《【堂堂清】2022-2023学年高一物理同步易混易错（人教版2019必修第一册）》2.4自由落体运动（原卷版） (2)

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第 二 章 匀变速直线 运动的 规律
第四节 自由落体运动
[核心素养·明目标]
核心素养 学习目标
物理观念
(1)理解自由落体运动和物体做自由落体运动的条件。
(2)理解自由落体运动的加速度，知道其大小及方向
科学思维
(1)掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动的规律，并能够运
用规律解决实际问题。
(2)体会从一般到特殊的科学研究方法。
科学探究
(1)培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力。
(2)引导学生养成进行简单物理研究的习惯，引导学生根据现象进行合理假
设和猜想的探究方法。
(3)引导学生学会分析数据，归纳总结自由落体运动加速度 g随纬度变化的
规律，并体会数学极限思想的进一步运用。
科学态度与责任 (1)通过实验培养学生独立思考的能力，激发学生的探索和创新意识。
(2)培养学生的逻辑推理能力，实事求是的科学态度，团多合作的精神。
知识点一　　自由落体运动
1．亚里士多德的观点：物体下落的快慢跟它的轻重有关，轻的物体下落的快，重的物体下落得快。
2．伽利略的研究
(1)归谬：伽利略从亚里士多德的论断出发，通过逻辑推理，否定了他的论断。
(2)猜想：重的物体与轻的物体应该下落得同样快。
(3)实验验证：两个铁球同时着地。
(4)教学中实验演示，牛顿管实验（空气管和真空管对比试验），得出结论：在不考虑空气阻力影
响的情况下，所有物体下落快慢相同，这就是我们将要研究的自由落体运动。
3．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)条件
(3)实际运动：物体下落时由于受空气阻力的作用，物体的下落不是自由落体运动；只有当空气阻
力比较小，可以忽略时，物体的下落可以近似看作自由落体运动。
(4)自由落体运动的性质：是初速度
v
0＝0、加速度 a＝
g
的匀加速直线运动（学生可以通过打点计
时器对重物自由下落的规律进行探究，通过纸带分析得出结论）。
(5)自由落体运动的
vt
图像：是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，斜率
k
＝
g
。
知识点二　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．方向总是竖直向下（重力加速度的方向与当地重力的方向相同，是竖直向下的，不能说是垂直
向下的，也不能说指向地心）。
3．大小：在地球上不同的地方，
g
的大小是不同的。一般的计算中，
g
取 9.8 m/s2，近似计算时，
g
取10 m/s2。在同一地点，重力加速度都相同。不同位置，大小与在地球上的纬度、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，但差别不是很大。
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。但在不太高时，可认
为重力加速度的大小不变
知识点三　自由落体运动的规律
1.自由落体运动规律推到（温故知新）
匀变速直线运动规律――→自由落体运动规律
――→
2．自由落体是特殊的匀变速直线运动，故匀变速直线运动的基本公式及其推论（如①平均速度公
式、②中间位置的瞬时速度公式、③逐差相等公式、④初速度为零的匀加速直线运动的比例式等）
都适用于自由落体运动。
3．自由落体运动的运动时间由下落的高度决定。
知识点三　自由落体加速度的测定
1．实验设计：
利用频闪照片，或利用打点计时器能够把做自由落体运动的物体和相应的时刻记录下来。根据对匀
变速直线运动的研究，测量物体下落的加速度，进而研究自由落体运动是否是匀加速直线运动，以
证实猜想。
2.实验方法：
(1)打点计时器法：
①实验装置如图所示。打点计时器固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过打点计时器。
用夹子夹住纸带，启动打点计时器，松开夹子后重物自由下落，选择打出清晰点迹的纸带。
②对纸带上计数点间的距离 h 进行测量，利用 g＝求出重力加速度。
(1)为尽量减小空气阻力的影响，重物应选密度大的，如铁锤等。
(2)打点计时器应竖直固定好。
(3)重物应靠近打点计时器释放，且要先打开打点计时器的电源再释放重物。
(4)改变重物的质量，重复打出几条纸带。
(5)选点迹清晰且 1、2 两点间距离小于或接近 2 mm 的纸带分析探究。
(2)频闪照相法：频闪照相机可以每间隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机可追踪记录做自由
落体运动的物体的位置，根据 Δx 是否为恒量，可判断自由落体运动是否为匀变速直线运动。根据
匀变速直线运动的推论 Δx＝aT2可求出重力加速度 g＝。由 g＝也可求出重力加速度 g。
(3)滴水法：
①如图所示，让水滴自水龙头滴下，在水龙头正下方放一个盘，调节水龙头，让水一滴一滴地滴下，
并调节使第一滴水碰到盘的瞬间，第二滴水正好从水龙头开始下落，并且能依次持续下去。
②用刻度尺测出水龙头距盘面的高度h。
③ 测出每滴水下落的时间 T，其方法是：当听到某一滴水滴落在盘上的同时，开启停表开始计时，
之后每落下一滴水依次计数 1、2、3…，当数到 n时按下秒表停止计时，则每一滴水下落的时间 T
＝。
④由h＝gT2，得 g＝＝。
知识点三 竖直上抛运动
概念：将物体以某一初速度 竖直向上抛出，物体只在重力作用下所做的运动就是竖直上抛运动。
竖直上抛运动和自由落体运动一样，都是只在重力作用下的运动，加速度为g，所不同的是竖直上
抛运动具有竖直向上的初速度，自由落体运动没有初速度。因此，竖直上抛运动也是匀变速直线运
动。
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