2.4 自由落体运动 学案(含答案)
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1、4 4 自由落体运动自由落体运动 学科素养与目标要求 物理观念: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.2.掌握自由落体加速度 科学思维:能够运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题 科学探究: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量自由落体加速度 一、自由落体运动 1轻重不同的物体下落快慢的研究 现实生活中人们看到物体下落快慢不同是由于空气阻力的影响,如果没有空气阻力,所有物 体下落的快慢都一样 2自由落体运动 (1)定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动 (2)物体的下落可看作自由落体运动的条件:空气阻力的作用比较小,可以忽略
2、二、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相同, 这个加速度叫作自由落体加速度, 也叫作重力加速度,通常用 g 表示 2方向:竖直向下 3大小 (1)在地球表面不同的地方,g 的大小一般是不同的(选填“不同”或“相同”),g 值随纬度的 增大而逐渐增大 (2)一般取值:g9.8 m/s2或 g10 m/s2. 三、自由落体运动的规律 1自由落体运动的性质: 自由落体运动是初速度为 0 的匀加速直线运动 2匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动 3自由落体的速度、位移与时间的关系式:vgt,x1 2gt 2. 1判断下列说法的正误 (1)重的物体总是比
3、轻的物体下落得快( ) (2)在空气中由静止释放的物体都做自由落体运动( ) (3)物体只在重力作用下的运动是自由落体运动( ) (4)自由落体加速度的方向垂直地面向下( ) 2质量为 2m 的物体 A 从高 h 处自由下落,质量为 m 的物体 B 从高1 4h 处自由下落,不计空 气阻力,则 A、B 两物体下落的加速度之比为 ;下落时间之比为 tAtB ; 落地前瞬间的速度之比 vAvB . 答案 11 21 21 一、自由落体运动与自由落体加速度 1自由落体运动 (1)自由落体运动实质上是初速度 v00、加速度 ag 的匀加速直线运动,是匀变速直线运动 的一个特例 (2)自由落体是一种理想
4、化模型,这种模型忽略了次要因素空气阻力,突出了主要因素 重力实际上,物体下落时由于受空气阻力的作用,并不做自由落体运动 (3)运动图像:自由落体运动的 vt 图像(如图 1)是一条过原点的倾斜直线,斜率 kg. 图 1 2自由落体加速度(重力加速度) (1)方向:总是竖直向下,但不一定垂直地面; (2)大小:在同一地点,重力加速度都相同 地球上纬度不同的地点重力加速度不同,其大小随纬度的增加而增大,赤道上最小,两极 处最大,但各处的重力加速度都接近 9.8 m/s2,一般计算中 g 取 9.8 m/s2或 10 m/s2. (多选)下列说法正确的是( ) A初速度为零、竖直向下的匀加速直线运动
5、是自由落体运动 B仅在重力作用下的运动叫作自由落体运动 C物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫作自由落体运动 D当空气阻力可以忽略不计时,物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动 答案 CD 解析 自由落体运动是物体只在重力作用下由静止开始下落的运动,选项 A、B 错误,C 正 确当空气阻力比较小,可以忽略不计时,物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体 运动,选项 D 正确 二、自由落体运动的规律 1自由落体运动的基本公式 匀变速直线运动规律 特例 自由落体运动规律 vv0at xv0t1 2at 2 v2v022ax v00 ag vgt h1 2gt 2 v22gh 2匀变速
6、直线运动的一切推论公式,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 (2019 永安一中月考)从离地面 500 m 处自由落下一个小球,不计空气阻力,取 g 10 m/s2,求: (1)小球落到地面需要的时间; (2)开始下落后第 1 s 内的位移大小和最后 1 s 内的位移大小; (3)下落时间为总时间一半时的位移大小 答案 (1)10 s (2)5 m 95 m (3)125 m 解析 (1)小球做自由落体运动,根据 h1 2gt 2可得 t 2h g 2500 10 s10 s. (2)第 1 s 内的位移 h11 2gt1 21 2101 2
7、 m5 m 前 9 s 内的位移 h91 2gt9 21 2109 2 m405 m 最后 1 s 内的位移 hhh9500 m405 m95 m. (3)tt 25 s 位移 h51 2gt 21 2105 2 m125 m. 如图 2 所示,一滴雨滴从离地面 20 m 高的楼房屋檐自由下落,下落途中用 t0.2 s 的时间通过一个窗口,窗口的高度为 2 m,g 取 10 m/s2,不计空气阻力,问: 图 2 (1)雨滴落地时的速度大小; (2)雨滴落地前最后 1 s 内的位移大小; (3)屋檐离窗的上边框有多高? 答案 (1)20 m/s (2)15 m (3)4.05 m 解析 (1)设
8、雨滴自由下落时间为 t,根据自由落体运动公式 h1 2gt 2得 t2 s. 则雨滴落地时的速度 vgt20 m/s. (2)雨滴在第 1 s 内的位移为 h11 2gt1 25 m 则雨滴落地前最后 1 s 内的位移大小为 h2hh115 m. (3)由题意知窗口的高度为 h32 m,设屋檐距窗的上边框 h0,雨滴从屋檐运动到窗的上边框 时间为 t0,则 h01 2gt0 2. 又 h0h31 2g(t0t) 2 联立解得 h04.05 m. 三、自由落体运动的实验探究 1实验器材 打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台、几个质量不同的重物、夹子、交流电源、毫 米刻度尺 2探究过程 (1)
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