高中物理人教版 (新课标)必修15 自由落体运动导学案及答案

2.4自由落体运动

班级________姓名________学号_____

学习目标:

1. 理解什么是自由落体运动，知道它是初速为零的匀加速直线运动。

2. 知道自由落体运动的产生条件、特点。

3. 知道什么是自由落体加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。

4. 掌握自由落体运动的规律。

学习重点: 自由落体运动的规律及应用。                 

学习难点

主要内容:

一、自由落体运动

          1．定义：只受重力作用，从静止开始的下落运动。

          2．特点： ①初速V0=0

②只受一个力，即重力作用。当空气阻力很小，可以忽略不计时，物体的下落可以看作自由落体运动。

          3．性质：初速为零的匀加速直线运动。

4．自由落体运动的规律：

  ①速度公式：

②位移公式：

③速度位移关系：

④平均速度公式：

⑤△s=gT2

        二、重力加速度：同一地点，任何物体的自由落体加速度相同，跟物体的轻重无关。

           重力加速度的方向始终竖直向下，大小跟高度和纬度有关。地面附近通常取g=9.8m/s2，粗略计算时，可取10 m/s2。

【例一】甲、乙两球从同一高度处相隔 1秒先后自由下落，则在下落过程中（   ）

A．两球速度差始终不变      B．两球速度差越来越大

C．两球距离始终不变        D．两球距离越来越大

        【例二】从离地500m的空中自由落下一个小球，不计空气阻力，取g=10m／s2，求：

             ①经过多少时间落到地面；

             ②从开始落下的时刻起，在第1s内的位移、最后1s内的位移；

③落下一半时间的位移．

【例三】一个小球从塔顶自由下落，最后1s内落下的距离是塔高的16／25，求塔

高。(取g=10m／s2)

【例四】 一物体从某一高度自由下落，经过一高度为2m的窗户用时间0.4s，g取10 m/s2。则物体开始下落时的位置距窗户上沿的高度是多少？

【例五】如图所示，一个吊在房顶长为1m的铁链，在距离悬点

   O正下方21m处有一点A。今将悬点剪断，铁链作自由落体运动，

    铁链(本身)完全通过A点需多长时间?(g=lOm／s2)

课堂训练：

    1．以下对物体做自由落体运动的说法中正确的是哪些? (    )

    A．物体开始下落时，速度为零，加速度也为零。

    B．物体下落过程中速度增加，加速度保持不变

    C．物体下落过程中，速度和加速度同时增大

    D．物体下落过程中，速度的变化率是个恒量

2．将自由落体运动分成位移相等的4段，最后一段位移所用时间是2s，那么下落的第l段位移所用时间是下面的哪个值?  (    )  

       A．0．5s  B．1．7s  C．8s D．7．5s

3．自由落体运动中，物体在第______s内下落的距离是它在第ls内下落距离的9倍。物体在从t=_____s到______s的ls内下落的距离是第ls内下落距离的20倍。

课后作业：

    1．关于自由落体运动，下列说法中正确的是(    )。

    A．从静止下落的运动就是自由落体运动。

    B．自由落体运动是竖直方向的匀加速直线运动。

    C．做自由落体运动的物体，在开始的连续三个2s内的位移之比是1：3：5。

    D．做自由落体运动的物体，在开始的连续三个2s末的速度之比是1：2：3。

    2．甲、乙两个物体做自由落体运动，已知甲的重力是乙的重力的2倍，甲距地面高度是乙距地面高度的1／2，则(    )

    A．甲的加速度是乙的2倍．    B．甲落地的速度是乙的1／2

    C．各落下ls时，甲、乙的速度相等．D．各落下lm时，甲、乙的速度相等

    3．自由下落的物体，它下落一半高度所用的时间和全程所用的时间之比是(    )

A．1/2      B．2     C．/2       D．

    4．在一根轻绳的两端各拴一个小球，一人用手拿着绳上端的小球站在三层楼的阳台上，放手让小球自由下落，两个球相继落地的时间差为△t，如果站在四层楼的阳台上，同样放手让小球自由下落，则两球相继落地的时间差将会(    )

      A．不变  B．变大    C．变小      D．由于层高不知，无法比较

    5．从高为H的塔顶，自由落下一物体P，ls后从塔上另一较低的高度h处自由落下另一物体Q，若P从开始下落处算起下落了45m后赶上Q，并且再过ls落地，则Q从开始下落到着地所经历的时间为（    ）

       A．3s    B．约3．3s    C．约3．7s    D．约4．3s

    6．一矿井深125m，在井口每隔一定时间自由下落一个小球。当第11个小球刚从井口开始下落时，第一个小球恰好到达井底，则相邻小球开始下落的时间间隔为________ s，这时第3个小球和第5个小球相距__________m．(g取10m／S2)

    7．跳伞运动员作低空跳伞表演。他们离开飞机后先作自由落体，离地面125m时打开降落伞。开伞后，由于受到很大的阻力，运动员以14．3m／S2的平均加速度作匀减速运动，到达地面时的速度为5m／S。求：

      ①运动员离飞机时的高度是多少?

②离开飞机后，经过多少时间到达地面?(取g=10m／s2)

阅读材料：伽利略生平

伽利略(1564～1642)生于意大利北部佛罗伦萨一个贵族的家庭。他在科学上的创造才能，在青年时代就显示出来了。当他还是比萨大学医科学生时，就发明了能测量脉搏速率的摆式计时装置。后来，他的兴趣转向了数学和物理学，26岁就担任了比萨大学的数学教授。由于他在科学上的独创精神，不久就跟拥护亚里士多德传统观点的人们发生了冲突，遭到对手们的排挤，不得不在1591年辞去比萨大学的职务，转而到威尼斯的帕多瓦大学任教。

在帕多瓦，伽利略开始研究天文学，成为哥白尼的日心说的热烈支持者。他制造了望远镜，观测到木星的四颗卫星，证明了地球并不是一切天体运动环绕的中心。用望远镜进行观测，他发现了月面的凹凸不平以及乳带似的银河原来是由许许多多独立的恒星组成的。他还制成了空气温度计，这是世界上最早的温度计。这些光辉的成就，使他获得了巨大的声望。

1610年，伽利略接受了图斯卡尼大公爵的邀请，回到他的故乡，担当了大公爵的宫廷数学家兼哲学家。伽利略这样做的目的是希望大公爵对他的科学研究给予资助．但是不久，他就受到了教会的迫害。由于他勇敢地宣传哥白尼的学说，1616年，被传唤到罗马的宗教裁判所．宗教裁判所谴责了哥白尼的学说，并责令伽利略保持沉默。1632年，伽利略发表《两种世界观的对话》一书，被教会认为违反了1616年的禁令．伽利略被召到罗马囚禁了几个月，受到缺席审判，遭到苦刑和恐吓，并被迫当众跪地表示“公开放弃、诅咒和痛恨地动说的错误和异端”，最后被判处终身监禁，他的书也被列为禁书。

1632年以后，伽利略专心致志于力学的研究，并于1638年完成了《两种新科学的对话》。由于教会的禁令，这部书无法在意大利出版，只能在荷兰秘密刊行。这部著作是伽利略最伟大和最重要的著作。伽利略最先研究了惯性运动和落体运动的规律，为牛顿第一定律和第二定律的研究铺平了道路。他坚持“自然科学书籍要用数学来写”的观点，倡导实验和理论计算相结合，用实验检验理论的推导。这种研究方法对以后的科学研究工作具有重大的指导意义。

1642年，伽利略在贫病交加中逝世，享年78岁。1983年，罗马教延正式承认，350年前宗教裁判所对伽利略的审判是错误的。