人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动完美版课件ppt

课题

《自由落体运动和竖直上抛运动》

教学目标

1. 知识目标

a)         理解自由落体运动和竖直上抛运动的定义和规律

b)        知道物体做自由落体运动和竖直上抛运动的条件

c)         理解自由落体运动的和竖直上抛运动本质

d)        理解记忆自由落体运动和竖直上抛运动的公式

2. 能力目标

a)         知道自由落体运动的和竖直上抛运动规律

b)        判定一个运动是否是自由落体运动

c)         理解自由落体运动和竖直上抛运动的运动学本质

d)        熟练应用公式解决实际问题

教学重点

1. 自由落体和竖直上抛运动的定义
2. 物体做自由落体和竖直上抛运动的条件
3. 熟练应用公式解决自由落体和竖直上抛运动问题

教学难点

熟练应用公式解决自由落体和竖直上抛运动问题

教学准备

教师准备：上课教材，教参，课件，练习题

学生准备：教材，笔，草稿本

教学过程

1.新课导入

羽毛和铁球同时放手，谁先落地？这个问题看似简单，但是解决这个问题，前后却经历了两千多年。最先研究这个问题的是亚里士多德，他通过观察得出结论：铁球先落地，物体掉落的快慢与质量有关。

这个结论因为符合现实生活观察的现象，统治了世界两千多年，直到伽利略的出现，才最终推翻了这个结论。你一定听过伽利略的比萨斜塔实验，它就跟我们今天要学的知识点---自由落体运动有关。

2.讲授新知

自由落体运动

定义：物体在只在重力作用下从静止开始的下落运动。

条件

① 只受重力（理想状态的运动）；

② 从静止开始运动，即

运动性质：初速度为0的匀加速直线运动。

重力加速度：a=g,竖直向下，大小为9.8m/s2，高中阶段除特殊交代，一般取10m/.

例：关于自由落体运动，以下说法正确的是(　　)

A．质量大的物体自由下落时的加速度大

B．从水平飞行着的飞机上释放的物体将做自由落体运动

C．雨滴下落的过程是自由落体运动

D．从水龙头上滴落的水滴的下落过程，可近似看做自由落体运动

答案：D

解析：A选项，不同质量的物体做自由落体运动的规律是相同的，加速度都为重力加速度g，A选项错误；

B选项，物体做自由落体运动，要从静止开始，并且只受重力，B选项“从水平飞行着的飞机上释放的物体”因为惯性有跟飞机相同的初速度，且受空气阻力，不是做自由落体运动，B选项错误；

C选项，“雨滴下落的过程”会受空气阻力，不是做自由落体运动，C选项错误；

D选项，“从水龙头上滴落的水滴的下落”速度较小，空气阻力可忽略，可以近似看作自由落体运动，D选项正，选择D选项。

例：一个两端封闭的玻璃管（也称牛顿管），其中一端有开关，玻璃管可以与外界相通，把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中，玻璃管竖直放置，如图所示，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察下落情况，下列说法正确的是（　　）

A．玻璃管内存在空气时，金属片和羽毛均做自由落体运动

B．玻璃管内存在空气时，金属片和羽毛下落的加速度相同

C．玻璃管抽成真空后，金属片和羽毛下落一样快

D．玻璃管抽成真空后，金属片比羽毛下落快

答案：C

解析：AB．玻璃管内存在空气时，由于金属片和羽毛的形状和质量不同，则所受重力和空气阻力不同，则金属片和羽毛以不同的加速度向下加速，故AB错误；

CD．玻璃管抽成真空后，没有了空气阻力，金属片和羽毛均做自由落体运动，则下落高度一样，下落所用时间一样，故金属片和羽毛下落一样快，故D错误C正确。

故选C。

自由落体运动的规律

自由落体运动的本质是初速度为0的匀加速直线运动，所以匀变速运动的所有规律对自由落体运动都适用。

自由落体运动的v-t图像

•          一条通过原点的斜向上的直线

•          它的斜率是g

•          下降高度h为三角形面积。

例：关于自由落体运动，下列说法正确的是（　　）

A．竖直向下的运动就是自由落体运动

B．加速度等于重力加速度的运动就是自由落体运动

C．在自由落体运动的过程中，不同质量的物体运动规律相同

D．自由落体运动位移与时间成正比

答案：C

解析：AB．自由落体运动是初速度为0加速度为g的匀加速直线运动，AB选项都不准确；

C选项，“在自由落体运动的过程中，不同质量的物体运动规律相同”，C选项正确；

D选项，“位移与时间成正比”描述的是匀速直线运动，自由落体运动位移与时间的平方成正比，D选项错误；选择C选项。

例：小明在社会实践时发现一口深井。为了估测井口到水面的距离，小明将一小石块从井口由静止释放，同时利用智能手机开始计时，经过2.0s听到石块击水的声音。已知当地的重力加速度大小为9.8m/。该井口到水面的距离约为（     ）

A．5m B．15m C．20m D．40

答案:C

解析:由题意知小石块做自由落体运动，所以有

则该井口到水面的距离约为20m。故选C。

例：小球从离地面20m高处由静止开始下落，不计空气阻力，取g= 10m/，则小球刚接触地面时速度的大小为（　　）

A．10m/s  B．15m/s  C．20m/s D．25m/s

答案: C

解析:小球做自由落体运动，则小球刚接触地面时速度的大小为

m/s,故选C。

例：从离地面80m的空中自由落下一个小球，取g=10m/s2。求：

（1）经过多长时间落到地面；

（2）自开始下落时计时，在第2s内的位移；

（3）下落时间为总时间的一半时的位移。

答案：（1）；（2）；（3）

解析：（1）由得，下落总时间为:

（2）小球第1 s内的位移为:

小球前2 s内的位移为:

第2 s内位移为:h= h2-h1 =15m

（3）小球下落时间的一半为:

这段时间内的位移为:

竖直上抛运动

定义:将物体以一定初速度沿竖直方向向上抛出，并在只受重力作用下的运动。（理想状态的运动）

运动本质：加速度大小为g的匀减速直线运动。

加速度：重力加速度g

最高点：速度减为0时达到最高点，然后做自由落体运动。

末速度:= - gt

位移：h= t - g

竖直上抛运动的规律

一、对称性

      时间的对称性：上升过程和下降过程的时间相等

     速度的对称性：上升的过程和下降的过程通过同一个点速度的大小相等。

二：多解性：通过同一位置对应两个时刻

三、能达到的最大高度：H=

四：到最大高度所需时间：t=

例：在地面上以初速度把小球竖直向上抛出，经过时间，小球到达最高点。不计空气阻力。小球在上升过程中的速度v随时间t的变化关系如图所示，则小球（　　）

 A．在时间内，加速度逐渐减小 

B．在时间内，重力势能先增大后减小

C．在时间内，动能逐渐减小  

D．到达最高点时加速度为0，处于平衡状态

答案:C

解析：A．小球做竖直上抛运动时只受重力，加速度恒定不变，始终为重力加速度，A错误；

B．在时间内，小球一直向上做匀减速直线运动，重力势能逐渐增大，B错误；

C．由图像可知，在时间内，小球速度逐渐减小，故动能逐渐减小，C正确；

D．到达最高点时小球只受重力，加速度为重力加速度，受力不平衡，D错误。

故选C。

例：一个人在离地面5米高处，以m/s的初速度竖直上抛一个物体（m/），下面正确的是（　　）

A．2秒末物体达到最高点，1秒末物体达到最大高度的一半

B．2秒末物体瞬时速度为零，1秒末物体的速度为初速度的一半

C．2秒末物体的加速度为零

D．3秒末物体的位移为15m

答案：BD

解析：A．以m/s的初速度竖直上抛一个物体，物体做匀减速直线运动，根据可得，达到最高点的时间为:.由于上升运动是匀减速直线运动，故前1s位移比后位移大，所以末物体达到的高度大于最大高度的一半，故A错误；

B．根据可得，末物体的速度为,1s末物体的速度为

,故B正确；

C．2s末物体只受重力，加速度为g，不为零，故C错误；

D．以初速度方向为正方向，根据可得，3s末物体的位移为,

故D正确。故选BD。

3课堂小结

自由落体运动：

•          物体在只在重力作用下从静止开始的下落运动。

•          初速度为0的匀加速直线运动。

•          重力加速度g,竖直向下

•          =gt；h=；=2gh

竖直上抛运动：

•          将物体以一定初速度沿竖直方向向上抛出，并在只受重力作用下的运动

•          加速度大小为g的匀减速直线运动。

•          = - gt；h= t - g

4课堂练习

练1：关于自由落体运动，下列说法正确的是（　　）

A．物体仅在重力作用下的运动就是自由落体运动

B．自由落体运动加速度的大小与物体质量有关

C．静止释放的物体，当空气阻力远小于重力时，可以看做自由落体运动

D．随着地球纬度升高，重力加速度数值逐渐变大

答案：CD

解析：A．物体仅在重力作用下，若初速度不为0，其运动不是自由落体运动，故A错误；

B．一切自由落体运动的加速度都是g，与物体质量无关，故B错误；

C．当空气阻力远小于重力时，空气阻力可忽略，则物体由静止下落的运动就只受重力作用，运动可近似看成是自由落体运动，故C正确；

D．由于地球自转的影响，纬度越高，重力加速度越大，故D正确。故选CD。

练2：一物体从H高处自由下落，经时间t落地，则当它下落时，离地的高度是 (　　)

A． B． C． D．

答案：D

解析：“物体从H高处自由下落，经时间t落地”，则H=g, 当它下落时，下落的高度h=g=g=h，所以离地的高度为h，故选D。

练3：（多选）质量为m的物体从高为h处自由下落，开始的用时为t，则（　　）

A．物体落地所用的时间为t B．物体落地所用的时间为3t

C．物体落地时的速度为gt D．物体落地时的速度为3gt

答案：AC

解析：AB选项，“物体从高为h处自由下落，开始的用时为t”，则h =g,下落的高度为h时所用的时间：h=g,得T=t，A选项正确；

CD选项，落地的速度v=gT=gt，C选项正确，故选AC.

练4：一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验：让一个小球从一定的高度自由下落，测得在第1s内的位移是2m，则（　　）

A．小球在第2s末的速度是8m/s B．小球在第5s内的平均速度是3.6m/s

C．小球在前5s内的位移是45m D．小球在第2s内的位移是8m

答案：A

解析：本题考查其他星球表面的自由落体运动，此时重力加速度不在为10m/，为一个未知量，需要我们求出来，但是其他星球做自由落体运动的规律和地球上是一样的。已知“小球第1s内的位移是2m”，根据h=g，带入数得：2=g得g=4 m/。

A选项，小球在第2s末的速度v=gt=(4m/s=8m/s，A选项正确；

C选项，小球在前5s内的位移由h=g= h==50m，C选项错误，

B选项，小球在前4s内的位移由h=g= h==32m，小球在第5s内的位移为18m，所以小球在第5s内的平均速度为18m/s，B选项错误；

D选项，小球在前2s内的位移由h=g= h==8m，小球在第2s内的位移为6m，D选项错误，故选择A答案。

练5：无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器。在一次训练使用中，时无人机在地面上从静止开始匀加速竖直向上起飞，时无人机出现故障突然失去升力，此时离地面高度为。无人机运动过程中所受空气阻力不计，g取10m/。求：（1）无人机匀加速竖直向上起飞的加速度大小；

（2）无人机离地面的最大高度；

（3）无人机从出现故障到刚坠落地面的时间。（结果可用根式表示）

答案：（1）5m/s2；（2）60m；（3）

解析:（1）无人机匀加速上升阶段，代数有：40m=m,解得匀加速竖直向上起飞的加速度大小m/;

（2）无人机刚失去升力时=20m/s,之后还能继续上升的高度为,=20m，无人机离地面的最大高度为;

（3）规定竖直向下为正方向，则，代数有：40m=-20m,

解得。

课后作业

教师自己安排

板书设计

物体做自由落体运动的条件

自由落体运动的公式

竖直上抛运动的处理公式

竖直上抛运动的规律

教学反思