第4节 自由落体运动（教师版）-【帮课堂】2022-2023学年高一物理同步精品讲义（人教2019必修第一册 ）

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知识精讲
第4节 自由落体运动
课程标准 课标解读
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 0 的匀加速直
线运动。
2．会探究自由落体运动规律和测定自由
落体运动的加速度，知道重力加速度的大
小和方向。
3．会运用自由落体运动的规律和特点解
决有关问题。
4．了解伽利略研究自由落体运动的科学
方法和探究过程。
1、了解亚里士多德关于力与印运动的主要观点。
2、了解伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法。
认识伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步
上的重大意义。
3、通过实验探究自由落体运动，体会基于事实证据和
科学推理对不同观点和结论进行质疑、分析和判断的
科学研究方法。
4、经历抽象概括和推理的过程，知道物体做自由落体
运动的条件。
5、通过实验，探究自由落体运动的规律，了解重力加
速度的概念，掌握其大小、方向，知道地球上不同地
点的重力加速度可能会不同。
知识点 01 关于物体运动的快慢的两种学说
1. 亚里士多德：物体下落快慢和物体的轻重有关：轻的物体下落慢，重的物体下落快
2. 伽利略：伽利略的逻辑推理否定了亚里士多德的观点。
【即学即练 1】请你回顾伽利略探究物体自由下落规律的过程，判断下列哪个过程是伽利略的探究过程(　　)
A．猜想——问题——数学推理——实验验证——合理外推——得出结论
B．问题——猜想——实验验证——数学推理——合理外推——得出结论
C．问题——猜想——数学推理——实验验证——合理外推——得出结论
D．猜想——问题——实验验证——数学推理——合理外推——得出结论
【答案】：C
【解析】：伽利略探究物体自由下落规律的过程如下．问题：大、小石块捆在一起下落得出矛盾的结论——猜
想：落体运动是最简单的变速运动，速度与时间成正比——数学推理：如果 v∝t，则有 x∝t2——实验验证：设
计出斜面实验并进行探究，得出光滑斜面上滑下的物体的运动规律 x∝t2——合理外推：将光滑斜面上滑下的物
体的运动规律 x∝t2推广到落体运动——得出结论．C正确．
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.运动性质：初速度为 0 的匀加速直线运动.
3.物体的下落可看做自由落体运动的条件：空气阻力的作用比较小，可以忽略.
知识点 02 自由落体运动的实验研究
1.实验原理:
重物拖着纸带竖直下落时，如果只带受到的阻力比重物的重力小得多，可以近似认为重物仅在重力作用下运动 ，
根据打点计时器打出的纸带能分析和研究重物的运动规律 .
2.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、低压交流电源、毫米刻度尺
3.探究过程：
(1)将打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电路.
(2)把纸带穿过两个限位孔，下端用铁夹夹到重物上，让重物靠近打点计时器.
(3)用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态，接通电源，松开纸带让重物自由下落，重物落地后立即关闭电源，
打点计时器就在纸带上打下一系列的点.
(4)改变重物的质量，重复几次上面的实验，选取一条点迹清晰的纸带进行分析.
4.数据处理：做出 V-t 图像分析自由落体的运动规律
知识点 03 自由落体加速度
1.自由落体加速度：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重
力加速度，通常用
g
表示.
2.方向：竖直向下 .
3.大小：(1)在地球上不同的地方，
g
的大小一般是不同的(填“不同”或“相同”)；
(2)一般取值：
g
＝9.8 m/s2或
g
＝
10 m/s
2
.
【即学即练 2】关于重力加速度的说法不正确的是(　　)
A．重力加速度 g是标量，只有大小没有方向，通常计算中 g取9.8 m/s2
B．在地球上不同的地方，g值的大小不同，但它们相差不是很大
C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同
D．在地球上的同一地方，离地面高度越大重力加速度 g越小
【答案】：A
【解析】　首先重力加速度是矢量，方向竖直向下，与重力的方向相同，在地球的表面，不同的地方，g值的
大小略有不同，但都在 9.8 m/s2左右，在地球表面同一地点，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐变
小．
知识点 04 自由落体规律
1、运动特点：初速度为 0，加速度为 g的匀加速直线运动.
2、基本规律
匀变速直线运动规律――→自由落体运动规律
――→
2.匀变速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.
【即学即练 3】一个物体从某一高度做自由落体运动.已知它在第1 s 内的位移恰为它在最后1 s 内位移的三分之
一.则它开始下落时距地面的高度为(不计空气阻力，g＝10 m/s2)(　　)
能力拓展
分层提分
A.15 m B.20 m C.11.25 m D.31.25 m
【答案】B
【解析】　物体在第 1 s 内的位移 h＝gt2＝5 m，物体在最后 1 s 内的位移为 15 m，由自由落体运动的位移与时间
的关系式可知，gt 总2－g(t总－1 s)2＝15 m，解得 t总＝2 s，则物体下落时距地面的高度为 H＝gt 总2＝20 m，B正
确.
考法01 自由落体运动规律
【典例 1】．从离地面 500m 的空中自由落下一个小球，取g＝10m/s2，求小球：
(1)经过多长时间落到地面？
(2)自开始下落计时，在第1 s 内的位移、最后1 s 的位移；
(3)下落时间为总时间的一半时的位移．
【答案】(1)10 s　(2)5m　95m　(3)125m
【解析】由 h＝500m 和自由落体加速度，根据位移公式可直接算出落地时间，根据运动时间，可算出第1 s 内
位移和落下一半时间时的位移．最后1 s 内的位移是下落总位移和前(n－1) s 下落位移之差．
(1)由h＝gt2，得落地时间 t＝＝ s＝10 s.
(2)第1 s 内的位移h1＝gt＝×10×12m＝5m，
因为从开始运动起前9 s 内的位移为
h9＝gt＝×10×92m＝405m，
所以最后1 s 内的位移为
h10＝h－h9＝(500－405)m＝95m.
(3)落下一半时间即 t′＝5 s，其位移为
h5＝gt′2＝×10×25m＝125m.
考法02 多物体的自由落体运动
【典例 2】科技馆中的一个展品如图所示，在较暗处有一个不断均匀滴水的水龙头，在一种特殊的间歇闪光灯
的照射下，若调节间歇闪光间隔时间正好与水滴从A下落到 B的时间相同，可以看到一种奇特的现象，水滴似
乎不再下落，而是像固定在图中的A、B、C、D四个位置不动，对出现的这种现象，下列描述正确的是(取g＝
10 m/s2)(　　)
A．水滴在下落过程中通过相邻两点之间的时间满足 tAB＜tBC＜tCD
B．闪光的间隔时间是 s
C．水滴在相邻两点间的平均速度满足 AB∶BC∶CD＝1∶4∶9
D．水滴在各点的速度之比满足 vB∶vC∶vD＝1∶3∶5
解析：选B　由题图可知∶∶＝1∶3∶5，水滴做初速度为零的匀加速直线运动，由
题意知水滴在下落过程中通过相邻两点之间的时间相等，A错误；由 h＝gt2可得水滴在下落过程中通过相邻两
点之间的时间为 s，即闪光的间隔时间是 s，B正确；由＝知水滴在相邻两点间的平均速度满足 AB∶BC∶CD＝
1∶3∶5，C错误；由 v＝gt 知水滴在各点的速度之比满足 vB∶vC∶vD＝1∶2∶3，D错误。
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