人教版高中物理必修1第二章第5-6节自由落体运动学案

2020人教版高中物理―必修一第二章5-6节

2．“自由落体”演示实验装置如图2-5-1所示，当牛顿管被抽成真空后，将其迅速倒置，管内轻重不同的物体从顶部下落到底端的过程中，下列说法正确的是()

A．时间相同，加速度相同

B．时间相同，加速度不同

C．时间不同，加速度相同

D．时间不同，加速度不同

图2-5-1

【答案】轻重不同的物体在真空管中，不受阻力，做自由落体运动．所以加速度相同，都为g.高度相同，运动时间相同．故A正确，B、C、D错误． A

3．(多选)一个铁钉和一团棉花同时从同一高处下落，总是铁钉先落地，这是因为()

A．铁钉比棉花团重

B．棉花团受到的空气阻力不能忽略

C．棉花团的加速度比重力加速度小

D．铁钉的重力加速度比棉花团的重力加速度大

【答案】铁钉受到的空气阻力与其重力相比较小，可以忽略，而棉花受到的空气阻力与其重力相比较大，不能忽略，所以铁钉的下落加速度较大，而它们的重力加速度是相同的，故只有B、C正确．BC

C专题

知识模块2、自由落体运动规律

[合作探讨]

探讨1：匀变速直线运动的基本规律对于自由落体运动是否适用？

1．打点计时器法

(1)按如图2-5-2所示连接好实验装置，让重锤做自由落体运动，与重锤相连的纸带上便会被打点计时器打出一系列点迹．

(2)对纸带上计数点间的距离h进行测量，利用h n－h n－1＝gT 2求出重力加速度的大小．

图2-5-2 图2-5-3 图2-5-4

2．频闪照相法

(1)频闪照相机可以间隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机的这一特点可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置．

(2)根据匀变速运动的推论Δh＝gT2可求出重力加速度g＝Δh

T 2.也可以根据v t

2

＝v＝

x

t，求出物体在

某两个时刻的速度，由g＝v－v0

t，可求出重力加速度g.

3．滴水法

如图2-5-4所示，让水滴自水龙头滴下，在水龙头正下方放一个盘，调节水龙头，让水一滴一滴地滴下，并调节到使第一滴水碰到盘的瞬间，第二滴水正好从水龙头口开始下落，并且能依次持续下去．如图2-5-4所示，让水滴自水龙头滴下，在水龙头正下方放一个盘，调节水龙头，让水一滴一滴地滴下，并调节到使第一滴水碰到盘的瞬间，第二滴水正好从水龙头口开始下落，并且能依次持续下去．

由于h＝1

2gT

2，则h∝T 2，因此先画出h-T 2图象，利用图线的斜率来求重力加速度更准确．

经典例题

7．如图所示是用照相机对一小球做自由落体运动频闪拍摄的照片，符合实际的是()

A B C D

【答案】因频闪拍摄的频率是固定的，因此，小球做自由落体运动，越向下运动，相邻小球之间的距离越大，故D正确． D

8．(多选)在一次利用滴水法测重力加速度的实验中：让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里，调整水龙头，让前一滴水滴到盘子而听到声音时，后一滴恰好离开水龙头．从第1次听到水击盘声时开始数“1”并开始计时，数到“n”时听到水击盘声的总时间为T，用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差为h，即可算出重力加速度．则()

A．每一滴水从水龙头落到盘子的时间为T n

B．每一滴水从水龙头落到盘子的时间为

T n－1

C．重力加速度的计算式为2n2h T 2

D．重力加速度的计算式为2(n－1)2h

T 2

【答案】从第1次听到水击盘声开始计数为“1”，当数到“n”时，共经历了n－1个水滴下落

的时间，故每一滴水从水龙头落到盘子的时间为t＝

T

n－1

，A错误，B正确；由h＝

1

2gt

2，可得：g＝

2(n－1)2h

T 2，

C错误，D正确．BD

9．图2-5-5中甲、乙两图都是使用电磁打点计时器测量重力加速度g的装置示意图，已知该打点计时器的打点频率为50 Hz.

甲 乙 丙

图2-5-5

(1)甲、乙两图相比较，哪个图所示的装置更合理？

(2)丙图是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中打出的第一个点标为1，后面依次打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5、…，经测量，第15至第17点间的距离为11.70 cm ，第1至第16点间距离为43.88 cm ，则打下第16个点时，重物下落的速度大小为 m/s ，测出的重力加速度值为g ＝ m/s 2.(要求保留三位有效数字)

【答案】 (1)甲图释放时更稳定，既能更有效地减小摩擦力；又能保证释放时初速度的大小为零，所以甲图更合理．

(2)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以v 16＝x

2T ＝2.93 m/s

又根据2gH ＝v 2

16 可得g ＝9.78 m/s 2. (1)甲图 (2)2.93 9.78±0.02

利用纸带求重力加速度的三种方法

1．逐差法：依据相等时间间隔内的位移差为定值，即Δx ＝gT 2，则g ＝Δx T 2.

2．平均值法：依据位移公式x ＝12gt 2，得g ＝2x

t 2，并多次测量x 、t ，求多个g 值，再取平均值． 3．图象法：用v n ＝x n ＋1＋x n

2T ，求各打点时刻的瞬时速度，画出v -t 图象，由图象斜率求g 值．

1．问题发现

归纳和总结 知识模块4、伽利略对自由落体运动的研究

1．月球上没有空气，若宇航员在月球上将羽毛和石块从同一高度处同时由静止释放，则() A．羽毛先落地B．石块先落地

C．它们同时落地D．它们不可能同时落地

【答案】羽毛和石块在月球上下落时不受空气阻力影响，下落时的加速度相同，所以它们同时落地，C正确．

2．从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间，两位同学合作，用刻度尺可测得人的反应时间：如图2-5-7甲所示，A握住尺的上端，B在尺的下部做握尺的准备(但不与尺接触)，当看到A放开手时，B立即握住尺，若B做握尺准备时，手指位置如图乙所示，而握住尺时的位置如图丙所示，由此测得B同学的反应时间约为()

图2-5-7

A．2.0 s B．0.3 s

C．0.10 s D．0.4 s

【答案】反应时间就是刻度尺自由下落的时间，应用自由落体运动的规律即可求解，根据自由落体运动规律x＝

1

2gt

2得反应时间t＝

2x

g，将x＝(60.00－20.00)cm＝0.40 m，g取9.8 m/s

2代入得t＝

2×0.40

9.8s≈0.3 s，B正确．

3．一个物体从某一高度做自由落体运动，已知它最后1 s内的位移为15 m(g取10 m/s2)，则它开始下落时距地面的高度为()

A．31.25 m B．11.25 m

课后作业