自由落體運動物理教案

自由落體運動物理教案

　　在教學工作者開展教學活動前，時常需要編寫教案，教案是教學活動的依據，有著重要的地位。來參考自己需要的教案吧！下面是小編整理的自由落體運動物理教案，希望對大家有所幫助。

自由落體運動物理教案1

　　教學目標

　　知識目標

　　1、知道什么是自由落體運動。

　　2、知道什么是重力加速度，知道重力加速度的方向和通常的取值。

　　3、會應用相應的運動學公式解答有關自由落體運動的問題。

　　能力目標

　　調動學生積極參與討論的興趣，培養邏輯思維能力及表述。

　　教學建議

　　教材分析

　　教材把自由落體運動作為初速度為零、加速度為的勻加速直線運動的特例來處理，沒有另外給出自由落體運動的公式，這體現了物理學從簡單問題入手，用理想化的方法處理實際問題的方法。研究自由落體運動時，給出了頻閃照相機的照片，但沒有作定量的詳細分析，只要求從圖上看出物體越落越快，物體作加速運動即可。教材為了簡便，援引伽利略的研究結果，直接給出了自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，重力加速度的講述，也比較適合學生的思維習慣，根據實驗在同一地點，從同一高度同時自由下落的物體，同時到達地面的事實。由知它們的加速度必相同，所以本節課的重點和關鍵是做好實驗和推理分析。

　　教法建議

　　可以按照教材安排的順序，在講解的同時，通過實驗，邊講邊議，如果學生條件許可，可采取討論式的教法。

　　教學設計示例

　　教學重點：認識自由落體運動是初速度為零、加速度為的勻變速直線運動，并能應用勻變速直線運動的規律解決自由落體運動的問題。

　　教學難點：自由落體運動中不同物體下落的加速度都為。

　　主要設計：

　　一、自由落體運動

　　[方案一]

　　1、思考與討論：

　　（1）重的物體下落得快？還是輕的物體下落得快？

　　（2）請舉出一重的物體下落快的實例？（演示一團棉花和一塊石頭下落的現象）

　　（3）請舉出一輕的物體下落快的實例？（演示一小粒石子和一大張紙片下落情況）

　　2、分析引導：

　　（1）上述實驗現象是因為有空氣阻力存在使現象變得復雜，（教師指出）

　　（2）演示：把紙片團成一個小紙團，再讓它和小石子同時下落的現象。

　　（3）提問：如果沒有空氣阻力，只在重力作用下輕重不同的物體下落快慢如何？

　　（4）演示：按教材要求做“牛頓管”實驗。

　　3、分析與小結：

　　（1）分析“牛頓管”實驗的特點，引出自由落體運動的定義。

　　（2）展示課件“自由落體運動的頻閃效果”

　　（3）分析頻閃效果，分析出自由落體運動是加速運動，進而指出，自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。

　　[方案二]

　　1、教師提出我們要研究一種見得非常多的物體運動，即物體下落的運動，問學生：重的物體下落快還是輕的物體下落的快？

　　2、啟發學生回想所見過物體的下落運動，有沒有輕的物體下落快的現象？引導學生對觀察到的物體下落現象總結為“有時重的物體下落快、有時輕的物體下落快”（配合演示）

　　3、提問：怎樣從理論上說明重的物體比輕的物體下落快是不對的？讓學生看教材30頁有關伽利略的推理，認識到從“重的物體下落快”會導出矛盾的結論。

　　4、提問：為什么有時重的物體下落快？有時輕的物體下落快？可通過前面的演示啟發學生想到：空氣阻力的作用使得物體下落問題變得復雜。

　　5、教師問：我們應該怎樣研究物體的下落運動？引導學生想到研究問題應從簡單到復雜，因此應首先研究沒有空氣阻力時物體的下落情況。指出可根據實驗來研究。

　　6、演示：“牛頓管實驗”讓學生得出結論：沒有空氣阻力，只有重力作用時，輕重不同的物體下落快慢相同。

　　7、教師小結：物體只在重力作用下從靜止下落的運動叫自由落體運動，輕重不同的物體自由下落快慢相同。

　　8、展示課件“自由落體運動的頻閃效果”，總結特點：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。

　　二、自由落體加速度：

　　1、分析引導：在同一地點，從同一高度同時下落的物體，下落到同一位置時（這個位置是任意的）所用時間總是相同的。可知：這些初速度為零的勻加速運動，在相同時間里發生了相等的位移，由知，它們的加速度必相同。

　　2、讓學生看書，記住重力加速度的方向，了解一些地區的重力加速度的數值。

　　3、讓學生根據勻變速運動的公式，推導出自由落體運動的公式：

　　若學生基礎較好，可根據自由落體頻閃照片，用分析紙帶的方法粗算一下自由落體加速度。

　　探究活動

　　滴水法測重力加速度的過程是這樣的，讓水龍頭的水一滴一滴的滴在其正方的盤子里，調整水龍頭，讓前一滴水滴到盤子時后一滴恰好離開水龍頭，測出幾滴水落到盤中的總時間t，用刻度尺量出水龍頭到盤子的高度差h，即可算出重力加速度。請思考：為什么不只測出一滴水下落的時間即開始計算？按前面給的方法測出一個水滴下落時間還是？為什么？重力加速度的表達式是什么？實際做一做，計算一下，當地的重力加速度。

自由落體運動物理教案2

　　【教學目的】：

　　1、通過觀察現象，了解分析物理規律的方法。

　　2、理解什么是自由落體運動，知道它是初速度為零的勻加速直線運動。

　　3、理解什么是自由落體加速度，知道它的方向，知道在地球的不同地方，重力加速度大小不同。

　　4、掌握自由落體運動的規律。

　　【器材及方法】：

　　1、器材：兩張大小不同的小紙片；粉筆頭；乒乓球；一個小鉤碼；牛頓管

　　2、方法：通過小實驗和邏輯推理啟發式教學。

　　【重點與難點】：

　　不同物體下落的加速度都是重力加速度。

　　【教學過程】：

　　一、什么是自由落體運動。

　　如圖：一個物體離地h高處，當把細繩剪斷，物體就在重力的作用下沿著豎直方向下落，這種運動即為自由落體。問題：不同的物體下落的快慢是否相同呢？

　　實驗討論1、一張小紙片和一支粉筆頭同時從同高處下落，哪個先落地？（動手做）

　　現象：粉筆先落地。感覺：重的物體先落地。

　　實驗討論2、一個乒乓球和一個鉤碼同時從同高處下落，誰先落地？

　　現象：鉤碼先落地。感覺：重的物體先落地。

　　實驗討論3、把小紙片揉成團再重做實驗討論2。

　　現象：兩者差不多同時落地。

　　問題：物體下落的快慢是否由物體的重量有關？

　　首先我們來用一種巧妙的推理方法來進行推理：（討論）

　　1、假設一塊大石頭的下落比一塊小石頭下落快。

　　2、而兩塊石頭的總重量最大，它們整體下落的速度與大石頭、小石頭下落的速度相比應如何？（答：整體下落速度最快）。

　　3、而如把兩塊石頭拴在一起時，下落快的會被下落慢的拖著而減慢；下落慢的會被下落快的拖著而加快，結果如何？（答：兩塊石頭的整體下落的速度應小于大石頭的速度，而大于小石頭的速度。）

　　4、這與重的物體先落地的結論矛盾。實驗：用牛頓管做實驗，大家看到：真空管內的形狀質量都不同的金屬片、小張片當管直立過來時，它們同時到過管底。

　　結論：說明它們下落的一樣快。物體下落的快慢與它的重量無關！我們不能僅用生活中的感知去推究物理規律，而應深刻分析，抓隹矛盾的主要方面，由實驗總結出本質的東西，得出物理規律。為什么會有這種結果呢？我們來看看自由落體運動的特點：

　　二、自由落體運動的特點：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動。

　　1、條件：

　　①、物體只受重力作用；

　　②、從靜止開始下落。

　　2、運動性質：它是一種初速度為零的勻速直線運動。

　　3、運動規律：因為物體只受重力，據有：如果在相同地區，不同的物體的重力加速度都相同，則它們的運動速度和從同高度下落至地面的時間都相同，與物體的質量無關。

　　那么，不同的物體的重力加速度是否相同呢？

　　三、重力加速度。

　　1、重力加速度：物體只在重力作用下，自由下落的加速度。

　　2、實驗：測重力加速度的方法。課本第51頁圖2—24中是一個小球從某高度自由下落時用頻閃照相機（每隔相同時間照一張相片）從小球正面拍攝的，圖中的多個小球是同一個小球在不同時刻的位置疊加的結果，從圖中可讀出相鄰的時間里小球發生的位移。根據（T為頻閃照相機的拍攝時間），即可求出重力加速度。

　　3、根據用不同的小球重復實驗表明：同一地區，不同物體的重力加速度相同。

　　4、不同地區（緯度不同）物體的重力加速度略有不同。從書中表中可知：

　　①同一緯度地區重力加速度相同。

　　②緯度越高重力加速度越大。

　　③通常計算中，重力加速度取，粗略計算中取。

　　四、總結。

　　1、自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。

　　2、不同物體的重力加速度在同地區相同，不同地區重力加速度與緯度有關。

　　3、自由落體運動的規律是，凡是初速度為零的勻加速直線運動的推論也適用于自由落體運動。

　　練習：

　　1、想測出一幢樓的高度，你用所學過的知識設計測量方案。

　　2、一個物體從塔頂自由下落，在到達地面前最后1秒內的位移是整個位移的9/25，求塔高。

　　3、求一個物體自由下落，從下落時起，第隔1秒鐘物體下落的高度之比。

自由落體運動物理教案3

　　一、教學目標

　　1、知識與技能

　　(1)認識自由落體運動，知道影響物體下落快慢的因素，理解自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。

　　(2)能用打點計時器或其他實驗儀器得到相關的運動軌跡并能自主進行分析。

　　(3)知道什么是自由落體的加速度，知道它的方向，了解在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。

　　(4)掌握如何從勻變速直線運動的規律推出自由落體運動規律，并能夠運用自由落體規律解決實際問題。

　　(5)初步了解探索自然規律的科學方法，重點培養學生的實驗能力和推理能力。

　　2、過程與方法

　　(1)會根據現象進行合理假設與猜想的探究方法。

　　(2)會利用實驗數據分析并能歸納總結出物理規律的方法。

　　3、情感態度與價值觀

　　(1)通過指導學生探究，調動學生積極參與討論，培養學生學習物理的濃厚興趣。

　　(2)滲透物理方法的教育，在研究物理規律的過程中抽象出一種物理模型──自由落體。

　　(3)培養學生的團結合作精神和協作意識，敢于積極探索并能提出與別人不同的見解。

　　二、教學重難點

　　重點：1.自由落體運動的概念及探究自由落體運動的過程。

　　2.掌握自由落體運動的規律，并能運用其解決實際問題。

　　難點：理解并運用自由落體運動的條件及規律解決實際問題。

　　三、教學過程

　　1、新課導入

　　這一環節采用游戲導入，教師在課前需要設計制作好“測反應時間尺”(在一約50cm長的尺有刻度的一面標上自由下落對應長度所用的時間)。

　　師：一般情況下，刻度尺是用來測量什么物理量的?

　　生：測量物體長度的!

　　師：大家看到我手里的這把尺子了沒有?我這把尺子跟普通尺子是不一樣，有特殊的功能，它可以測量出你的反應時間。不信?我請幾位同學上來試試。

　　找幾名同學上來做這個實驗。可通過比比誰的反應時間短來調動學生的積極性。

　　師：相信大家一定非常想知道這把尺為什么能測出人的反應時間呢?是根據什么原理呢?我可以告訴大家，尺子測時間的原理就是利用尺子下落過程中的運動特點制成的。而我們今天要研究的就是尺子下落這樣的運動。

　　師：像尺子下落這樣的運動是一種常見的運動。掛在線上的重物，如果把線剪斷，它就在重力的作用下，沿著豎直方向下落。從手中釋放的石塊，在重力的作用下也沿著豎直方向下落。

　　師：不同的物體下落快慢是否一樣呢?物體下落的快慢由哪些量決定?請大家結合日常生活經驗回答問題。

　　生：不同物體下落快慢應該是不一樣的，下落快慢應該是由質量決定，質量大的下落快，質量小的下落快慢。

　　師：這位同學回答得對不對呢?大家看我來做幾個實驗。

　　演示實驗

　　(1)將一張紙和一張金屬片在同一高度同時釋放，結果金屬片先著地。教師不發表意見，繼續做實驗。分別將實驗內容和實驗結果板書在黑板上。

　　(2)將剛才的紙片緊緊捏成一團，再次與硬幣同時釋放，結果兩者幾乎同時落地。

　　(3)將兩個完全一樣的紙片，一個捏成團，一個平展，則紙團下落快。

　　師：物體下落快慢是由質量決定嗎?

　　生：不是的!

　　師：為什么這樣說?

　　生：第2個實驗和第三實驗都說明了這個問題，特別是第3個問題，質量一樣卻下落有快慢之分。

　　師：那你現在覺得物體下落快慢由什么因素決定呢?

　　生：我想應該是空氣阻力。

　　猜想

　　師：如果影響物體下落快慢的因素是空氣阻力，那么在沒有空氣阻力，物體的下落快慢應該是一樣的，這種猜想是不是正確呢?我們來做一個實驗驗證一下。

　　驗證—牛頓管實驗

　　師：剛才的實驗現象驗證了我們的猜想，在沒有空氣阻力即物體只受重力的情況下，所有物體由靜止下落的快慢是一樣的。

　　師： 1971年美國阿波羅15號宇航員在月球表面將錘子和羽毛同時釋放，它們同時落在月球表面，這是通過電視轉播過的。

　　2、新授環節

　　(1)自由落體運動

　　師：物體若在沒有空氣阻力的情況下由靜止下落，它的受力情況有什么特點?

　　生：沒有空氣阻力，則物體只受重力。

　　師：很好!物理學中把這種只受重力作用，由靜止開始下落的運動叫做自由落體運動。

　　自由落體運動：在只受重力的情況下，由靜止開始下落的運動。

　　師：我們日常生活中見到的落體運動是自由落體運動嗎?比如開始測反應時間的尺子的下落運動是自由落體運動嗎?

　　生：肯定不是，因為在地球表面大氣層內，沒有空氣的情況是不存在的。

　　師：說得很好!在我們的日常生活環境下，自由落體運動是不存在的，只是一種理想運動模型。但利用忽略次要因素，抓住主要因素的物理研究方法，我們可以把日常生活中一些空氣阻力影響不大的落體運動近似看作自由落體運動。什么樣才叫做阻力影響不大，就是阻力跟重力相比可以忽略。

　　近似條件：一般情況下，密度較大實心物體的下落都可以近似看成自由落體運動。

　　(2)自由落體運動的運動規律

　　師：做自由落體運動的物體的運動規律是什么呢?速度隨時間是如何變化的?位移隨時間又是如何變化的，我們該如何來研究它的運動規律呢?

　　生：利用打點計時器。先選擇一個物體，這個物體必須密度大，實心，體積不要太大，這樣的話就可以把這個物體由靜止開始下落的運動近似看成自由落體運動。接著用打點計時器來研究物體的運動規律。

　　師：請同學們自己設計并進行實驗，將紙帶的處理結果告訴我。

　　學生設計、操作并處理實驗結果

　　總結分析運動規律

　　師：實驗結論是什么?

　　生：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。

　　師：如何得出這個結論?

　　生：根據實驗得到的紙帶，我猜想它是勻加速運動。于是我用勻變速直線運動的運動規律

　　來驗證紙帶，結果證明自由落體運動是勻變速直線運動。

　　師：回答得非常正確!自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，這個結論我們要牢記。

　　師：那再計算一下自由落體的加速度大小是多少?方向如何?

　　生：我所算得的結果在9.4左右，方向是豎直向下，因為物體是豎直向下勻加速的，所以加速度方向應該與速度方向相同，豎直向下。

　　師：其他同學的結果呢?

　　生：我的也差不多。

　　關鍵點提問

　　師：大家用的是質量不同的重錘做的實驗，為什么求出來的加速度結果差不多呢?

　　生：雖然重錘質量不同，但由于空氣阻力影響較小，均可以近似成自由落體運動，而我們已經知道：所有物體做自由落體運動的運動情況是完全一樣的。所以測出來的結果差不多是符合事實的。

　　總結歸納重力加速度

　　師：同學們剛才測量計算出來的自由落體加速度又叫做重力加速度，用g表示。精確的實驗發現，在地球上不同的地方，g的大小是不同的：1、緯度越高，g越來越大;2、同一緯度，高度越大，g越小。一般的計算中可以取9.8m/s2或10m/s2，如果沒有特殊說明，都按9.8m/s2計算。

　　3、鞏固練習

　　例1、下列說法正確的是(BD)

　　A. 物體從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動

　　B. 物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動

　　C. 從靜止開始下落的鋼球受到空氣阻力作用，不能看成自由落體運動。

　　D. 從靜止開始下落的鋼球受到空氣阻力作用，因為阻力與重力相比可以忽略，所以能看成自由落體運動。

　　例2、下列說法不正確的是(A)

　　A. g是標量，有大小無方向。

　　B. 地面不同地方g不同，但相差不大。

　　C. 在同一地點，一切物體的自由落體加速度一樣。

　　D. 在地面同一地方，高度越高，g越小。

　　例3、AB兩物體質量之比是1：2，體積之比是4：1，同時從同一高度自由落下，求下落的時間之比，下落過程中加速度之比。

　　解：因為都是自由落體運動，高度一樣，所以下落時間一樣，1：1;下落過程加速度也一樣都是g，1:1

　　例4、質量為2kg的小球從離地面80m空中自由落下，g=10m/s2，求

　　1、經過多長時間落地?

　　2、第一秒和最后一秒的位移。

自由落體運動物理教案4

　　教學目標：

　　1、理解什么是自由落體運動，知道它是初速度為零的勻加速直線運動。

　　2、知道什么是自由落體的加速度，知道它的方向，知道在地球的不同地方，重力加速度大小不同。

　　3、掌握自由落體運動的規律。

　　教學重點

　　掌握自由落體運動的規律

　　教學難點

　　通過實驗得出自由落體運動的規律

　　教學方法

　　實驗現象＋合力推理＋實驗驗證

　　教學用具

　　用薄紙糊一紙袋、兩小鋼球、抽氣機、牛頓管、有關知識的投影片

　　課時安排

　　1課時

　　教學步驟

　　一、導入新課

　　1、復習：什么是勻變速直線運動，其速度公式、位移公式分別是什么？

　　2、導入：同學們，我們通常有這樣的生活經驗：重的物體比輕的物體落得快，物體下落的速度到底與物體的質量有沒有關系呢？我們這節課就來研究這個問題。

　　二、新課教學

　　演示實驗：讓一個紙袋與小鋼球同時自由下落，可看到什么現象？

　　學生：鋼球落得快。

　　老師：對，這就是我們的生活經驗，這也是公元前希臘的哲學家亞里斯多德的觀點。這個觀點使人們在錯誤的結論下走的多年。同學們聽說過伽利略的兩個鐵球同時落地的故事嗎？伽利略做過大量的由靜止下落的實驗，并且還用歸謬法、數學圖利都證明了亞里斯多德的觀點是錯誤的。同學下去看課后閱讀材料，伽利略為了證明亞里斯多德觀點的錯誤，他就拿了一個質量是另一個質量10倍的鐵球站在比薩斜塔上，使兩鐵球同時下落，結果兩鐵球幾乎同時落地。

　　且再看實驗：把剛才的紙袋揉成團，和小鋼球由靜止同時下落，同學再觀察：

　　學生：幾乎同時落地。

　　師：同一個紙袋，為什么形狀不一樣，其下落時間就不一樣呢？

　　學生：這是因為空氣的阻力的影響。把紙袋揉成團，所受空氣的阻力要比紙袋所受空氣的阻力小得多，所以與小鋼球幾乎同時落地。

　　老師：如果真的把質量、形狀不同的物體放在真空中，從同一高度自由下落，和伽利略的結論一樣嗎？

　　演示：把事先抽成真空（空氣相當稀薄）的牛頓管拿出來，讓牛頓管中的硬幣、雞毛、紙片、粉筆頭從靜止一起下落。

　　學生：同時落下。

　　演示：把小鋼球裝進紙袋，與另一個小鋼球同時下落。

　　現象：同時落地。

　　老師：這就是自由落體運動。同學們根據這些過程、結論，給其下一個定義。

　　學生回答：

　　在真空中物體只受重力，或者在空氣中，物體所受空氣阻力很小，和物體重力相比可忽略的條件下，物體從靜止豎直下落。

　　1、自由落體運動

　　板書：自由落體運動：物體只在重力的作用下從靜止開始下落的.運動。

　　2、自由落體運動的加速度

　　距我們三百多年前的伽利略經過大量的實驗、嚴密的數學推理、得出：自由落是初速度為零的勻加速直線運動。

　　后來人們采用先進的實驗手段測得：一切物體的自由落體的加速度都相同，這個加速度叫重力加速度，用g表示

　　同學們請閱讀材料p37頁內容，能得到什么知識？

　　總結：地球上不同的緯度、g值不同。其方向為豎直向下。通常的計算，g值取9.8m/s2，粗略計算：g=10m/s2

　　3、自由落體運動的規律

　　因為自由落體運動是初速度為零，加速度為g的勻加速直線運動，請同學們推出其速度公式，位移公式以及位移——速度公式。

　　學生推導得出：

　　（1）甲物體的質量是乙物體質量的2倍，甲從h米高處自由落下，乙從2h米高處與甲同時自由下落，下面說法中正確的是：

　　a：兩物體下落過程中，同一時刻甲的速度比乙的速度大。

　　b：下落過程中，下落1s末時，它們速度相同。

　　c：下落過程中，各自下落1m時，它們的速度相同。

　　d：下落過程中，甲的加速度比乙的大。

　　（2）做自由落體運動的物體第n秒通過的位移比第1秒內通過的位移多少米？g＝10

　　三、小結

　　這節課主要知道自由落體運動的條件；知道自由落體運動就是初速度為零的勻變速直線運動，推出了運動規律的三個公式，要求學生與以前學過的知識聯系起來，靈活地運用。

　　四、作業

　　1、p38 3、4 p43 10

　　五、板書設計：

自由落體運動物理教案5

　　一、教材分析

　　本節內容屬于《普通高中物理課程標準》中必修模一第二章《勻變速直線運動的研究》第五節《自由落體運動》的內容。自由落體運動是勻變速直線運動的一種具體情形。此前，學生已經學習了勻變速直線運動的規律，也學習了研究勻變速直線運動的基本方法，對本課的學習，實際上是引導學生利用已有知識解決生活實際中的問題。組織學生進行探究活動，既有利于鞏固所學的知識，培養學生解決實際問題、探求規律的能力，還能對學生進行科學方法和科學思想的教育。

　　二、目標

　　1、知識與能力

　　（1）理解自由落體運動，理解是重力加速度，

　　（2）掌握自由落體運動的規律，

　　（3）培養學生分析和綜合、推理和判斷等思維能力。

　　2、過程與方法

　　通過觀察輕重不同物體在真空中的下落過程，實際測量重物自由下落的加速度等探究活動，讓學生體會科學推理和科學實驗是揭示自然規律的重要方法和手段。

　　3、情感態度和世界觀

　　感受前人（亞里士多德）崇尚科學、勇于探索的人格魅力，培養學生嚴謹務實的科學態度。促進學生形成科學思想和正確的世界觀。

　　三、教學重點、難點

　　重點：不同物體自由下落有共同加速度g、做好實驗

　　難點：斜面實驗設計的巧妙性、實驗過程中科學猜想、數學推導、合理外推的體現

　　四、學情分析

　　在前面的教學中，學生已經初步掌握了平均速度、瞬時速度、加速度的概念，對自由落體運動也有過思考，接觸過亞里士多德的觀點和伽利略著名的比薩斜塔實驗，但未曾接觸勻變速直線運動和理想實驗的概念。

　　五、教學方法

　　實驗探究法、分析法、實驗歸納法、講授法、討論法。

　　六、課前準備

　　1、牛頓管、抽氣機；

　　2、10套：紙片、鐵架臺、鐵螺絲、鐵夾、鐵橫桿、紙帶夾、打點計時器（帶復寫紙片）、紙帶、重錘、海綿墊、接線板；長刻度尺。

自由落體運動物理教案6

　　一、自由落體運動

　　1.定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動.

　　思考：不同的物體，下落快慢是否相同?為什么物體在真空中下落的情況與在空氣中下落的情況不同?

　　在空氣中與在真空中的區別是，空氣中存在著空氣阻力.對于一些密度較小的物體，例如降落傘、羽毛、紙片等，在空氣中下落時，受到的空氣阻力影響較大;而一些密度較大的物體，如金屬球等，下落時，空氣阻力的影響就相對較小了.因此在空氣中下落時，它們的快慢就不同了.

　　在真空中，所有的物體都只受到重力，同時由靜止開始下落，都做自由落體運動，快慢相同.

　　2.不同物體的下落快慢與重力大小的關系

　　(1)有空氣阻力時，由于空氣阻力的影響，輕重不同的物體的下落快慢不同，往往是較重的物體下落得較快.

　　(2)若物體不受空氣阻力作用，盡管不同的物體質量和形狀不同，但它們下落的快慢相同.

　　3.自由落體運動的特點

　　(1)v0=0

　　(2)加速度恒定(a=g).

　　4.自由落體運動的性質：初速度為零的勻加速直線運動.

　　二、自由落體加速度

　　1.自由落體加速度又叫重力加速度，通常用g來表示.

　　2.自由落體加速度的方向總是豎直向下.

　　3.在同一地點，一切物體的自由落體加速度都相同.

　　4.在不同地理位置處的自由落體加速度一般不同.

　　規律：赤道上物體的重力加速度最小，南(北)極處重力加速度最大;物體所處地理位置的緯度越大，重力加速度越大.

　　三、自由落體運動的運動規律

　　因為自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動，所以勻變速直線運動的基本公式及其推論都適用于自由落體運動.

　　1.速度公式：v=gt

　　2.位移公式：h= gt2

　　3.位移速度關系式：v2=2gh

　　4.平均速度公式： =

　　5.推論：h=gT2

　　問題與探究

　　問題1 物體在真空中下落的情況與在空氣中下落的情況相同嗎?你有什么假設與猜想?

　　探究思路：物體在真空中下落時，只受重力作用，不再受到空氣阻力，此時物體的加速度較大，整個下落過程運動加快.在空氣中，物體不但受重力還受空氣阻力，二者方向相反，此時物體加速度較小，整個下落過程較慢些.

　　問題2 自由落體是一種理想化模型，請你結合實例談談什么情況下，可以將物體下落的運動看成是自由落體運動.

　　探究思路：回顧第一章質點的概念，談談我們在處理物理問題時，根據研究問題的性質和需要，如何抓住問題中的主要因素，忽略其次要因素，建立一種理想化的模型，使復雜的問題得到簡化，進一步理解這種重要的科學研究方法.

　　問題3 地球上的不同地點，物體做自由落體運動的加速度相同嗎?

　　探究思路：地球上不同的地點，同一物體所受的重力不同，產生的重力加速度也就不同.一般來講，越靠近兩極，物體做自由落體運動的加速度就越大;離赤道越近，加速度就越小.

　　典題與精析

　　例1 下列說法錯誤的是

　　A.從靜止開始下落的物體一定做自由落體運動

　　B.若空氣阻力不能忽略，則一定是重的物體下落得快

　　C.自由落體加速度的方向總是垂直向下

　　D.滿足速度跟時間成正比的下落運動一定是自由落體運動

　　精析：此題主要考查自由落體運動概念的理解，自由落體運動是指物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動.選項A沒有說明是什么樣的物體，所受空氣阻力能否忽略不得而知;選項C中自由落體加速度的方向應為豎直向下，初速度為零的勻加速直線運動的速度都與時間成正比，但不一定是自由落體運動.

　　答案：ABCD

　　例2 小明在一次大雨后，對自家屋頂滴下的水滴進行觀察，發現基本上每滴水下落的時間為1.5 s，他由此估計出自家房子的大概高度和水滴落地前瞬間的速度.你知道小明是怎樣估算的嗎?

　　精析：粗略估計時，將水滴下落看成是自由落體，g取10 m/s2，由落體運動的規律可求得.

　　答案：設水滴落地時的速度為vt，房子高度為h，則：

　　vt=gt=101.5 m/s=15 m/s

　　h= gt2= 101.52 m=11.25 m.

　　綠色通道：學習物理理論是為了指導實踐，所以在學習中要注重理論聯系實際.分析問題要從實際出發，各種因素是否對結果產生影響都應具體分析.

　　例3 一自由下落的物體最后1 s下落了25 m，則物體從多高處自由下落?(g取10 m/s2)

　　精析：本題中的物體做自由落體運動，加速度為g=10 N/kg，并且知道了物體最后1 s的位移為25 m，如果假設物體全程時間為t，全程的位移為s，該物體在前t-1 s的時間內位移就是s-25 m，由等式h= gt2和h-25= g(t-1)2就可解出h和t.

　　答案：設物體從h處下落，歷經的時間為t.則有：

　　h= gt2 ①

　　h-25= g(t-1)2 ②

　　由①②解得：h=45 m，t=3 s

　　所以，物體從離地45 m高處落下.

　　綠色通道：把物體的自由落體過程分成兩段，尋找等量關系，分別利用自由落體規律列方程，聯立求解.

　　自主廣場

　　基礎達標

　　1.在忽略空氣阻力的情況下，讓一輕一重的兩石塊從同一高度處同時自由下落，則

　　A.在落地前的任一時刻，兩石塊具有相同的速度、位移和加速度

　　B.重的石塊下落得快、輕的石塊下落得慢

　　C.兩石塊在下落過程中的平均速度相等

　　D.它們在第1 s、第2 s、第3 s內下落的高度之比為1∶3∶5

　　答案：ACD

　　2.甲、乙兩球從同一高度處相隔1 s先后自由下落，則在下落過程中

　　A.兩球速度差始終不變 B.兩球速度差越來越大

　　C.兩球距離始終不變 D.兩球距離越來越大

　　答案：AD

　　3.物體從某一高度自由落下，到達地面時的速度與在一半高度時的速度之比是

　　A. ∶2 B. ∶1

　　C.2∶1 D.4∶1

　　答案：B

　　4.從同一高度處，先后釋放兩個重物，甲釋放一段時間后，再釋放乙，則以乙為參考系，甲的運動形式是

　　A.自由落體運動 B.勻加速直線運動a

　　C.勻加速直線運動ag D.勻速直線運動

　　答案：D

　　5.A物體的質量是B物體質量的5倍，A從h高處，B從2h高處同時自由落下，在落地之前，以下說法正確的是

　　A.下落1 s末，它們的速度相同

　　B.各自下落1 m時，它們的速度相同

　　C.A的加速度大于B的加速度

　　D.下落過程中同一時刻，A的速度大于B的速度

　　答案：AB

　　6.從距離地面80 m的高空自由下落一個小球，若取g=10 m/s2，求小球落地前最后1 s內的位移.

　　答案：35 m

　　綜合發展

　　7.兩個物體用長L=9.8 m的細繩連接在一起，從同一高度以1 s的時間差先后自由下落，當繩子拉緊時，第二個物體下落的時間是多長?

　　答案：0.5 s

　　8.一只小球自屋檐自由下落，在t=0.2 s內通過高度為h=2 m的窗口，求窗口的頂端距屋檐多高?(取g=10 m/s2)

　　答案：2.28 m

　　9.如圖2-4-1所示，豎直懸掛一根長15 m的桿，在桿的下方距桿下端5 m處有一觀察點A，當桿自由下落時，從桿的下端經過A點起，試求桿全部通過A點所需的時間.

　　(g取10 m/s2)

　　圖2-4-1

　　答案：1 s

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