高中物理必修一 第二章　4　自由落体运动学案学案

4　自由落体运动[学习目标]　1.知道物体做自由落体运动的条件，知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动(重点)。2.能够通过实验判断自由落体的运动性质(重点)。3.能够运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题(重难点)。一、自由落体运动物体从空中自由释放，探究影响物体下落快慢的因素。学生实验1：让硬币和纸片从同一高度同时下落，看到什么现象？________________________________________________________________________________________________________________________________________________学生实验2：将同样大小的两张纸其中一张揉成团，让纸团和纸片从相同高度同时下落，看到什么现象？________________________________________________________________________________________________________________________________________________实验结论：物体下落的快慢与它的轻重______，影响物体下落快慢的因素是__________。1．定义：物体只在________作用下从________开始下落的运动，叫作自由落体运动。2．特点(1)只受________作用；(2)初速度为________。3．说明：空气阻力可以________时，物体下落的运动也可以近似看成自由落体运动。(1)从静止下落的物体都可以看成自由落体运动。(　　)(2)物体只在重力作用下的运动是自由落体运动。(　　)(3)苹果从树上落下来，苹果的运动可以看成自由落体运动。(　　)(4)雪花从空中下落，雪花的运动可以看成自由落体运动。(　　)(5)从竖直上升的热气球吊篮中掉下的物体的运动是自由落体运动。(　　) 二、实验：研究自由落体运动的规律1．实验装置铁架台、打点计时器、纸带、电源、重物、夹子、刻度尺。2．实验原理纸带在重物的作用下自由下落，根据打出的纸带上的点迹，分析重物的运动规律。3．操作要点先接通________，再释放________，打完点后立刻关闭电源。4．数据分析(1)测量点迹清晰的连续点之间的位移，并记录在表格中；(2)根据表格中数据计算连续相等时间间隔的位移差，得出连续相等时间间隔的位移差是一个常数，从而得出自由落体运动是________直线运动；(3)计算出自由落体运动的加速度约为9.8m/s2。例1　(2022·成都市第八中学校高一期中)用如图甲的装置研究自由落体运动规律。已知打点计时器的工作频率为50Hz。(1)部分实验步骤如下：A．测量完毕，关闭电源，取出纸带B．把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔C．启动电源，待打点计时器工作稳定后放开重物 D．使重物停靠在打点计时器附近，重物与纸带相连上述实验步骤的正确顺序是________。(2)图乙中标出的A、B、C、D、E中相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则计数点C对应的瞬时速度大小为vC＝________m/s(计算结果保留三位有效数字)。(3)根据实验记录的数据计算重物的加速度大小g＝_____m/s2(计算结果保留三位有效数字)。三、自由落体加速度1．重力加速度：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或重力加速度，通常用g表示。2．大小：在地球表面不同的地方，g的大小一般是________(选填“不同”或“相同”)的，g值随纬度的增大而逐渐________；g值随着高度的增加而逐渐减小。一般取值：g＝9.8m/s2或g＝________m/s2。3．方向：________________。(1)自由落体的加速度与纬度和高度有关。(　　)(2)自由落体的加速度方向竖直向下。(　　)(3)两极处的重力加速度小于赤道处的重力加速度。(　　)(4)同一地点，重的物体重力加速度大。(　　)四、自由落体运动规律的应用因为自由落体运动是匀变速直线运动，所以匀变速直线运动的一切公式、推论，如平均速度公式、位移差公式、初速度为零的匀变速直线运动的比例式，都适用于自由落体运动。仅需要将v0＝0、a＝g代入相关式子、x习惯性地写成h即可，请在表格中填写自由落体运动的规律。规律名称匀变速直线运动的规律自由落体运动的规律速度公式v＝v0＋at________位移公式x＝v0t＋at2________速度与位移的关系式v2－v02＝2ax________平均速度求位移公式x＝t________ 例2　从离地面500m的空中自由落下一个小球，取g＝10m/s2，不计空气阻力，求：(1)小球落到地面所用的时间及落地时的速度大小；________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)小球自开始下落计时，在第1s内的位移大小、最后1s内的位移大小。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例3　同学们利用如图所示方法估测反应时间。首先，甲同学捏住直尺上端，使直尺保持竖直状态，直尺零刻度线位于乙同学的两指之间。当乙看见甲放开直尺时，立即用手指捏直尺，若捏住位置的刻度读数为x，重力加速度为g，则乙同学的反应时间为______。(用x、g表示)基于上述原理，某同学用直尺制作测量反应时间的工具，若测量范围为0～0.4s，则所用直尺的长度至少为________cm(g取10m/s2)；若以相等时间间隔在该直尺的另一面标记出表示反应时间的刻度线，则每个时间间隔在直尺上对应的长度是________(选填“相等”或“不相等”)的。