2019-2020学年物理高中人教版必修1学案：2.5 自由落体运动 .docx

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1、第二章匀变速直线运动的研究5自由落体运动学习目标1.理解自由落体运动的概念.2.确认自由落体运动是匀加速直线运动.3.理解重力加速度g.4.掌握自由落体运动的规律.5.会解决有关自由落体运动的问题.自主探究1.自由落体运动的特点:物体仅受作用,从开始下落的运动.2.自由落体加速度,也叫,通常用符号表示.自由落体加速度的方向.3.自由落体运动的实质是,速度公式:,位移公式:,速度与位移的关系式:.合作探究一、自由落体运动【实验探究】探究1:纸片和硬币同时下落的过程描述观察到的实验现象:.讨论实验现象产生的原因:.探究2:牛顿管实验描述观察到的实验现象:.讨论两根牛顿管中的现象不同的原因:.【归纳

2、总结】1.物体只在重力作用下从静止开始的下落运动叫.这种运动只有在的空间中才能发生;在有空气的空间中,如果空气阻力的作用,物体的下落也可以近似看做自由落体运动.2.物体做自由落体运动需要满足的两个条件:;.二、自由落体运动的规律1.实验器材:打点计时器、低压交流电源、重物、铁架台、铁夹子、纸带、复写纸片、导线等.2.实验步骤(1)按图所示的装置,将重物与穿过打点计时器的纸带相连接,用手提着纸带,使重物打点计时器.(2)接通电源,松开纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打出一系列的点.(3)取下纸带,在纸带上从第一个点开始每隔五个点依次标上0,1,2,3,(4)用刻度尺分别测定从0到1,1

3、到2,2到3,的位移x1,x2,x3,(5)分析运动性质并求加速度.3.分析实验结果,明确自由落体的运动性质为.三、自由落体加速度1.定义:在同一地点,一切物体下落的加速度都,这个加速度叫做,也叫,通常用g表示.2.方向:自由落体加速度的方向.3.阅读课本P44内容,分析表中数据,地球表面重力加速度的大小规律:.4.通常情况下,g取,粗略计算时g取.课堂检测1.小鹏摇动苹果树,一个苹果和一片树叶在同一高度同时静止下落,发现苹果先落地,下面说法正确的是()A.苹果和树叶都是自由落体运动B.苹果和树叶的运动都不能看作自由落体运动C.苹果的运动可以看作是自由落体运动,树叶的运动则不能看作自由落体运动

4、D.假如地球上没有空气,则苹果和树叶会同时落地2.做自由落体运动的物体运动的时间取决于()A.物体的重力B.物体下落的高度C.物体的速度D.物体的加速度3.唐代诗人李白用“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”描述了庐山瀑布的美景.不计空气阻力,以三尺为1m,可估算出水落到地面的速度为()A.100m/sB.141m/sC.200m/sD.1000m/s4.跳伞运动员以5m/s的速度竖直匀速降落,在离地面h=10m的地方掉了一粒扣子,跳伞运动员比扣子晚着陆的时间为(扣子受到的空气阻力可忽略,g取10m/s2)()A.2sB.2sC.1sD.(2-2)s5.一个小石子从离地某一高度处由静止自由落下,某

5、摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹AB(照片与实物按11的比例冲洗).该爱好者用直尺量出轨迹的长度,如图所示,已知曝光时间为11000s,则小石子出发点离A点距离约为()A.6.5mB.10mC.20mD.45m6.物体自楼顶处自由落下(不计空气阻力),落到地面的速度为v.在此过程中,物体从楼顶落到楼高一半处所经历的时间为()A.v2B.v2gC.2v2gD.(2-2)v2g7.如图所示,甲、乙、丙、丁是以时间为横轴的自由落体运动的图象,下列说法正确的是()A.甲是at图象B.乙是vt图象C.丙是ht图象D.丁是at图象8.跳伞运动员做低空跳伞表演,当直升机悬停在离地面224m高时,运动员离

6、开飞机做自由落体运动.运动一段时间后,打开降落伞,展伞后运动员以12.5m/s2的加速度匀减速下降.为了保证运动员的安全,要求运动员落地速度最大不得超过5m/s,g取10m/s2.试求:(1)运动员展伞时,离地面的高度至少为多少?(2)上述过程运动员在空中运动的时间为多少?9.从足够高处先后让两个钢球自由下落,两球间用长为9.8m的细绳连接.第一个球下落1s后第二个球开始下落.不计空气阻力及绳的质量,试求在第二个球开始下落后多长时间,连接两球的细绳刚好被拉直.(g取9.8m/s2)参考答案自主探究1.重力静止2.重力加速度g竖直向下3.初速度为0的匀加速直线运动v=gth=12gt2v2=2g

7、h合作探究一、自由落体运动【实验探究】硬币比纸片下落快空气阻力对纸片的影响比较大管中物体在抽走空气以前下落情况不相同,在抽走空气后下落情况差不多空气阻力对物体的下落快慢有影响【归纳总结】1.自由落体运动没有空气比较小2.只受到重力从静止释放二、自由落体运动的规律2.靠近3.初速度为0的匀加速直线运动三、自由落体加速度1.相同自由落体加速度重力加速度2.竖直向下3.随着纬度的增大而增大,随着高度的增大而减小4.9.8m/s210 m/s2课堂检测1.CD解析:自由落体运动是初速度为零,只在重力作用下的运动,当阻力远远小于重力时,阻力对运动影响可以忽略,这样的运动可看作自由落体运动,否则不可以.2

8、.B解析:由位移时间关系式h=12gt2,得t=2hg,所以做自由落体运动的物体运动的时间由下落的高度决定.3.B解析:把瀑布的下落看成自由落体运动,“三千尺”换算成1000m,g取10m/s2,由速度与位移的关系得v=2gh=2101000m/s=141m/s.4.C解析:跳伞运动员下落10m所用的时间t1=hv=105s=2s,设扣子的下落时间为t2,则h=vt2+12gt22,解得t2=1s,所以跳伞员比扣子晚着陆的时间为t=t1-t2=1s.5.C解析:由题图可知轨迹AB的长度h=2cm.设小石子在A点时的速度为v1,则在B点时的速度v2=v1+gt,由v22-v12=2gh可得v12

9、0m/s.设小石子出发点离A点距离为h1,则v12=2gh1,解得h1=20m.6.C解析:设楼顶到地面的距离为h,下落楼房一半高度所用时间为t,由自由落体的运动规律v2=2gh及h2=12gt2,可求得t=2v2g.7.BCD解析:自由落体运动的加速度等于重力加速度,为一恒量,故甲不是at图象,丁为at图象,选项A错误,选项D正确;由公式v=gt知做自由落体运动的物体的速度与时间成正比,选项B正确;由h=12gt2知自由落体的ht图线为抛物线,选项C正确.8.解析:(1)设展伞时,运动员离地高度为h,速度为v0,落地速度为v=5m/s,以竖直向下为正方向,h0=224m,a=-12.5m/s2,由运动学公式有v2-v02=2ah,又v0=2g(h0-h),代入数据解得h=99m.(2)由h0-h=12gt12,得做自由落体运动的时间t1=5s;展伞后运动员做匀减速运动,由v=v0+at2,v0=2g(h0-h),得展伞后运动的时间t2=3.6s,因此运动员在空中运动的时间为t=t1+t2=8.6s.答案:(1)99m(2)8.6s9.解析:设第二个球开始下落后经时间t连接两球的细绳刚好被拉直对第一个球:h1=12g(t+t)2对第二个球:h2=12gt2细绳刚好被拉直时有:h1=h2+L由以上三式解得:t=0.5s.答案:0.5s