2018-2019高中物理 第二章 探究勻變速直線運(yùn)動規(guī)律 第一節(jié) 探究自由落體運(yùn)動 第二節(jié) 自由落體運(yùn)動規(guī)律學(xué)案 粵教版必修1.doc

《2018-2019高中物理 第二章 探究勻變速直線運(yùn)動規(guī)律 第一節(jié) 探究自由落體運(yùn)動 第二節(jié) 自由落體運(yùn)動規(guī)律學(xué)案 粵教版必修1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第二章 探究勻變速直線運(yùn)動規(guī)律 第一節(jié) 探究自由落體運(yùn)動 第二節(jié) 自由落體運(yùn)動規(guī)律學(xué)案 粵教版必修1.doc（11頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第一節(jié)　探究自由落體運(yùn)動 第二節(jié)　自由落體運(yùn)動規(guī)律 [學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.知道自由落體運(yùn)動的條件、性質(zhì)和特點(diǎn).2.會分析記錄自由落體運(yùn)動的紙帶或頻閃照片上的運(yùn)動信息.3.掌握自由落體運(yùn)動的規(guī)律，知道在地球不同地方重力加速度大小不同. 一、探究自由落體運(yùn)動 1.落體運(yùn)動的思考 (1)亞里士多德的觀點(diǎn)：重的物體比輕的物體下落得快. (2)伽利略的觀點(diǎn)：物體下落過程中的運(yùn)動情況與物體的質(zhì)量無關(guān). 2.自由落體運(yùn)動 (1)定義 物體僅在重力作用下，從靜止開始下落的運(yùn)動叫做自由落體運(yùn)動. (2)自由落體運(yùn)動具備兩個(gè)特征 ①初速度為零；②只受重力. (3)實(shí)驗(yàn)探究 將一系有紙帶的重物從一定的高度自由下落，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄重物的下落過程.分析紙帶上記錄的運(yùn)動信息，可以找到自由落體運(yùn)動的規(guī)律. 二、自由落體運(yùn)動的猜想和驗(yàn)證 1.猜想 自由落體運(yùn)動是否是勻加速直線運(yùn)動. 2.驗(yàn)證 根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，一是利用測量得到的位移和時(shí)間數(shù)據(jù)，由s＝at2求出自由落體運(yùn)動在各段的重力加速度，看是否相等來驗(yàn)證；二是求出做自由落體運(yùn)動的物體在不同時(shí)刻的速度，作出v－t圖象，進(jìn)行驗(yàn)證. 三、自由落體加速度 1.定義：自由落體運(yùn)動的加速度，稱為自由落體加速度，也叫重力加速度，用g表示. 2.方向：重力加速度的方向總是豎直向下的. 3.大?。涸谕坏攸c(diǎn)，一切物體的重力加速度都相同，在地球上不同的地方，g值是不同(填“相同”或“不同”)的，但差別不大. 1.判斷下列說法的正誤. (1)在空氣中自由釋放的物體都做自由落體運(yùn)動.() (2)物體只在重力作用下的運(yùn)動是自由落體運(yùn)動.() (3)自由落體加速度的方向垂直地面向下.() (4)伽利略通過實(shí)驗(yàn)的觀察與計(jì)算，直接得到自由落體運(yùn)動的規(guī)律.() 2.一物體從塔頂做自由落體運(yùn)動，經(jīng)過3 s落地，取g＝10 m/s2，則物體落地時(shí)的速度v＝__________m/s，方向________；塔高H＝________m. 答案　30　豎直向下　45 一、自由落體運(yùn)動和自由落體加速度 某實(shí)驗(yàn)小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄物體自由下落的運(yùn)動軌跡時(shí)，得到一條如圖1甲所示的紙帶.其中，A是打出的第1個(gè)點(diǎn).由紙帶上的數(shù)據(jù)可以看出，在相同時(shí)間內(nèi)物體的位移變大，即物體的速度增大.據(jù)此猜測自由落體運(yùn)動是勻加速直線運(yùn)動，為了驗(yàn)證這一猜測，請做以下工作：(已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50 Hz) (1)求出B、C、D、E、F點(diǎn)的瞬時(shí)速度； (2)在圖乙坐標(biāo)系中作出物體下落的v－t圖象； (3)根據(jù)圖象作出判斷，并求出物體下落過程的加速度. 甲 乙 圖1 答案　(1)自由落體運(yùn)動v0＝0 ① 勻變速直線運(yùn)動＝ ② 平均速度公式＝ ③ 由①②③得 vt＝2＝2 計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度 vB＝＝ m/s＝0.19 m/s vC＝＝ m/s＝0.385 m/s vD＝＝ m/s≈0.577 m/s vE＝＝ m/s ≈0.768 m/s vF＝＝ m/s ＝0.96 m/s (2)作出v－t圖象如圖. (3)因?yàn)槲矬w運(yùn)動的v－t圖象是一條過原點(diǎn)的直線，所以自由落體運(yùn)動是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動.根據(jù)v－t圖象的斜率求得加速度a≈9.60 m/s2(由于有空氣阻力和摩擦阻力的作用，測得的加速度比自由落體運(yùn)動的加速度偏小). 1.自由落體運(yùn)動 (1)自由落體運(yùn)動實(shí)質(zhì)上是初速度v0＝0，加速度a＝g的勻加速直線運(yùn)動，是勻變速直線運(yùn)動的一個(gè)特例. (2)自由落體運(yùn)動是一種理想化的運(yùn)動模型.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)做自由落體運(yùn)動來處理. (3)運(yùn)動圖象：自由落體運(yùn)動的v－t圖象是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，斜率k＝g. 2.自由落體加速度(重力加速度) (1)方向：總是豎直向下，但不一定垂直地面； (2)大小：①在同一地點(diǎn)，重力加速度都相同.②地球上緯度不同的地點(diǎn)重力加速度不同，其大小隨緯度的增加而增大，赤道上最小，兩極處最大，但各處的重力加速度都接近9.8 m/s2，因此一般計(jì)算中g(shù)取9.8 m/s2或10 m/s2. 例1　(多選)關(guān)于自由落體運(yùn)動及重力加速度的說法，正確的是(　　) A.自由落體運(yùn)動不受任何外力的作用 B.熟透的蘋果從樹枝開始自由下落的運(yùn)動可視為自由落體運(yùn)動 C.同一地點(diǎn)，輕重物體的g值一樣大 D.g值在赤道處大于在北極處 答案　BC 解析　物體做自由落體運(yùn)動的條件是初速度為零且只受重力作用，A錯(cuò)；熟透的蘋果在下落過程中雖受空氣阻力作用，但該阻力遠(yuǎn)小于它的重力，可以忽略該阻力，故可將該過程視為自由落體運(yùn)動，B對；同一地點(diǎn)，重力加速度都相同，與質(zhì)量無關(guān)，C對；赤道處g值小于北極處，D錯(cuò). 例2　關(guān)于自由落體運(yùn)動，下列說法正確的是(　　) A.質(zhì)量大的物體自由下落時(shí)的加速度大 B.雨滴下落的過程是自由落體運(yùn)動 C.從水平飛行著的飛機(jī)上釋放的物體將做自由落體運(yùn)動 D.從二樓陽臺由靜止釋放的石塊，可近似看做自由落體運(yùn)動 答案　D 解析　自由下落的物體的加速度相同，都是重力加速度g，A錯(cuò)誤；雨滴下落過程中的空氣阻力不能忽略，B錯(cuò)誤；從水平飛行著的飛機(jī)上釋放的物體不是從靜止開始下落即初速度不為零，C錯(cuò)誤；從二樓陽臺由靜止釋放的石塊，重力遠(yuǎn)大于阻力，可近似看做自由落體運(yùn)動，D正確. 二、自由落體運(yùn)動的規(guī)律 1.速度公式：vt＝gt. 2.位移公式：s＝gt2. 例3　從離地面500 m的空中自由落下一個(gè)小球，取g＝10 m/s2，求： (1)小球落到地面所用的時(shí)間； (2)自開始下落計(jì)時(shí)，小球在第1 s內(nèi)的位移、最后1 s內(nèi)的位移. (3)最后1 s的初速度. 答案　(1)10 s　(2)5 m　95 m　(3)90 m/s 解析　由s＝500 m和自由落體加速度，根據(jù)位移公式可直接算出落地所用時(shí)間，根據(jù)運(yùn)動時(shí)間，可算出第1 s內(nèi)的位移.最后1 s內(nèi)的位移是下落總位移和前(n－1) s下落位移之差. (1)由s＝gt2得落地所用時(shí)間： t＝＝ s＝10 s. (2)第1 s內(nèi)的位移： s1＝gt12＝1012 m＝5 m 因?yàn)閺拈_始運(yùn)動起前9 s內(nèi)的位移為 s9＝gt92＝1092 m＝405 m 所以最后1 s內(nèi)的位移為Δs＝s－s9＝500 m－405 m＝95 m. (3)最后1 s的初速度即下落9 s末的速度，vt＝gt9＝109 m/s＝90 m/s 例4　一個(gè)小球從s高處自由落下，經(jīng)過最后200 m所用的時(shí)間是4 s，求高度s和小球下落s所用的總時(shí)間T.(g取10 m/s2，空氣阻力不計(jì)) 答案　7 s　245 m 解析　根據(jù)題意畫出小球的運(yùn)動示意圖如圖所示，其中t＝4 s，s′＝200 m. 根據(jù)自由落體公式得： s＝gT2，s－s′＝g(T－t)2 代入數(shù)據(jù)解得：s＝245 m，T＝7 s. 1.(重力加速度及自由落體運(yùn)動的理解)(多選)在忽略空氣阻力的情況下，讓一輕一重的兩塊石塊從同一高度同時(shí)自由下落，則關(guān)于兩塊石塊的運(yùn)動情況，下列說法正確的是(　　) A.重的石塊落得快，先著地 B.輕的石塊落得快，先著地 C.在著地前的任一時(shí)刻，兩塊石塊具有相同的速度、相同的位移、相同的加速度 D.兩塊石塊在下落時(shí)間段內(nèi)的平均速度相等 答案　CD 解析　兩石塊都做自由落體運(yùn)動，運(yùn)動規(guī)律相同且具有相同的加速度，由于從同一高度下落，落地時(shí)間必然相同，故A、B錯(cuò)誤.因h、t相同，故＝＝必相同，D正確.由v＝gt和s＝gt2可知，C正確. 2.(自由落體運(yùn)動的規(guī)律)某人估測一豎直枯井深度，從井口由靜止釋放一石頭并開始計(jì)時(shí)，經(jīng)2 s聽到石頭落地聲，由此可知井深約為(不計(jì)聲音傳播時(shí)間，重力加速度g取10 m/s2)(　　) A.10 m B.20 m C.30 m D.40 m 答案　B 解析　已知初速度為0、加速度a＝g＝10 m/s2、時(shí)間t＝2 s 這三個(gè)物理量，所以直接應(yīng)用位移公式s＝gt2＝1022 m＝20 m，由此可知井深約為20 m. 3.(自由落體運(yùn)動的規(guī)律)一物體從H高處自由下落，經(jīng)時(shí)間t落地，則當(dāng)它下落時(shí)，離地的高度為(不計(jì)空氣阻力)(　　) A. B. C. D. 答案　C 解析　根據(jù)s＝gt2，下落高度與時(shí)間的平方成正比，所以下落時(shí)，下落高度為，離地高度為. 4.(自由落體運(yùn)動的規(guī)律)一顆自由下落的小石頭，經(jīng)過某點(diǎn)時(shí)的速度是10 m/s，經(jīng)過另一點(diǎn)時(shí)的速度為30 m/s，求經(jīng)過這兩點(diǎn)的時(shí)間間隔和兩點(diǎn)間的距離.(不計(jì)空氣阻力，g＝10 m/s2) 答案　2 s　40 m 解析　根據(jù)速度公式vt＝gt得 t1＝ s＝1 s，t2＝ s＝3 s 所以Δt＝t2－t1＝2 s 根據(jù)位移公式s＝gt2得s1＝gt12＝1012 m＝5 m s2＝gt22＝1032 m＝45 m 則s＝s2－s1＝40 m 一、選擇題 考點(diǎn)一　自由落體運(yùn)動和自由落體加速度 1.(多選)關(guān)于自由落體運(yùn)動，下列說法正確的是(　　) A.初速度為零的豎直向下的運(yùn)動是自由落體運(yùn)動 B.只在重力作用下的豎直向下的運(yùn)動是自由落體運(yùn)動 C.自由落體運(yùn)動在任意相等的時(shí)間內(nèi)速度變化量相等 D.自由落體運(yùn)動是初速度為零、加速度為g的勻加速直線運(yùn)動 答案　CD 解析　選項(xiàng)A中，豎直向下的運(yùn)動，有可能受到空氣阻力或其他力的影響，下落的加速度不等于g，這樣就不是自由落體運(yùn)動，選項(xiàng)B中，物體有可能具有初速度，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；選項(xiàng)C中，因自由落體運(yùn)動是勻變速直線運(yùn)動，加速度恒定，由加速度a＝可知，Δv＝gΔt，所以若時(shí)間相等，則速度的變化量相等，故選項(xiàng)C正確；選項(xiàng)D可根據(jù)自由落體運(yùn)動的性質(zhì)判定是正確的. 【考點(diǎn)】自由落體運(yùn)動 【題點(diǎn)】自由落體運(yùn)動的理解 2.小明發(fā)現(xiàn)從核桃樹上同一高度一顆核桃和一片樹葉同時(shí)從靜止落下，下列說法正確的是(　　) A.核桃和樹葉的運(yùn)動都是自由落體運(yùn)動 B.核桃先落地是由于核桃受到的重力較大 C.核桃和樹葉的運(yùn)動都不能看成自由落體運(yùn)動 D.假如地球上沒有空氣，核桃和樹葉會同時(shí)落地 答案　D 解析　從樹上落下的核桃所受阻力相對重力來說很小，可看成自由落體運(yùn)動，而從樹上落下的樹葉所受阻力相對重力來說較大，不能看成自由落體運(yùn)動，A、B、C錯(cuò)誤.假如地球上沒有空氣，則核桃和樹葉不受空氣阻力，都做自由落體運(yùn)動，下落快慢相同，同時(shí)落地，D正確. 【考點(diǎn)】自由落體運(yùn)動 【題點(diǎn)】自由落體運(yùn)動的理解 3.(多選)下列關(guān)于重力加速度的說法正確的是(　　) A.重力加速度g是標(biāo)量，只有大小，沒有方向 B.在地球上不同地方，g的大小是不同的，但差別不大 C.在地球上同一地點(diǎn)，輕石塊與重石塊做自由落體運(yùn)動的加速度是相同的 D.緯度越低的地方，重力加速度g值越小 答案　BCD 解析　重力加速度是矢量，方向總是豎直向下.地球上同一地點(diǎn)，一切物體做自由落體運(yùn)動的加速度都相同，地球上不同地方g的大小是不同的，但差別不大，緯度越低的地方，g值越小.故正確選項(xiàng)為B、C、D. 考點(diǎn)二　自由落體運(yùn)動規(guī)律的應(yīng)用 4.一個(gè)做自由落體運(yùn)動的物體，下落速度vt隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示，其中正確的是(　　) 答案　D 解析　自由落體運(yùn)動的速度vt＝gt，g是常數(shù)，故下落速度vt與時(shí)間t成正比，D正確. 5.科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在月球表面：(1)沒有空氣；(2)重力加速度約為地球表面的；(3)沒有磁場.若宇航員登上月球后在空中從同一高度同時(shí)由靜止釋放氫氣球和鉛球，忽略地球和其他星球?qū)υ虑虻挠绊懀铝姓f法正確的是(　　) A.氫氣球?qū)⒓铀偕仙?，鉛球自由下落 B.氫氣球和鉛球都處于靜止?fàn)顟B(tài) C.氫氣球和鉛球都將下落，但鉛球先落地 D.氫氣球和鉛球都將下落，且同時(shí)落地 答案　D 解析　自由落體運(yùn)動是從靜止開始、只在重力作用下的運(yùn)動，自由落體運(yùn)動必須同時(shí)滿足這兩個(gè)條件.故在月球上由靜止釋放的物體做自由落體運(yùn)動.因氫氣球與鉛球由同一高度同時(shí)釋放，根據(jù)s＝g月t2，知它們同時(shí)落地，D正確. 6.空降兵從飛機(jī)上跳傘時(shí)，為了保證安全著陸，著陸前最后階段降落傘勻速下落的速度約為6 m/s.空降兵平時(shí)模擬訓(xùn)練時(shí)，經(jīng)常從高臺上跳下，則訓(xùn)練用高臺的合適高度約為(g取10 m/s2)(　　) A.0.5 m B.1.0 m C.1.8 m D.5.0 m 答案　C 7.用如圖1所示的方法可以測出一個(gè)人的反應(yīng)時(shí)間，設(shè)直尺從開始自由下落，到直尺被受測者抓住，直尺下落的距離為s，受測者的反應(yīng)時(shí)間為t，則下列說法正確的是(不計(jì)空氣阻力)(　　) 圖1 A.t∝s B.t∝ C.t∝ D.t∝s2 答案　C 解析　由s＝gt2得，t＝，因?yàn)樽杂陕潴w加速度g為常數(shù)，故t與s的平方根成正比，即t∝，C對. 8.雨滴自屋檐由靜止滴下，每隔0.2 s滴下一滴，第一滴落地時(shí)第六滴恰好剛要滴下，則此時(shí)第二滴雨滴下落的速度為(不計(jì)空氣阻力，g＝10 m/s2)(　　) A.8 m/s B.7.84 m/s C.7.2 m/s D.7 m/s 答案　A 解析　由題意知，雨滴落到地面用時(shí)1 s，第二滴下落了t＝0.8 s，由vt＝gt知，vt＝8 m/s，故A正確. 9.某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室做了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)，鐵質(zhì)小球被電磁鐵吸附，斷開電磁鐵的電源，小球自由下落，已知小球的直徑為0.5 cm，該同學(xué)從計(jì)時(shí)器上讀出小球通過光電門的時(shí)間為1.0010－3 s，則小球開始下落的位置距光電門的距離為(不計(jì)空氣阻力，取g＝10 m/s2)(　　) 圖2 A.1 m B.1.25 m C.0.4 m D.1.5 m 答案　B 解析　小球通過光電門的時(shí)間很短，這段時(shí)間內(nèi)的平均速度可看成瞬時(shí)速度，為＝＝5 m/s，由自由落體運(yùn)動規(guī)律可知h＝＝1.25 m，選項(xiàng)B正確. 10.(多選)一小球從空中由靜止釋放，不計(jì)空氣阻力(g取10 m/s2).下列說法正確的是(　　) A.第2 s末小球的速度為20 m/s B.前2 s內(nèi)小球的平均速度為20 m/s C.第2 s內(nèi)小球的位移為10 m D.前2 s內(nèi)小球的位移為20 m 答案　AD 解析　小球做自由落體運(yùn)動，第2 s末小球的速度為vt＝gt＝102 m/s＝20 m/s，故A正確；前2 s內(nèi)小球的位移為s2＝gt2＝104 m＝20 m，前2 s內(nèi)小球的平均速度為＝＝ m/s＝10 m/s，故B錯(cuò)誤，D正確；第1 s內(nèi)小球的位移為s1＝gt12＝101 m＝5 m，故第2 s內(nèi)小球的位移為Δs＝s2－s1＝20 m－5 m＝15 m，故C錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】自由落體運(yùn)動規(guī)律的應(yīng)用 【題點(diǎn)】自由落體運(yùn)動的比例式的應(yīng)用 二、非選擇題 11.(自由落體運(yùn)動規(guī)律的應(yīng)用)如圖3所示，有一條豎直懸掛起來的長為4.2 m的細(xì)桿AB，在桿的正下方離B端0.8 m的地方有一個(gè)水平放置的圓環(huán)C，若讓桿自由下落(不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2).求： 圖3 (1)從桿下落開始，上端A及下端B到達(dá)圓環(huán)所經(jīng)歷的時(shí)間； (2)AB桿通過圓環(huán)的過程中所用的時(shí)間. 答案　(1)1.0 s　0.4 s　(2)0.6 s 解析　(1)桿做自由落體運(yùn)動，桿的B端到達(dá)圓環(huán)的時(shí)間為tB，則sB＝gtB2，將sB＝0.8 m代入求得： tB＝0.4 s 桿的A端到達(dá)圓環(huán)的時(shí)間為tA，則：sA＝gtA2 將sA＝5.0 m代入求得：tA＝1.0 s. (2)桿通過圓環(huán)的過程中所用的時(shí)間：t＝tA－tB＝0.6 s. 12.(自由落體運(yùn)動規(guī)律的應(yīng)用)如圖4所示，一滴雨滴從離地面20 m高的樓房屋檐自由下落，下落途中用Δt＝0.2 s的時(shí)間通過一個(gè)窗口，窗口的高度為2 m，g取10 m/s2，不計(jì)空氣阻力，問： 圖4 (1)雨滴落地時(shí)的速度大??； (2)雨滴落地前最后1 s內(nèi)的位移大??； (3)屋檐離窗的上邊框有多高？ 答案　(1)20 m/s　(2)15 m　(3)4.05 m 解析　(1)設(shè)雨滴自由下落時(shí)間為t，根據(jù)自由落體運(yùn)動公式s＝gt2得t＝2 s. 則雨滴落地時(shí)的速度v＝gt＝20 m/s. (2)雨滴在第1 s內(nèi)的位移為s1＝gt12＝5 m 則雨滴落地前后最后1 s內(nèi)的位移大小為s2＝s－s1＝15 m. (3)由題意知窗口的高度為s3＝2 m，設(shè)屋檐距窗的上邊框?yàn)閟0，雨滴從屋檐運(yùn)動到窗的上邊框所用時(shí)間為t0，則s0＝gt02. 又s0＋s3＝g(t0＋Δt)2 聯(lián)立解得s0＝4.05 m. 【考點(diǎn)】自由落體運(yùn)動規(guī)律的應(yīng)用 【題點(diǎn)】自由落體運(yùn)動公式的應(yīng)用