《鲁科版（2019）高中物理必修第一册》2.5 自由落体运动 学案

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第5节 《自由落体运动》学案
学习目标：
1、理解自由落体运动和物体作自由落体运动的条件
2、理解自由落体运动的加速度，知道它的大小和方向
3、掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律
基础知识：
一、自由落体运动的特点
1．定义：自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始下落的运动．
2．物体做自由落体运动的条件：(1)只受重力；(2)初速度 v0＝0.
在实际中，物体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体运动，只有
当空气阻力远小于重力时，物体由静止开始的下落才可看做自由落体运动．
3．自由落体运动的实质：自由落体运动是初速度为零、加速度为 g的匀加速
直线运动，它只是匀变速直线运动的特例．
二、自由落体运动的加速度
1．自由落体加速度
(1)重力加速度又叫自由落体加速度，通常用 g来表示.
(2)重力加速度的方向：总是竖直向下的
(3)重力加速度的大小：在同一地点，一切物体的重力加速度都相同．在不同
地理位置处的重力加速度一般不同，赤道上物体的重力加速度最小；南(北)
极处重力加速度最大；物体所处地理位置的纬度越大，重力加速度越大．一
般的计算中，可以取 g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2.
2.自由落体运动的规律
(1)速度公式：v＝gt.
(2)位移公式：h＝gt2.
(3)速度位移公式：v2＝2 gh .
2．匀变速直线运动的其他规律，如平均速度公式、位移差公式、初速度为零
的比例式同样适用于自由落体运动．
注意　若分析自由落体运动过程中的一段，则该过程是初速度不为零的匀变
速直线运动，相应的速度公式和位移公式分别为 v＝v0＋gt、h＝v0t＋gt2.
三．自由落体运动的规律探索回眸
1．亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的重量决定的．
2．伽利略的研究
1
(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：自由落体运动是一种最简单的变速运动，它的速度应该是均匀变化
的．
(3)数学推理：伽利略通过数学推理得出对于初速度为 0的匀变速直线运动应
有x∝t2.
(4)伽利略采用了间接验证的方法，让小球从斜面上的不同位置滚下，测出小
球从不同起点滚动的位移 x和所用时间 t.
结果表明：小球沿斜面滚下的运动的确是匀加速直线运动，只要斜面的倾角
一定，小球的加速度都是相同的．增大斜面的倾角，小球的加速度随斜面倾
角的增大而变大．
(5)合理外推：伽利略将斜面倾角外推到 90°时的情况，小球的运动就成为自
由下落，伽利略认为小球仍会做匀变速直线运动．
重难点理解：
1．自由落体运动的实质
自由落体运动是初速度 v0＝0，加速度 a＝g的匀加速直线运动，它只是
匀变速直线运动的特例．
注意：物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但同一物体在不同的
星球上所受重力一般不同，所以下落时的加速度一般不同．
2．自由落体加速度——重力加速度
产生原因 由于地球上的物体受到地球的吸引而产生
大小
与物体质量无关，与所处于地球上的位置及距地面的高度
有关，在一般的计算中，可以取 g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2
与纬度关系
在地球表面上，重力加速度随纬度的增加
而增大，在赤道处重力加速度最小，在两
极处重力加速度最大，但差别很小
与高度关系
在地面上的同一地点，随高度的增加，重
力加速度减小，在一般的高度内，可认为
重力加速度的大小不变
方向 竖直向下．由于地球是一个球体，所以各处的重力加速度
的方向是不同的
3.匀变速直线运动与自由落体运动的规律比较
匀变速直线运动的一般规律 自由落体运动规律
速度公式 v＝v0＋at v＝gt
平均速度公式
v
＝
v
＝
位移公式 x＝v0t＋at2x＝gt2
2
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