高中物理-自由落体运动学案

高中物理-自由落体运动学案

学习目标：1.了解自由落体运动的概念,知道物体做自由落体运动的条件.2.知道自由落体运动的加速度,知道它的大小和方向.3.掌握自由落体运动的规律,并能解决相关实际问题．

知识点一自由落体运动

1．定义

物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫作自由落体运动．

2．特点

(1)运动特点：初速度等于0的匀加速直线运动．

(2)受力特点：只受重力作用．

知识点二自由落体加速度

1．定义：在同一地点,一切物体自由下落的加速度都相同,这个加速度叫作自由落体加速度,也叫作重力加速度,通常用g表示．

2．方向：竖直向下．

3．大小：在地球上不同的地方,g的大小是不同的,一般计算中,如果没有特别的说明g取9.8_m/s2.

1．物体从某高度由静止下落一定做自由落体运动．( )

2．自由落体加速度的方向在地球上任何位置都相同．( )

3．做竖直上抛运动的物体,在上升过程中,速度的变化量的

方向是竖直向下的．( )

4．做竖直上抛运动的物体的速度为负值时,位移也为负值．( )

[答案] 1.× 2.× 3.√ 4.×

日常工作中,有时需要人们反应灵敏,对于战士、驾驶员、运动员等更是如此．这里介绍一个简单的方法,可以测量从发现情况到采取行动所用的时间．

请一位同学用两个手指捏住直尺的顶端(下图所示),你用一只手在直尺下方做捏住直尺的准备,但手不能碰到直尺,记下这时手指在直尺上的位置．当看到那位同学放开直尺时,你立即捏住直尺．测出直尺降落的高度,根据自由落体运动的知识,能否算出你做出反应所用的时间？

[答案]能,只要测出直尺降落的高度h,由h＝1

2

gt2可求出反应时间t＝

2h

g

.

要点一自由落体运动的规律

1．物体做自由落体运动的条件

(1)初速度为零；

(2)除重力之外不受其他力的作用．

2．自由落体运动是一种理想化模型

这种模型忽略了次要因素——空气阻力,突出了主要因素——重力．在实际中,物体下落时由于受空气阻力的作用,并不做自由落体运动,只有当空气阻力远小于重力时,物体由静止的下落才可看作自由落体运动．

3．自由落体运动的实质

自由落体运动是初速度v0＝0,加速度a＝g的匀加速直线运动,它只是匀变速直线运动的特例．

【典例1】雨后,屋檐上还在不断滴着水滴,如图所示．小红认真观察后发现,这些水滴都是在质量积累到足够大时才由静止开始下落．她测得屋檐到窗台的距离H＝3.2m,窗户的高度为h＝1.4m．g取10m/s2,试计算：

(1)水滴下落到窗台时的速度大小；

(2)水滴经过窗户的时间．

[思路点拨] 本题联系生活实际,分析求解时要注意正确运用相关公式,特别是第(2)问中求水滴经过窗户的时间,可分别求出水滴经过窗户上边缘和下边缘的时间后,再由其差值得出．[解析](1)水滴下落至窗台通过的距离为H＝3.2m

由v2＝2gH得v＝2gH＝2×10×3.2m/s＝8m/s.

(2)水滴下落至窗户上边缘的时间为

t 1＝

2(H－h)

g

＝

2×(3.2－1.4)

10

s＝0.6 s

水滴下落至窗台的时间为t2＝2H

g

＝

2×3.2

10

s＝0.8 s

水滴经过窗户的时间为Δt＝t2－t1＝0.8 s－0.6 s＝0.2 s. [答案](1)8m/s (2)0.2 s

在遇到竖直下落的杆过“钉”或过“窗”的问题时,如何求过“钉”或过“窗”的速度、时间,抓住两个要点：一个是抓住杆状物的首尾两个端点,看准用的是哪个端点,第二是画出整个过程的情景图,找对空间关系.

1．甲、乙两物体质量之比为m甲∶m乙＝3∶1,甲从H高处自由落下,乙从2H高处同时自由落下,不计空气阻力,以下说法中正确的是( )

A．在下落过程中,同一时刻甲的速度比乙的速度大

B．在下落过程中,同一时刻两物体的速度相等

C．甲落地时,乙距地面的高度为H 2

D．甲、乙在空中运动时间之比为1∶2

[解析]两物体在下落过程中均做自由落体运动,故同一时刻两物体的速度相等,下落高度也相等,所以甲落地时,下落了高度H,乙也下落了高度H,距地面高度为H,故A、C错误,B正

确；甲运动时间为t1＝2H

g

,乙运动时间为t2＝

4H

g

,则

t

1

t

2

＝

1

2

,D错误．

[答案] B

2.如图所示,某同学测出一棵苹果树树干部分的高度为 1.6m,一个苹果从树冠顶端的树梢上由于受到扰动而自由下落,该同学测出苹果经过树干所用的时间为0.2 s,重力加速度g取10m/s2,则：

(1)苹果树树冠部分的高度为多少？

(2)苹果落地时的速度为多大？

[解析](1)设树冠部分的高度为h1,树干部分的高度为h2,苹果从树冠顶端下落到树干顶端时的速度为v0,则

h 2＝v0t＋

1

2

gt2

得：v0＝7m/s

又：v20＝2gh1,解得h1＝2.45m

(2)设苹果落地的速度为v1,则

v

1

＝v0＋gt,解得v1＝9m/s

[答案](1)2.45m (2)9m/s

要点二自由落体加速度——重力加速度

1．自由落体加速度的大小

(1)产生原因：由于处在地球上的物体受到重力作用而产生的,因此也称为重力加速度．

(2)大小：与所处地球上的位置及距地面的高度有关．

①在地球表面会随纬度的增加而增大,在赤道处最小,在两极最大,但差别很小．

②在地面上的同一地点,随高度的增加而减小,但在一定的高度范围内,可认为重力加速度的大小不变．通常情况下取g＝9.8m/s2或g＝10m/s2.