高中高一物理教案自由落體運動

2021-06-12 教案

　　名師導航

　　●重點與剖析

　　一、自由落體運動

　　1.定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動.

　　思考：不同的物體，下落快慢是否相同？為什么物體在真空中下落的情況與在空氣中下落的情況不同？

　　在空氣中與在真空中的區別是，空氣中存在著空氣阻力.對于一些密度較小的物體，例如降落傘、羽毛、紙片等，在空氣中下落時，受到的空氣阻力影響較大；而一些密度較大的物體，如金屬球等，下落時，空氣阻力的影響就相對較小了.因此在空氣中下落時，它們的快慢就不同了.

　　在真空中，所有的物體都只受到重力，同時由靜止開始下落，都做自由落體運動，快慢相同.

　　2.不同物體的下落快慢與重力大小的關系

　　（1）有空氣阻力時，由于空氣阻力的影響，輕重不同的物體的下落快慢不同，往往是較重的物體下落得較快.

　　（2）若物體不受空氣阻力作用，盡管不同的物體質量和形狀不同，但它們下落的快慢相同.

　　3.自由落體運動的特點

　　（1）v0=0

　　（2）加速度恒定（a=g）.

　　4.自由落體運動的性質：初速度為零的勻加速直線運動.

　　二、自由落體加速度

　　1.自由落體加速度又叫重力加速度，通常用g來表示.

　　2.自由落體加速度的方向總是豎直向下.

　　3.在同一地點，一切物體的自由落體加速度都相同.

　　4.在不同地理位置處的自由落體加速度一般不同.

　　規律：赤道上物體的重力加速度最小，南（北）極處重力加速度最大；物體所處地理位置的緯度越大，重力加速度越大.

　　三、自由落體運動的運律動規

　　因為自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動，所以勻變速直線運動的基本公式及其推論都適用于自由落體運動.

　　1.速度公式：v=gt

　　2.位移公式：h= gt2

　　3.位移速度關系式：v2=2gh

　　4.平均速度公式： =

　　5.推論：Δh=gT2

　　●問題與探究

　　問題1 物體在真空中下落的情況與在空氣中下落的情況相同嗎？你有什么假設與猜想？

　　探究思路：物體在真空中下落時，只受重力作用，不再受到空氣阻力，此時物體的加速度較大，整個下落過程運動加快.在空氣中，物體不但受重力還受空氣阻力，二者方向相反，此時物體加速度較小，整個下落過程較慢些.

　　問題2 自由落體是一種理想化模型，請你結合實例談談什么情況下，可以將物體下落的運動看成是自由落體運動.

　　探究思路：回顧第一章質點的概念，談談我們在處理物理問題時，根據研究問題的性質和需要，如何抓住問題中的主要因素，忽略其次要因素，建立一種理想化的模型，使復雜的問題得到簡化，進一步理解這種重要的科學研究方法.

　　問題3 地球上的不同地點，物體做自由落體運動的加速度相同嗎？

　　探究思路：地球上不同的地點，同一物體所受的重力不同，產生的重力加速度也就不同.一般來講，越靠近兩極，物體做自由落體運動的加速度就越大;離赤道越近，加速度就越小.

　　●典題與精析

　　例1 下列說法錯誤的是

　　A.從靜止開始下落的物體一定做自由落體運動

　　B.若空氣阻力不能忽略，則一定是重的物體下落得快

　　C.自由落體加速度的方向總是垂直向下

　　D.滿足速度跟時間成正比的下落運動一定是自由落體運動

　　精析：此題主要考查自由落體運動概念的理解，自由落體運動是指物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動.選項A沒有說明是什么樣的`物體，所受空氣阻力能否忽略不得而知；選項C中自由落體加速度的方向應為豎直向下，初速度為零的勻加速直線運動的速度都與時間成正比，但不一定是自由落體運動.

　　答案：ABCD

　　例2 小明在一次大雨后，對自家屋頂滴下的水滴進行觀察，發現基本上每滴水下落的時間為1.5 s，他由此估計出自家房子的大概高度和水滴落地前瞬間的速度.你知道小明是怎樣估算的嗎？

　　精析：粗略估計時，將水滴下落看成是自由落體，g取10 m/s2，由落體運動的規律可求得.

　　答案：設水滴落地時的速度為vt，房子高度為h，則：

　　vt=gt=10×1.5 m/s=15 m/s

　　h= gt2= ×10×1.52 m=11.25 m.

　　綠色通道：學習物理理論是為了指導實踐，所以在學習中要注重理論聯系實際.分析問題要從實際出發，各種因素是否對結果產生影響都應具體分析.

　　例3 一自由下落的物體最后1 s下落了25 m，則物體從多高處自由下落？（g取10 m/s2）

　　精析：本題中的物體做自由落體運動，加速度為g=10 N/kg，并且知道了物體最后1 s的位移為25 m，如果假設物體全程時間為t，全程的位移為s，該物體在前t－1 s的時間內位移就是s－25 m，由等式h= ggt2和h－25= g（t－1）2就可解出h和t.

　　答案：設物體從h處下落，歷經的時間為t.則有：

　　h= gt2 ①

　　h－25= g（t－1）2 ②

　　由①②解得：h=45 m，t=3 s

　　所以，物體從離地45 m高處落下.

　　綠色通道：把物體的自由落體過程分成兩段，尋找等量

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