1、2.4 自由落体运动学习目标课程标准学习目标1了解亚里士多德关于力与运动的主要观点，以及伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法。2通过实验探究自由落体运动，体会基于事实证据和科学推理对不同观点和结论进行质疑、分析和判断的科学研究方法。3知道自由落体运动的条件，通过实验，探究自由落体运动的规律，了解重力加速度的概念。1.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.掌握自由落体加速度3.能够运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题4.会通过实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02预习导学（一） 课前研读课本，梳理基础知识： 1.自由落体运动（1
2、）亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的重力决定的。（2）伽利略的观点：重的物体与轻的物体应该下落得_ _。（3）自由落体运动定义：物体只在_ _作用下从_ _开始下落的运动。特点：运动特点：初速度等于_ _的匀加速直线运动。受力特点：只受_ _作用。 2.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_ _，这个加速度叫自由落体加速度，也叫_ _，通常用g表示。（2）方向：_ _。（3）大小：在地球上不同的地方，g的大小一般是_ _，一般计算中g取_ _ m/s2或10 m/s2。3.自由落体运动规律1自由落体运动实质上是初速度v0_，加速度a_的_ _运动。2基本公式
3、（二）即时练习：【小试牛刀1】下列哪位科学家首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实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【小试牛刀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略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【小试牛刀3】“自由落体”演示实验装置如图所示，当牛顿管被抽成真空后，将其迅速倒置，管内两个轻重不同的物体从顶部下落到底端，下列说法正确的是()A真空环境下，物体的重力变为零B重的物体加速度大C轻的物体加速度大
4、D两个物体同时落到底端03探究提升【问题探究1】自由落体运动1物体做自由落体运动的条件(1)初速度为零；(2)除重力之外不受其他力的作用。2自由落体运动是一种理想化模型(1)这种模型忽略了次要因素空气阻力，突出了主要因素重力。(在地球上，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，物体由静止开始的下落可看作自由落体运动。如在空气中自由下落的石块在一定范围内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自由落体运动的特点自由落体运动是初速度v00，加速度ag的匀加速直线运动，它只是匀变速直线运动的特例。特别提醒物体在其他星球上也可以做自由落体
5、运动，但下落的加速度与在地球表面下落的加速度不同。【典型例题1】关于自由落体运动，下列说法正确的是()A做自由落体运动的物体不受任何外力B加速度a9.8m/s2的运动一定是自由落体运动C自由落体运动是初速度为零的匀加速运动D做自由落体运动的物体，质量越大，下落得越快【典型例题2】小丽同学在探究自由落体运动规律时，从生活情境中选出处于不同状态的四种物体进行探究，你认为哪一个选项中的物体所做运动是自由落体运动 ()A枫叶的自由下落的运动B从桌边由静止开始滑落的钢笔的运动C被运动员推出去的铅球的运动D从水面自由落到水底的石子的运动【对点训练1】踢毽子是我国民间的一项体育游戏，被人们誉为“生命的蝴蝶”
6、。近年来，踢毽子成为全民健身活动之一。毽子由羽毛和铜钱组成，在下落时总是铜钱在下羽毛在上，如图所示，对此分析正确的是()A铜钱重，所以总是铜钱在下羽毛在上B如果没有空气阻力，也总是出现铜钱在下羽毛在上的现象C因为空气阻力的存在，所以总是铜钱在下羽毛在上D毽子的自由下落是自由落体运动【对点训练2】“自由落体”演示实验装置如图所示，当牛顿管被抽成真空后，将其迅速倒置，管内轻重不同的物体从顶部下落到底端的过程中，下列说法正确的是()A时间相同，加速度相同B时间相同，加速度不同C时间不同，加速度相同D时间不同，加速度不同【问题探究2】对自由落体加速度的理解一、对自由落体加速度的理解1产生原因：地球上的
7、物体受到地球的吸引力而产生的。2大小：与在地球上的纬度以及距地面的高度有关。与纬度的关系在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，即赤道处重力加速度最小，两极处重力加速度最大，但差别很小与高度的关系在地面上的同一地点，重力加速度随高度的增加而减小。但在一定的高度内，可认为重力加速度的大小不变，通常情况下取g9.8m/s2或 g10 m/s2。3方向方向竖直向下，不是垂直向下，也不是一定指向地球球心。由于地球是球体，各处重力加速度的方向并不相同。二、自由落体加速度的测量1利用打点计时器测重力加速度(1)按图示连接好线路，并用手托重物将纸带拉到最上端。(2)安装打点计时器时要使两限位孔在同一竖直
8、线上，以减小摩擦阻力。(3)应选用质量和密度较大的重物。增大重力可使阻力的影响相对减小；增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。(4)先接通电路再放开纸带。打完一条纸带后立刻断开电源。(5)对纸带上计数点间的距离h进行测量，利用hnhn1gT2，求出重力加速度的大小。2频闪照相法(1)频闪照相机可以间隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机的这一特点可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置。(2)根据匀变速运动的推论hgT2可求出重力加速度g。也可以根据v，求出物体在某两个时刻的速度，由g，也可求出重力加速度g。3滴水法(1)让水滴一滴滴落到正下方的盘子里，调节阀门，直到清晰听到每一滴水滴撞
9、击盘子的声音。(2)记录下N滴水滴下落的总时间为T，则一滴水滴下落的时间t。(3)用米尺量出水龙头滴水处到盘子的距离为h，利用hgt2计算出重力加速度的值。【典型例题3】关于重力加速度的说法中不正确的是 ()A重力加速度g是标量，只有大小没有方向，通常计算中g取9.8 m/s2B在地面上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大C在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中落至同一高度时的加速度都相同D在地球上同一地点，离地面高度越大，重力加速度g越小【典型例题4】如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度(电源频率50 Hz)。(1)
10、所需器材有：电磁打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需_器材。A秒表B天平及砝码C约8 V交流电源 D毫米刻度尺(2)下列实验操作步骤正确的是_。A实验所用的重物可用实心泡沫球B应调整打点计时器，使其两限位孔连线在竖直方向C实验时应先使重物靠近打点计时器再释放，释放后再接通电源D电源的频率为50 Hz，则打点计时器每隔0.1s打一个点(3)实验得到的纸带如下图所示，每2个点取一个计数点，分别标明0,1,2,3,4。测得x130.0mm，x245.4mm，x360.8mm，x476.2mm。则物体在打下点2时的速度大小为_ _m/s。物体的加速度大小为_ _m/s2。(
11、结果保留2位小数)【对点训练3】登上月球的宇航员利用频闪仪(频率为20 Hz)给自由下落的小球拍照，所拍的闪光照片如图所示(图上所标数据为小球到达各位置时总的下落高度)，则月球表面的重力加速度为_m/s2(保留两位有效数字)【对点训练4】学生课外实验小组使用如图所示的实验装置测量重力加速度大小。实验时，他们先测量分液漏斗下端到水桶底部的距离s；然后使漏斗中的水一滴一滴地下落，调整阀门使水滴落到桶底发出声音的同时，下一滴水刚好从漏斗的下端滴落；用秒表测量第1个水滴从漏斗的下端滴落至第n个水滴落到桶底所用的时间t。(1)重力加速度大小可表示为g_(用s、n、t表示)；(2)如果某次实验中，s0.9
12、0 m，n30，t13.0s，则测得的重力加速度大小g_m/s2；(保留两位有效数字)(3)写出一条能提高测量结果准确程度的建议： 【问题探究3】自由落体运动的规律与应用1自由落体运动的基本公式匀变速直线运动规律自由落体运动规律 2匀变速直线运动的其他规律，如平均速度公式、位移差公式、初速度为零的比例式同样适用于自由落体运动。特别提醒若分析自由落体运动过程中的一段，则该过程是初速度不为零的匀变速直线运动，相应的速度公式和位移公式为vv0gt，hv0tgt2。【典型例题5】一物体从H高处自由下落，经时间t落地，则当它下落时，离地的高度为 ()A B C D【典型例题6】屋檐每隔一定时间滴下一滴水
13、，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于高1 m的窗子的上、下沿，如图所示(g取10 m/s2)，问：(1)此屋檐离地面多高？(2)滴水的时间间隔是多少？【对点训练5】如图所示，将石块从井口由静止释放，2 s末听到了石块落水的声音，忽略空气阻力，重力加速度取g10 m/s2，则水面到井口的高度差约为()A25 m B20 m C15 m D10 m【对点训练6】屋檐的同一位置先后滴落两雨滴，忽略空气阻力，则()A质量大的雨滴下落加速度较大B质量小的雨滴下落时间较长C落地前两雨滴间的距离不断增大D质量大的雨滴着地速度较大【问题探究4】竖直上抛运动1.竖直上抛运动：竖直上
14、抛运动是指将物体以一定的初速度 v0竖直向上抛出，物体只在重力作用下的运动。物体的初速度 v0竖直向上，加速度g竖直向下，所以竖直上抛运动可以分为三个阶段。（1）上升阶段加速度与速度方向相反，速度越来越小，是匀减速直线运动。（2）在最高点速度v=0，但加速度仍为重力加速度g，所以此时物体并不是处于平衡状态。（3）下落阶段加速度与速度方向相同，速度越来越大，是自由落体运动。2.运动规律（1）通常取初速度v0的方向为正方向，则a=-g。速度公式：v=v0-gt（t时，v0，物体向下运动，t=时，v=0，物体在最高点;t时，v0，物体向上运动）。位移公式：h=v0t-gt2（t时，h0，下落阶段速度
15、v0，在抛出点下方位移x0。（3）可逆法可将上升及下落两个过程均视为自由落体。0601强化训练1苹果从枝头落下，不考虑空气阻力，在下落过程中（）A速度不变，加速度变大B速度与加速度都不变C速度变大，加速度不变D速度与加速度都变大2下列说法不正确的是（）A同一地点，离水平面越高，重力加速度g的值越大B赤道处重力加速度g的值小于两极处重力加速度g的值C重力加速度g的方向一定竖直向下，但不一定指向地心D同一地点，轻、重物体自由下落的加速度值相同3. 用如图所示的方法可以测出一个人的反应时间，设直尺从静止开始自由下落，到直尺被受测者抓住，直尺下落的距离为h，受测者的反应时间为t，则下列说法正确的是()
16、Ath Bt Ct Dth24.甲、乙两物体从离地面45m高处做自由落体运动，甲比乙重（g取10m/s2），则下列说法正确的是（）A甲比乙先落地B物体下落时间为3sC物体下落1s末的速度大小为45m/sD物体在整个下落过程中的平均速度为20m/s5.音乐喷泉是一种为了娱乐而创造出来的可以活动的喷泉，随着音乐变换，竖直向上喷出的水柱可以高达几十米，为城市的人们在夜间增添一份美轮美奂的视觉和听觉的盛宴。现有一音乐喷泉，喷出的水经到达最高点，把水喷射的总高度分成四等份，水通过前两等份高度用时记为，通过最后一等份高度用时记为。空气阻力不计，则满足（）ABCD6.如图所示，一个两端封闭的玻璃管（也称牛顿
17、管），可以用抽气机将玻璃管里的空气抽出去。把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中，玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落的情况。下列说法正确的是（） A图甲为管内空气被抽掉后的实验现象B图乙为管内空气没被抽的实验现象C图乙中，铁片和羽毛均做匀速运动D图甲中，铁片和羽毛在下落过程中，间距会增大7（多选）甲物体的质量是乙物体的5倍，甲从H高处自由落下，乙从高处与甲物体同时自由落下。不计空气的影响，在它们落地之前，下列说法中不正确的是（）A两物体下落过程中，在同一时刻甲的速度比乙的速度大B下落末，它们的速度相同C各自下落时，它们的速度相同D下落过程中甲的加速度比乙的加速度大
18、8小球从靠近竖直砖墙的某位置由静止释放，用频闪照相机拍摄的小球位 置如图中1、2、3和4所示。已知每块砖的厚度是6cm，照相机的曝光时间是0.08s，由此可知小球（）A经过位置2时的瞬时速度大小为0.8m/sB经过位置4时的瞬时速度大小约为3.375m/sC下落过程中的加速度大小为9.8 m/s2D从位置1到4过程中的平均速度大小约为1.6875 m/s9.物体从h高处自由下落，它在落地前1s内共下落35m，g=10m/s2，下列说法中正确的有（）A物体下落的时间为5sB物体落地时速度为30m/sC落地前2s内共下落60mD下落后第1s内、第2s内、第3s内，每段位移之比为1：2：310.某研
19、究小组利用弹性绳悬挂智能手机来模拟蹦极运动，并利用手机安装的加速度传感器研究运动中的加速度随时间变化的特征。手机从某一高度由静止开始沿竖直方向上下运动的过程中，从手机屏幕上观察到的加速度随时间变化的图像如图所示。手机保持静止时，图像显示的加速度值为0，自由下落时，图像显示的加速度值约为10 m/s2。忽略空气阻力，下列说法正确的是(D)A时间t0.50 s时，手机已下降了1.25 mB时间t0.75 s时，手机正向上加速运动C加速度为30 m/s2时，手机速度最大D加速度从0持续增至最大的过程中，手机速度一直减小11.如图，A、B为两固定的光电门，在光电门A正上方的O处有一边长为0.5cm的正
20、方形铁片自由落下，铁片下落的过程中底边始终水平，已知铁片通过A、B光电门的时间分别为，。若将铁片通过光电门的平均速度视为瞬时速度，忽略空气阻力的影响，g取10m/s2，下列说法正确的是（）A铁片通过光电门A的瞬时速度为8m/sB铁片从A到B的平均速度为6m/sCO点到光电门A的距离为1mD光电门A到B之间的距离为0.24m12.（多选）如图所示，甲、乙、丙、丁是以时间为横轴的自由落体运动的图像，下列说法正确的是（）A甲是图像B乙是图像C丙是图像D丁是图像13（多选）如图所示，一个篮球从高h1=5m的篮筐上由静止开始下落，然后以5m/s的速度反弹，向上做加速度大小为10m/s2的匀减速直线运动。
21、已知篮球与地面碰撞的时间为0.3s，整个过程空气阻力忽略不计，重力加速度g=10m/s2，下列说法正确的是（）A篮球第一次落到地面时的速度大小为10m/sB篮球与地面碰撞过程中的加速度大小为50m/s2C篮球在与地面碰撞后反弹上升的高度为1.75mD篮球从开始下落到反弹至最高点过程的平均速度大小为1m/s14.某同学用如图所示的装置来研究自由落体运动是什么性质的运动。图是实验中利用打点计时器记录自由落体运动的轨迹时，得到的一条纸带，纸带上的点是从放手开始打下的连续的计数点，两点之间的距离，相邻两计数点的时间间隔为T。电源频率分。(1)下列说法中正确的是( )A电火花打点计时器用的是交流电源B实
22、验中使用秒表测量时间C实验时应先由静止释放纸带，然后赶紧接通电源D求出的加速度一般比小，是因为纸带和重锤受到阻力(2)通过对纸带的分析，你认为自由落体运动是做_（填“匀速”、“变速”）运动。(3)根据纸带上的数据，求出加速度大小_。（保留两位有效数字）15.从离地面720 m的空中自由落下一个小球，不计空气阻力，取g=10 m/s2。（1）小球经过多长时间落到地面；（2）自小球开始下落开始计时，求小球在最初2s内位移和最后2 s内的位移大小；（3）求小球下落位移为下落总位移的一半时的速度大小。16.如图所示，2020年11月30日，我国嫦娥五号探测器在月面成功着陆。嫦娥五号着陆的最后过程为缓速下降阶段与自由下落阶段。假设缓速下降阶段的高度是距月面32 m到4 m，下降过程可视为做匀减速运动，其加速度大小a3.5m/s2，在距月面4 m处速度减为0，然后探测器关闭发动机，使探测器做“自由落体运动”，精确落到月球表面的落月点。若月球表面的重力加速度取gm1.6m/s2。试求探测器：(1)在速度减为0之后，自由下落阶段的时间t；(2)缓速下降阶段的初始速度大小v0；(3)速度大小为7 m/s时距月面的高度h。
