受重力作用運動。那么前面所學(xué)勻變速直線運動規(guī)律，還有哪些適合用于自由落體運動。請舉出一些！答案平均速度公式，初速度為零勻變速直線運動百分比式等均可用。8/45四、伽利略對自由落體運動研究1.亞里士多德觀點：物體下落快慢是由它們_______決定。2.伽利略研究(1)歸謬：伽利略從____________論斷出發(fā)，經(jīng)過邏輯推理，否定了____________論斷。(2)猜測：伽利略猜測自由落體運動是一個最簡單變速運動，它速度應(yīng)該是__________。(3)數(shù)學(xué)推理：伽利略經(jīng)過數(shù)學(xué)推理得出初速度為零勻變速直線運動應(yīng)有_______。重力亞里士多德亞里士多德均勻改變x∝t29/45(4)試驗結(jié)果。①小球沿斜面滾下運動是_____________運動。②只要斜面傾角一定，小球加速度都是_______。③增大斜面傾角，小球加速度隨斜面傾角增大而______。(5)合理外推：伽利略認為當斜面傾角為_______時，小球?qū)⒆杂上侣?，仍會做______________運動。

勻加速直線相同增大90°勻變速直線10/45思維拓展以上圖畫中能夠推翻亞里士多德什么觀點？答案亞里士多德認為物體下落快慢是由它們重力決定。11/45自由落體運動了解[關(guān)鍵點歸納]

1.自由落體運動是一個理想模型。當自由下落物體所受空氣阻力遠小于重力時，物體運動才能夠視為自由落體運動。如空氣中石塊下落能夠看做自由落體運動，空氣中羽毛下落不能看做自由落體運動。2.物體做自由落體運動條件 (1)初速度為零；(2)只受重力。12/453.運動特點：初速度為零，加速度為重力加速度g勻加速直線運動。是勻變速直線運動特例。運動圖象：自由落體運動v－t圖象是一條過原點傾斜直線，斜率是k＝g。尤其提醒物體在其它星球上也能夠做自由落體運動，但下落加速度與在地球表面下落加速度不一樣

13/45[精典示例][例1]

(·廣東清遠月考)關(guān)于自由落體運動，以下說法中正確是(

)A.質(zhì)量大物體自由下落時加速度大B.從水平飛行飛機上釋放物體將做自由落體運動C.雨滴下落過程是自由落體運動D.從水龍頭上滴落水滴下落過程，能夠近似看成自由落體運動思緒探究自由落體運動是一個理想化模型，實際問題中當阻力相對于重力能夠忽略時，才能夠把物體由靜止下落運動看成自由落體運動。14/45解析全部物體在同一地點重力加速度相等，與物體質(zhì)量大小無關(guān)，A錯誤；從水平飛行飛機上釋放物體，含有水平初速度，不是自由落體運動，B錯誤；雨滴下落過程所受空氣阻力與速度大小相關(guān)，速度增大時阻力增大，雨滴速度增大到一定值時，阻力與重力相比不可忽略，不能認為是自由落體運動，C錯誤；從水龍頭上滴落水滴所受空氣阻力與重力相比可忽略不計，可認為只受重力作用，D正確。答案D15/45方法總結(jié)自由落體運動是一個初速度為零勻加速直線運動，其加速度為g，g大小與重力大小無關(guān)。全部勻變速直線運動規(guī)律都適合用于自由落體運動。但要注意，當問題指明(或有暗示)空氣阻力不能忽略時，物體從靜止開始下落運動就不再是自由落體運動。16/45[針對訓(xùn)練1]

(·昆明高一檢測)(多項選擇)關(guān)于自由落體運動，以下說法正確是(

)A.豎直向下運動一定是自由落體運動B.自由落體運動是初速度為零、加速度為g豎直向下勻加速直線運動C.物體只在重力作用下從靜止開始下落運動叫自由落體運動D.熟透蘋果從樹枝開始自由下落運動可被視為自由落體運動17/45解析物體做自由落體運動條件是初速度為零且只受重力作用，A錯誤，C正確；全部物體做自由落體運動加速度均為g，運動性質(zhì)是由靜止開始勻加速直線運動，B正確；熟透蘋果在下落過程中雖受空氣阻力作用，但該阻力遠小于它重力，能夠忽略該阻力，故可將該過程視為自由落體運動，D正確。答案

BCD18/45自由落體加速度[關(guān)鍵點歸納]

1.對自由落體加速度了解(1)產(chǎn)生原因：地球上物體受到地球吸引力而產(chǎn)生。(2)大?。号c在地球上緯度以及距地面高度相關(guān)：與緯度關(guān)系在地球表面上，重力加速度隨緯度增加而增大，即赤道處重力加速度最小，兩極處重力加速度最大，但差異很小與高度關(guān)系在地面上同一地點，重力加速度隨高度增加而減小。但在一定高度內(nèi)，可認為重力加速度大小不變19/45(3)方向：豎直向下。因為地球是一個球體，各處重力加速度方向是不一樣。尤其提醒(1)我們在研究自由落體運動時，物體下落高度不太高，普通認為重力加速度大小不變。(2)重力加速度方向既不能說是“垂直向下”，也不能說是“指向地心”，只有在赤道或兩極時重力加速度才指向地心。20/452.測定重力加速度方法(1)試驗設(shè)計利用頻閃照片，或利用打點計時器能夠把做自由落體運動物體位置和對應(yīng)時刻統(tǒng)計下來。依據(jù)對勻變速直線運動研究，測量物體下落加速度，進而研究自由落體運動是否是勻加速直線運動，以證實猜測。21/45(2)試驗方法①打點計時器法a.試驗裝置如圖所表示。打點計時器固定在鐵架臺上，紙帶一端系著重物，另一端穿過計時器。用夾子夾住紙帶，開啟計時器，松開夾子后重物自由下落，計時器在紙帶上留下一串小點。

22/45尤其提醒(1)為盡可能減小空氣阻力影響，重物應(yīng)選密度大，如鐵錘等。(2)打點計時器應(yīng)豎直固定好。(3)重物應(yīng)靠近打點計時器釋放，且要先打開打點計時器電源再放開重物。(4)改變重物質(zhì)量，重復(fù)打出幾條紙帶。(5)選點跡清楚，且1、2兩點間距離小于或靠近2mm紙帶分析探究。23/4524/45③滴水法a.如圖所表示，讓水滴自水龍頭滴下，在水龍頭正下方放一個盤，調(diào)整水龍頭，讓水一滴一滴地滴下，并調(diào)整使第一滴水碰到盤瞬間，第二滴水恰好從水龍頭開始下落，而且能依次連續(xù)下去。25/45尤其提醒(1)打點計時器法誤差主要來自阻力影響和測量誤差。(2)頻閃攝影法和滴水法誤差主要是測量誤差。26/45[精典示例][例2]

圖1中(甲)、(乙)兩圖都是使用電磁打點計時器測量重力加速度g裝置示意圖，已知該打點計時器打點頻率為50Hz。圖127/45(1)(甲)、(乙)兩圖相比較，圖______所表示裝置更合理。(2)(丙)圖是采取較合理裝置并按正確試驗步驟進行試驗打出一條紙帶，其中打出第一個點標為1，后面依次打下一系列點跡分別標為2、3、4、5…經(jīng)測量，第15至第17點間距離為11.70cm，第1至第16點間距離為43.88cm，則打下第16個點時，重錘下落速度大小為________m/s，測出重力加速度值為g＝______m/s2。(要求保留三位有效數(shù)字)思緒探究(1)試驗中，對下落物體初速度和所受摩擦力有什么要求？(2)由“第15至第17點間距離……”可求出哪一點速度？28/45答案(1)(甲)

(2)2.93

9.78(±0.02均可)29/45方法總結(jié)利用紙帶計算重力加速度方法(1)計算出紙帶上一個點或幾個點速度，依據(jù)勻變速直線運動公式求加速度。(2)計算出紙帶上各點速度，畫出v－t圖象，由圖象斜率可求得重物下落加速度即重力加速度。(3)依據(jù)Δh＝gt2用逐差法求加速度。(注意要盡可能多地選取數(shù)據(jù))30/45[針對訓(xùn)練2]

登上月球宇航員利用頻閃儀(頻率為每秒20次)給自由下落小球拍照，所拍閃光照片如圖2所表示(圖上所標數(shù)據(jù)為小球抵達各位置時總下落高度)，則月球表面重力加速度為______m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。圖231/45答案1.632/45自由落體運動規(guī)律及應(yīng)用[關(guān)鍵點歸納]

四個基本公式下面對勻變速直線運動相關(guān)公式和自由落體運動相關(guān)公式進行對比。33/45尤其提醒(1)自由落體運動是初速度為零勻變速直線運動，初速度為零一些百分比式對自由落體運動均適用。(2)自由落體運動運動時間由下落高度決定。自由落體運動中下落位移與離地高度是兩個不一樣概念，運算取值時要注意區(qū)分。34/45[精典示例][例3]

如圖3所表示，懸掛直桿AB長為a，在B端以下h處有一長為b無底圓柱筒CD，若將懸線剪斷，問：(1)直桿下端B穿過圓柱筒時間是多少？(2)整個直桿AB穿過圓柱筒時間是多少？圖335/45思緒探究36/4537/4538/45[針對訓(xùn)練3]

設(shè)宇航員在某行星上從高32m處自由釋放一重物，測得在下落最終1s內(nèi)所經(jīng)過距離為14m，則重物下物落時間是多少？該星球表面重力加速度為多大？答案(1)4s

4m/s239/451.17世紀意大利科學(xué)家伽利略在研究落體運動規(guī)律時，做了著名斜面試驗，其中應(yīng)用到物理思想方法屬于(

)A.等效替換法 B.試驗歸納法C.理想試驗法 D.控制變量法解析伽利略在研究落體運動規(guī)律時，做了著名理想斜面試驗。答案C40/452.（多項選擇）關(guān)于重力加速度以下說法正確是(

)A.重力加速度g是標量，只有大小，沒有方向，通常計算中g(shù)取9.8m/s2B.在地球上不一樣地方，g大小不一樣，但它們相差不是很大C.在地球上同一地點同一高度，一切物體在自由落體運動中加速度都相同D.在地球上同一地方，離地面高度越大，重力加速度g越小41/45解析重力加速度是矢量，方向豎直向下，與重力方向相同。在地球表面，不一樣地方，g大小略有不一樣，但都在9.8m/s2