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1、第二章匀变速直线运动的研究第二章匀变速直线运动的研究第五课时第五课时 自由落体运动自由落体运动探究一探究一 对自由落体运动的进一步理解对自由落体运动的进一步理解1自由落体运动是一种理想化模型自由落体运动是一种理想化模型物物体体在在空空气气中中下下落落时时由由于于要要受受空空气气阻阻力力的的作作用用，并并不不做做自自由由落落体体运运动动只只有有当当空空气气阻阻力力远远小小于于重重力力时时，可可以以认认为为物物体体只只受受重重力力作作用用物物体体由由静静止止下下落落才才可可被被看看做做自自由由落落体体运运动动在在空空气气中中自自由由下下落落的的石石块块在在短短时时间间内内可可被被看看做做自自由由落
2、落体体运运动动在在空空气气中中羽羽毛毛的的下落不能被看做自由落体运动下落不能被看做自由落体运动2自由落体运动的判断方法自由落体运动的判断方法(1)根根据据条条件件来来判判断断：物物体体做做自自由由落落体体运运动动的的条条件件是是物物体体的的初初速速度度为为零零且且物物体体只只受受重重力力作作用用，两两者者缺缺一一不不可可(2)根根据据理理想想化化模模型型来来判判断断：静静止止下下落落的的物物体体除除受受重重力力外也受其他力，但其他力远小于物体的重力外也受其他力，但其他力远小于物体的重力(3)根根据据题题目目中中一一些些暗暗示示语语言言来来判判断断：有有些些题题目目直直接接给给出出诸诸如如“物物
3、体体由由静静止止开开始始自自由由下下落落”、“忽忽略略空空气气阻阻力力”或或“空空气气阻阻力力远远小小于于重重力力”等等提提示示语语时时，可可将将下下落的物体看成自由落体运动落的物体看成自由落体运动3自由落体运动的自由落体运动的v-t图象图象由由自自由由落落体体运运动动的的性性质质知知，自自由由落落体体运运动动的的v-t图图象象是是一一条条经经过过原原点点的的倾倾斜斜直直线线，斜斜率率表表示示重重力力加加速度速度g.4自由落体运动是匀加速直线运动自由落体运动是匀加速直线运动(1)自自由由落落体体运运动动的的加加速速度度恒恒定定，称称自自由由落落体体加加速速度度(或或重重力力加加速速度度)同同一
4、一位位置置，不不同同物物体体的的自自由由落落体体加加速速度度均相同均相同(2)地地球球表表面面不不同同位位置置的的自自由由落落体体加加速速度度不不同同地地理理纬纬度越高，自由落体加速度越大度越高，自由落体加速度越大特特别别提提醒醒：(1)物物体体在在真真空空中中由由静静止止开开始始下下落落的的运运动动不不一一定定是是自自由由落落体体运运动动，因因为为物物体体可可能能不不只只受受重重力力作作用用(2)物物体体在在其其他他星星球球上上也也可可以以做做自自由由落落体体运运动动，但但同同一一物物体体在在不不同同的的星星球球上上所所受受重重力力一一般般不不同同，所所以以物物体体下下落时的加速度一般不同落
5、时的加速度一般不同 关关于于自自由由落落体体运运动动，下下列列说说法法正正确确的的是是 ()A竖直向下的运动一定是自由落体运动竖直向下的运动一定是自由落体运动B自自由由落落体体运运动动是是初初速速度度为为零零加加速速度度为为g的的竖竖直直向向下下的的匀加速直线运动匀加速直线运动C物物体体只只在在重重力力作作用用下下从从静静止止开开始始下下落落的的运运动动叫叫自自由由落落体运动体运动D熟熟透透的的苹苹果果从从树树枝枝开开始始自自由由下下落落的的运运动动可可被被视视为为自自由由落体运动落体运动分分析析：求求解解本本题题应应把把握握以以下下两两点点：( (1)物物体体做做自自由由落落体体运运动的条件
6、动的条件(2)自由落体运动为匀变速直线运动自由落体运动为匀变速直线运动解解析析：物物体体做做自自由由落落体体运运动动的的条条件件是是初初速速度度为为零零且且只只受受重重力力作作用用，A错错，C对对所所有有物物体体做做自自由由落落体体运运动动的的加加速速度度均均为为g，运运动动性性质质是是由由静静止止开开始始的的匀匀加加速速直直线线运运动动，B对对熟熟透透的的苹苹果果在在下下落落过过程程中中虽虽受受空空气气阻阻力力作作用用，但但该该阻阻力力远远小小于于它它的的重重力力，可可以以忽忽略略该该阻阻力力，故故可可将将该该过过程程视为自由落体运动视为自由落体运动，D对对答案：答案：BCD名名师师点点睛睛
7、：充充分分理理解解自自由由落落体体运运动动的的定定义义、特特征征和和性性质质，重重力力加加速速度度的的特特点点，排排除除日日常常生生活活经经验验的的干干扰扰，紧紧抓住概念的本质，是解决这一类问题的关键紧紧抓住概念的本质，是解决这一类问题的关键变变 式式训训 练练 1如如图图所所示示的的各各v-t图图象象能能正正确确反反映映自自由由落落体体运运动动过过程程的是的是( )解解析析：自自由由落落体体运运动动是是初初速速度度v00，加加速速度度ag的的匀匀加加速速直直线线运运动动，因因此此它它的的v-t图图象象是是一一条条过过原原点点的的倾倾斜直线斜直线，B、D选项正确选项正确答案：答案：BD探究二探
8、究二 自由落体运动规律的应用自由落体运动规律的应用自自由由落落体体运运动动是是匀匀变变速速直直线线运运动动的的特特例例，因因此此匀匀变变速速直直线线运运动动规规律律也也适适用用于于自自由由落落体体运运动动只只要要将将匀匀变变速速直直线线运运动动公公式式中中的的v0换换成成0，a换换成成g，x换换成成h，匀变速直线运动公式就变为自由落体运动公式匀变速直线运动公式就变为自由落体运动公式特特别别提提醒醒：当当问问题题只只涉涉及及自自由由落落体体运运动动中中间间某某段段或或最最后后某某段段过过程程时时，运运动动就就转转化化为为初初速速度度不不为为零零的的匀匀加加速速直线运动此时有两种求解思路：直线运动
9、此时有两种求解思路：(1)利用一般匀加速直线运动规律求解利用一般匀加速直线运动规律求解(2)间间接接运运用用自自由由落落体体运运动动规规律律，利利用用不不同同过过程程来来求求解解例例如如，求求物物体体下下落落经经过过窗窗户户的的时时间间，可可以以先先求求从从开开始下落至窗顶、窗台的时间始下落至窗顶、窗台的时间t1、t2，再利用再利用t2t1求解求解 某某人人估估测测一一竖竖直直枯枯井井深深度度，从从井井口口静静止止释释放放一一石石头头并并开开始始计计时时，经经2 s听听到到石石头头落落底底声声由由此此可可知知井井深深约约为为(不计声音传播时间，重力加速度不计声音传播时间，重力加速度g取取10
10、m/s2)()A10 m B20 m C30 m D40 m分分析析：人人从从井井口口静静止止释释放放石石头头到到听听到到石石头头落落地地声声的的时时间间就是石头做自由落体运动的时间就是石头做自由落体运动的时间名名师师点点睛睛：应应用用自自由由落落体体运运动动的的规规律律时时，应应先先确确定定研研究究对对象象，选选定定研研究究过过程程，明明确确物物体体的的运运动动情情况况，结合自由落体运动规律进行求解结合自由落体运动规律进行求解变变 式式训训 练练 2从从离离地地面面80 m的的空空中中自自由由落落下下的的一一个个小小球球，取取g10 m/s2，求：求：(1)经过多长时间小球落到地面上？经过多
11、长时间小球落到地面上？(2)自开始下落计时自开始下落计时，在最后在最后1 s内的位移内的位移(3)下落一半高度时的速度下落一半高度时的速度分分析析：小小球球释释放放后后做做自自由由落落体体运运动动，根根据据自自由由落落体体运运动的规律动的规律，选择合适的公式进行计算选择合适的公式进行计算探究三探究三 利用自由落体运动测重力加速度利用自由落体运动测重力加速度1利用打点计时器测重力加速度利用打点计时器测重力加速度(1)按按图图示示连连接接好好线线路路，并并用用手手托托重重物物将将纸纸带带拉拉到到最最上上端端(2)安安装装打打点点计计时时器器时时要要使使两两限限位位孔孔在在同同一一竖竖直直线线上上，
12、以减少摩擦阻力以减少摩擦阻力(3)应应选选用用质质量量和和密密度度较较大大的的重重物物增增大大重重力力可可使使阻阻力力的的影影响响相相对对减减小小；增增大大密密度度可可以以减减小小体体积积，可可使使空空气气阻力减小阻力减小(4)先先接接通通电电路路再再放放开开纸纸带带打打完完一一条条纸纸带带后后立立刻刻断断开开电源电源(5)对对纸纸带带上上计计数数点点间间的的距距离离h进进行行测测量量利利用用hnhn1gT2求出重力加速度求出重力加速度3利用滴水法测重力加速度利用滴水法测重力加速度如如图图，让让水水滴滴自自水水龙龙头头滴滴下下，在在水水龙龙头头正正下下方方放放一一个个盘盘，调调节节水水龙龙头头
13、，让让水水一一滴滴一一滴滴地地滴滴下下，并并调调节节到到使使第第一一滴滴水水碰碰到到盘盘的的瞬瞬间间，第第二二滴滴水水正正好好从从水水龙龙头头口口开开始始下下落落，并并且且能能依依次次持持续续下下去去用用刻刻度度尺尺测测出出水水龙龙头头口口距距盘盘面面的的高高度度h，再再测测出出每每滴滴水水下落的时间下落的时间T.其方法是：其方法是：特特别别提提醒醒：(1)用用打打点点计计时时器器测测出出的的重重力力加加速速度度可可能能比比实实际际值值偏偏小小，因因为为重重物物在在带带动动纸纸带带通通过过计计时时器器下下落落时时要受阻力作用要受阻力作用(2)频频闪闪照照相相法法测测重重力力加加速速度度实实验验
14、中中，照照片片上上的的距距离离不不是是实实际际距距离离，应应将将其其还还原原成成小小球球下下落落的的实实际际距距离离(或或在在照相时在物体旁放一标尺照相时在物体旁放一标尺) 某某物物理理兴兴趣趣小小组组为为获获得得当当地地重重力力加加速速度度值值，设设计计了了如如下下实实验验，并并进进行行了了一一系系列列探探究究过过程程假假设设你你也也是是其其中一员，请补充完整横线部分内容中一员，请补充完整横线部分内容(1)操作过程：操作过程：将打点计时器固定在铁架台上，如图所示将打点计时器固定在铁架台上，如图所示将接有重物的纸带沿竖直方向穿过将接有重物的纸带沿竖直方向穿过打点计时器的限位孔打点计时器的限位孔
15、先先_，再释放纸带，再释放纸带获得点迹清晰的几条纸带获得点迹清晰的几条纸带(2)探探究究过过程程：其其中中一一条条纸纸带带的的点点迹迹及及数数据据如如图图所所示示(图图中中直直尺尺的的单单位位为为cm，点点O为为纸纸带带上上记记录录到到的的第第一一点点，点点A、B、C、D依依次次表表示示点点O以以后后连连续续的的各各点点已知打点计时器每隔已知打点计时器每隔T0.02 s打一个点打一个点)分析：分析：求解本题要把握以下三点：求解本题要把握以下三点：(1)使用打点计时器的要领使用打点计时器的要领(2)匀匀变变速速直直线线运运动动中中某某段段时时间间内内的的平平均均速速度度等等于于该该段段时间中间时
16、刻的瞬时速度时间中间时刻的瞬时速度(3)利用纸带计算匀变速直线运动加速度的方法利用纸带计算匀变速直线运动加速度的方法名师点睛：名师点睛：利用纸带计算重力加速度的三种方法利用纸带计算重力加速度的三种方法(1)计计算算出出纸纸带带上上几几个个点点的的速速度度，然然后后根根据据加加速速度度的的定定义式求加速度义式求加速度(2)计计算算出出纸纸带带上上各各点点的的速速度度，画画出出v-t图图象象，由由图图象象的的斜率可求得重物下落的加速度即重力加速度斜率可求得重物下落的加速度即重力加速度(3)用用逐逐差差法法根根据据hgt2求求加加速速度度(注注意意要要尽尽可可能能多多地选用数据地选用数据)变变 式式
17、训训 练练 3滴滴水水法法测测重重力力加加速速度度的的过过程程是是这这样样的的：让让水水龙龙头头的的水水一一滴滴一一滴滴地地滴滴在在其其正正下下方方的的盘盘子子里里调调整整水水龙龙头头，让让前前一一滴滴水水滴滴到到盘盘子子而而听听到到声声音音时时，后后一一滴滴恰恰好好离离开开水水龙龙头头从从第第1次次听听到到水水击击盘盘声声时时开开始始计计时时，测测出出n次次听听到到水水击击盘盘声声的的总总时时间间为为t，用用刻刻度度尺尺量量出出水水龙龙头头到到盘盘子子的的高高度度差差为为h，即即可可算算出出重重力力加加速速度度设设人人耳耳能能区区分分两两个个声声音音的的时时间间间间隔隔为为0.1 s，声声速
18、速为为340 m/s，g取取10 m/s2，则则 (D)探究四探究四 自由落体运动的综合问题自由落体运动的综合问题 跳跳伞伞运运动动员员做做低低空空跳跳伞伞表表演演，他他离离开开飞飞机机后后先先做做自自由由落落体体运运动动，当当距距离离地地面面125 m时时打打开开降降落落伞伞，伞伞张张开开后后运运动动员员就就以以14.3 m/s2的的加加速速度度做做匀匀减减速速运运动动，到到达达地面时速度为地面时速度为5 m/s，问：，问：(1)运动员离开飞机时距地面的高度为多少？运动员离开飞机时距地面的高度为多少？(2)离离开开飞飞机机后后，运运动动员员经经过过多多少少时时间间才才能能到到达达地地面面？(取取g10 m/s2)变变 式式训训 练练 4一一个个做做自自由由落落体体运运动动的的物物体体落落至至地地面面前前最最后后一一秒秒钟钟内内通通过过的的路路程程是是全全程程的的一一半半，求求它它落落到到地地面面所所需需的的时时间间
