新课标初中升高中衔接-物理：自由落体和竖直上抛运动
第五节自由落体运动
一、自由落体运动
例题1.关于自由落体运动和自由落体加速度，下列说法正确的是()
A．重力加速度g是标量，只有大小，没有方向，通常g取9.8 m/s2
B．在地面上的不同地方，g的大小不同，但相差不是很大
C．地球上的同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度都相同
D．自由落体运动的初速度为零
【参考答案】BCD
【试题解析】重力加速度g是矢量，方向竖直向下，在一般计算中g取9.8 m/s2，A错误；在地球表面同一地点，重力加速度相同，C正确；在地面上的不同地点重力加速度一般不同，但相差不大，B正确；初速度为零是自由落体运动的一个条件，D正确
例题2.某同学用如图甲所示装置测量自由落体加速度g，得到如图乙所示的一段纸带，他每两个点取一个计数点(已知交流电频率为50 Hz)，测得AB＝7.65 cm，BC＝9.17 cm.则打B点时重物的瞬时速度为________ m/s，测得的自由落体加速度g＝________ m/s2，它比真实值偏________(选填“大”或“小”)．(结果均保留两位有效数字)
【参考答案】2.19.5小
【试题解析】v B＝h AC
t AC＝2.1 m/s，由h BC－h AB＝gt2可得g＝9.5 m/s2，比真实值偏小．
例题3.从离地面500 m的空中自由落下一个小球，取g＝10 m/s2，求小球：
(1)落到地面所用的时间；
(2)自开始下落计时，在第1 s内的位移、最后1 s内的位移．
【参考答案】(1)10 s(2)5 m95 m
【试题解析】由x＝500 m和自由落体加速度，根据位移公式可直接算出落地所用时间，根据运动时间，可算出第1 s内的位移．最后1 s内的位移是下落总位移和前(n－1) s下落位移之差．
(1)由x＝1
2gt2，得落地所用时间：t＝
2x
g＝
2×500
10s＝10 s
(2)第1 s内的位移：x1＝1
2gt21＝
1
2×10×12 m＝5 m
因为从开始运动起前9 s内的位移为x9＝1
2gt29＝
1
2×10×92 m＝405 m
所以最后1 s内的位移为Δx＝x－x9＝500 m－405 m＝95 m.
例题4.一观察者发现，每隔一定时间就有一个水滴自8 m高处的屋檐落下，而且当看到第五滴水刚要离开屋檐时，第一滴水正好落到地面，那么这时第二滴水离地面的高度是(g取10 m/s2)()
A．2 m B．2.5 m C．2.9 m D．3.5 m
【参考答案】D
【试题解析】由匀变速直线运动规律的推论知相邻水滴位移比为1∶3∶5∶7，所以第二滴到地面(第一滴)的
距离应为总高度的
7
1＋3＋5＋7＝
7
16，所以其离地距离为
7
16×8 m＝3.5 m
1．伽利略认为自由落体运动应该是最简单的变速运动，即它的速度是均匀变化的，速度的均匀变化意味着()
A．速度与时间成正比
B．速度与位移成正比
C．速度与时间的二次方成正比
D．位移与时间的二次方成正比
【参考答案】AD
【试题解析】伽利略认为速度均匀变化意味着速度与时间成正比，可从数学上推导出位移与时间的二次方成正比，A、D正确。
2．关于自由落体运动，下列说法正确的是()
A．自由落体运动是一种匀速直线运动
B．物体刚下落时，速度和加速度都为零
C．物体的质量越大，下落时加速度就越大
D．当地重力加速度为9.8 m/s2，则物体在该处自由下落的过程中，每秒速度都增加9.8 m/s
【参考答案】D
【试题解析】自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动，故A错误．物体刚下落时，初速度为零，加速度为重力加速度g，故B错误．自由落体运动是忽略空气阻力的运动，无论质量大小，下落时加速度都是g，故C错误．加速度等于单位时间内速度的变化量，当地重力加速度为9.8 m/s2，则物体在该处自由下落的过程中，每秒速度都增加9.8 m/s2，故D正确．
3．一物体从H高处自由下落，经时间t落地，则当它下落t
2时，离地的高度为()
A.H
2 B.
H
4 C.
3H
4 D.
3H
2
【参考答案】C
【试题解析】把下落的时间平均分成两段，则这两段内的位移之比是1∶3，所以当物体下落t
2时，离地高度h
＝
3
1＋3
H＝
3
4H.
4．甲物体的质量是乙物体质量的3倍，它们在同一高度同时自由下落，则下列说法中正确的是() A．甲比乙先着地B．甲比乙的加速度大
C．甲与乙同时着地D．甲与乙的加速度一样大
【参考答案】CD
【试题解析】由于甲、乙在同一地方，它们自由下落的加速度均为当地的重力加速度g，故B错，D对。又
由于甲、乙从同一高度同时落下，据h＝1
2gt2得，两物体同时落地，A错，C对
5．登上月球的宇航员利用频闪仪(频率为每秒20次)给自由下落的小球拍照，所拍的闪光照片如图所示(图上所标数据为小球到达各位置时总的下落高度)，则月球表面的重力加速度为_____ m/s2(保留两位有效数字)．
【参考答案】1.6
【试题解析】由O 到F ，每两个相邻小球间的距离依次记为x 1、x 2、x 3、x 4、x 5、x 6，根据逐差法有，小球的
加速度为a ＝(x 6＋x 5＋x 4)－(x 3＋x 2＋x 1)
9T 2
，其中T ＝0.05 s ，
x 6＋x 5＋x 4＝7.20 cm －1.80 cm ＝5.40 cm ，x 1＋x 2＋x 3＝1.80 cm ，代入数据得a ＝1.6 m/s 2.
6.如图所示，为小球自由下落过程中，用频闪摄影的方法获得的轨迹的一部分，用刻度尺量出计数点1、2之
间的距离为7.65 cm ，2、3之间的距离为8.73 cm ，已知每次闪光的时间间隔为1
30
s ，则小球运动到计数点2
时的瞬时速度和小球下落的重力加速度各多大？
【参考答案】2.46 m /s 9.72 m/s 2
【试题解析】已知小球做自由落体运动，故其运动遵循匀变速直线运动的规律，所以小球运动到计数点2时的瞬时速度v 2＝v －＝x t ＝x 12＋x 232T ＝7.65＋8.732×
130×10－
2 m/s≈2.46 m/s 。由Δx ＝aT 2得a ＝Δx T
2，故小球下落的重力加
速度g ＝
x 23－x 12T 2
＝8.73－7.65(1
30
)2×10－
2 m/s 2＝9.72 m/s 2。
1．伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究自然规律的科学方法，这就是
A ．对自然现象进行总结归纳的方法
B ．用科学实验进行探究的方法
C ．对自然现象进行总结归纳，并用实验进行验证的方法
D ．抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法 【参考答案】D
【试题解析】伽利略对运动的研究，通常包括以下几个方面的要素：通过对现象的一般观察，提出假设，运用逻辑(包括数学)推理得出推论，通过实验对推论进行检验，最后对假设进行修正和推广．伽利略对自由落体运动的研究也是如此，故正确选项为D.
2．一个小石块从空中a 点自由落下，先后经过b 点和c 点，不计空气阻力．已知它经过b 点时的速度为v ，经过c 点时的速度为3v .则ab 段与ac 段位移之比
A ．1∶3
B ．1∶5
C ．1∶8
D ．1∶9 【参考答案】D
【试题解析】经过b 点时的位移为h ab ＝v 22g ，经过c 点时的位移为h ac ＝(3v )2
2g
，所以h ab ∶h ac ＝1∶9，故选D.
3．甲物体的质量是乙物体质量的5倍，甲从H高处自由下落，同时乙从2H高处自由下落，下列说法中正确的是(高度H远大于10 m)()
A．两物体下落过程中，同一时刻甲的速率比乙的大B．下落1 s末，它们的速度相等
C．各自下落1 m，它们的速度相等D．下落过程中甲的加速度比乙的大
【参考答案】BC
【试题解析】甲、乙两物体的重力加速度相同，由于同时释放，由v＝gt可知，相同时刻有相同的速度；由v2＝2gx知，下落相同位移时速率也相同
4. 一个小石子从离地某一高度处由静止自由落下，某摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹AB.该爱好者
用直尺量出轨迹的长度，如右图所示，已知曝光时间为
1
1000s，则小石子出发点离A点的距离约为
A．6.5 m B．10 mC．20 m D．45 m
【参考答案】C
【试题解析】AB长度为L＝0.02 m，小石子从A到B用时0.001 s，根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，即经过AB的中间时刻的瞬时速度v＝20 m/s，小石子从静止开始下落到该处的高度为h，则v2＝2gh，解得h＝20 m，由于A点离AB的中间时刻的位置很小，故小石子出发点离A点距离约为20 m.
5．关于自由落体运动，下列说法中不正确的是()
A．自由落体运动是竖直方向的匀加速直线运动
B．前3 s竖直方向的位移只要满足x1∶x2∶x3＝1∶4∶9的运动一定是自由落体运动
C．自由落体运动在开始的连续三个2 s内的位移之比是1∶3∶5
D．自由落体运动在开始的连续三个2 s末的速度之比是1∶2∶3
【参考答案】B
【试题解析】自由落体运动是竖直方向上初速度v0＝0，a＝g的匀加速直线运动，满足初速度为零的匀加速直线运动的规律，故A、C、D均正确，对B项，平抛运动也满足，故B选项错误
6.
如右图所示，让一个苹果从楼上某一高度自由下落，苹果在空中依次经过三个完全相同的窗户1、2、3.图中直线为苹果在空中的运动轨迹．若不计空气阻力的影响，以下说法正确的是
A．苹果通过第1个窗户所用的时间最长
B．苹果通过第2个窗户的平均速度最大
C．苹果通过第3个窗户所用的时间最长
D．苹果通过第3个窗户的平均速度最大
【参考答案】AD
【试题解析】苹果做自由落体运动，速度逐渐增大，所以苹果通过第1个窗户的平均速度最小，通过第3个窗户的平均速度最大，通过第3个窗户所用的时间最短，通过第1个窗户所用的时间最长，A、D对．
7．在塔顶上将一物体竖直向上抛出，抛出点为A，物体上升的最大高度为20 m．不计空气阻力，设塔足够高．则物体位移大小为10 m时，物体通过的路程可能为
A．10 m B．20 m
C．30 m D．50 m
【参考答案】ACD
【试题解析】物体在塔顶上的A点抛出，位移大小为10 m的位置有两处，如右图所示，一处在A点之上，另一处在A点之下．在A点之上时，位移为10 m处又有上升和下降两种过程．上升通过时，物体的路程L1，等于位移x1的大小，即L1＝x1＝10 m；下落通过时，路程L2＝2H－x1＝2×20 m－10 m＝30 m；在A点之下时，通过的路程L3＝2H＋x2＝2×20 m＋10 m＝50 m.
8．研究人员为检验某一产品的抗撞击能力，乘坐热气球并携带该产品竖直升空，当热气球以10 m/s的速度匀速上升到某一高度时，研究人员从热气球上将产品自由释放，测得经11 s产品撞击到地面．不计产品所受的空气阻力，求产品的释放位置距地面的高度．(g取10 m/s2)
【参考答案】495 m
【试题解析】将产品的运动视为匀变速直线运动，根据题意画出运动草图如右图所示．规定向上为正方向，则v0＝10 m/s，a＝－g＝－10 m/s2
根据H＝v0t＋1
2at2，解得H＝－495 m
即产品刚释放时离地面高度为495 m.
9．“蹦床”是奥运体操的一种竞技项目，比赛时，可在弹性网上安装压力传感器，利用压力传感器记录运动员运动过程中对弹性网的压力．并由计算机作出压力(F)—时间(t)图象，如下图为某一运动员比赛时计算机作出的F—t图象，不计空气阻力，则关于该运动员，下列说法正确的是()
A ．裁判打分时可以把该运动员的运动看成质点的运动
B ．1 s 末该运动员的运动速度最大
C ．1 s 末到2 s 末，该运动员在做减速运动
D ．3 s 末该运动员运动到最高点 【参考答案】D
【试题解析】运动员的外形和动作影响裁判打分，不能把该运动员的运动看成质点的运动，则A 错误；1 s 末对弹性网的压力最大，运动员在最低点，速度为0,1 s 未到2 s 末，运动员在做加速运动，2 s 未到3 s 末，运动员做竖直上抛运动，3 s 末运动员运动到最高点，则D 正确
10．不计空气阻力，以一定的初速度竖直上抛一物体，从抛出至回到抛出点的时间为t ，现在物体上升的最大高度的一半处设置一块挡板，物体撞击挡板前后的速度大小相等、方向相反，撞击所需时间不计，则这种情况下物体上升和下降的总时间约为
( )
A ．0.5t
B ．0.4t
C ．0.3t
D ．0.2t
【参考答案】C
【试题解析】将物体的上升过程分成位移相等的两段，设下面一段位移所用时间为t 1，上面一段位移所用时间为t 2，根据逆向思维可得：t 2∶t 1＝1∶(2－1)，又知，物体撞击挡板后以原速度大小弹回(撞击所需时间不计)，物体上升和下降的总时间t ′＝2t 1且t 1＋t 2＝t
2，由以上几式可得：t ′＝(2－1)t /2≈0.3t ，正确答案为
C
11．在地质、地震、勘探、气象和地球物理等领域的研究中，需要精确的重力加速度g 值，g 值可由实验精确测定．近年来测g 值的一种方法叫“对称自由下落法”，它是将测g 归于测长度和时间，具体做法是：将真空长直管沿竖直方向放置，自其中O 点向上抛小球又落到原处的时间为T 2，在小球运动过程中经过比O 点高H 的P 点，小球离开P 点到又回到P 点所用的时间为T 1，测得T 1、T 2和H ，可求得g 等于
A.8H
T 22－T 21
B.4H
T 22－T 21 C.
8H
(T 2－T 1)2
D.
H
4(T 2－T 1)2
【参考答案】A
【试题解析】小球从O 点能上升的最大高度为12g (T 22)2，小球从P 点到最高点能上升的高度为12g (T 1
2)2，所以有
H ＝12g (T 22)2－12g (T 12)2，由此得g ＝8H
T 22－T 21
. 12．在高为h 处，小球A 由静止开始自由落下，与此同时，在A 的正下方地面上以初速度v 0竖直向上抛出另一小球B ，求A 、B 在空中相遇的时间与地点，并讨论A 、B 相遇的条件(不计空气阻力作用，重力加速度为g )．
【参考答案】
【试题解析】设相遇时间为t，相遇点离地面高度为y，则两球相遇必在同一位置，具有相同的y.所以
y＝v0t－1
2gt2＝h－
1
2gt2，即v0t＝h.所以相遇时间为t＝
h
v0.
将t代入y的表达式中，y＝h－1
2gt2＝h－
1
2g
h2
v20＝h(1－
gh
2v20)，即为相遇点离地面的高度．
讨论：若A、B能在空中相遇，则y>0，即h(1－gh
2v20)>0.
所以1－gh
2v20>0，即v0> gh
2为A、B在空中相遇的条件．
当在B球的最高点相遇时，应有1
2gt2＋
v20
2g＝h，且t＝
v0
g，解得v0＝gh.
当gh
2 v0>gh时，在B球上升过程中两球相遇 2.2 自由落体运动的规律 【三维目标】 知识与技能 1．知道什么是自由落体运动； 2．知道什么是自由落体加速度，它的方向和大小； 3．掌握自由落体运动速度、位移随时间变化的规律； 4．运用自由落体运动规律解决实际问题。 过程与方法 1．观察自由下落的物体，预测其运动特点； 2．经历探究自由落体运动的规律； 情感态度与价值观 对用图像描述和研究物理问题感兴趣，体会数学在研究物理中的重要性。【教学重点】 自由落体运动的概念、性质、规律及重力加速度 【教学难点】 微元法推导位移时间关系式 【教学过程】 新课导入 我们用钱毛管实验验证了影响物体下落的因素是空气阻力，在没有空气阻力时，羽毛和硬币同时落地。大家想一想，如果忽略空气阻力，让所有的物体由静止开始下落的这种运动一样吗？ 自由落体运动 在这种忽略空气阻力的情况下，物体由静止开始下落的运动我们给它起个名字——自由落体运动。 （请大家看书，看一下它的准确定义。板书） 1.定义：物理学中，把物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫自 由落体运动。 请同学们根据定义总结自由落体运动的特点 （学生讨论总结，教师板书） 2.自由落体运动的特点： （1）初速度为零 （2）只受重力 我们日常生活中见到的落体运动是自由落体运动吗？ （学生：不是，存在空气阻力。） 在我们的日常生活环境中，自由落体运动是不存在的，只是一种理想运动模型。但利用忽略次要因素，抓住主要因素的物理研究方法，我们可以把日常生活中一些空气阻力影响不大的落体运动近似看做自由落体运动。什么样才叫做阻力影响不大，就是阻力跟重力相比可以忽略。 近似条件：一般情况下，密度较大实心物体的下落都可以近似看成自由落体运动。 自由落体运动的规律 通过伽利略的实验验证，我们得出了一个结论，就是自由落体运动的性质是初速度为零的匀加速直线运动。我们要描述这个运动，就要知道它的加速度，速度和位移。伽利略的实验只是给出了速度与时间成正比，位移与时间的平方成正比这个定性关系。没有给出定量的关系，就不能具体计算一个物体下落在某个时刻或某个位置的速度，或它下落的高度，也就是位移。 我们这节课一起来探究自由落体运动的加速度，速度和位移的规律。首先，我们来看加速度。 一．自由落体运动的加速度 我们在学习匀变速直线运动的概念时说加速度恒定的直线运动为匀变速直线运动。既然自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，那么它的匀加速就是恒定的。 自由落体运动的加速度由重力产生，又叫重力加速度，用g表示。加速度是矢量，它就有大小和方向。 1.g的大小。约为9.8m/s2 曾经有个商人从处于北极附近的荷兰贩了5000t的货物到赤道附近的港口去卖，发现货物的重量轻了些。这是为什么？ （两地的重力加速度不一样。） 在这，对于重力加速度的大小有几点要注意： （1）在同一地点，g的大小相同，在不同地点，g的值略有不同。 A．同一海拔高度，纬度越高，重力加速度越大。 B．同一纬度，海拔高度越高，重力加速度越小。 荷兰在北极附近，纬度比赤道大，所以重力加速度大，重量大，关于具体值，见课本51页，可以明显发现纬度大的比纬度小的重力加速度大。 （2）在具体的计算题中，题目规定g=10 m/s2，就取10 m/s2。没有规定就取 9.8m/s2。 2.g的方向：竖直向下 3、性质：初速度为零的匀加速直线运动。 二、自由落体运动的速度 1、请学生根据加速度的定义式推导自由落体运动的速度公式 (学生推导：加速度的定义式a=v t－v0 t,得 v t=v0+at.自由落体运动中： v o =0.a=g,所以v t＝gt ) 教师备课手册 教师姓名学生姓名填写时间 学科物理年级上课时间课时计划2h 教学目标 教学内容 个性化学习问题解决 教学 重点、难点 教学过程 第3课时自由落体和竖直上抛追及相遇问题 [知识梳理] 知识点一、自由落体运动 1．条件：物体只受重力，从静止开始下落。 2．运动性质：初速度v0＝0，加速度为重力加速度g的匀加速直线运动。 3．基本规律 (1)速度公式：v＝gt。 (2)位移公式：h＝ 1 2gt 2。 (3)速度位移关系式：v2＝2gh。 知识点二、竖直上抛运动 1．运动特点：加速度为g，上升阶段做匀减速直线运动，下降阶段做自由落体运动。2．基本规律 (1)速度公式：v＝v0－gt。 (2)位移公式：h＝v0t－ 1 2gt 2。 (3)速度位移关系式：v2－v20＝－2gh。 (4)上升的最大高度：H＝ v20 2g。 (5)上升到最高点所用时间t＝ v0 g。 思维深化 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)雨滴随风飘落，就是我们常说的自由落体运动中的一种。() (2)羽毛下落得比玻璃球慢，是因为空气阻力的影响。() (3)只要物体运动的加速度a＝9.8 m/s2，此物体的运动不是自由落体运动，就是竖直上抛运 动。( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× [题 组 自 测] 题组一 自由落体和竖直上抛运动 1．某人估测一竖直枯井深度，从井口静止释放一石头并开始计时，经2 s 听到石头落底声。由此可知井深约为(不计声音传播时间，重力加速度g 取10 m/s 2)( ) A ．10 m B ．20 m C ．30 m D ．40 m 解析 从井口由静止释放，石头做自由落体运动，由运动学公式h ＝12gt 2可得h ＝12×10×22m ＝20 m 。 答案 B 2．A 、B 两小球从不同高度自由下落，同时落地，A 球下落的时间为t ，B 球下落的时间为t 2，当B 球开始下落的瞬间，A 、B 两球的高度差为( ) A ．gt 2 B.38gt 2 C.34gt 2 D.1 4gt 2 解析 A 球下落高度为h A ＝12gt 2，B 球下落高度为h B ＝12g ? ????t 22＝1 8gt 2，当B 球开始下落的瞬 间，A 、B 两球的高度差为Δh ＝h A －12g ? ????t 22－h B ＝1 4gt 2，所以D 项正确。 答案 D 3．(多选)在某一高度以v 0＝20 m/s 的初速度竖直上抛一个小球(不计空气阻力)，当小球速度大小为10 m/s 时，以下判断正确的是(g 取10 m/s 2)( ) A ．小球在这段时间内的平均速度大小可能为15 m/s ，方向向上 B ．小球在这段时间内的平均速度大小可能为5 m/s ，方向向下 C ．小球在这段时间内的平均速度大小可能为5 m/s ，方向向上 D ．小球的位移大小一定是15 m 解析 小球被竖直向上抛出，做的是匀变速直线运动，平均速度可以用匀变速直线运动的平均速度公式v ＝v 0＋v 2求出，规定竖直向上为正方向，当小球的末速度大小为10 m/s 、方向竖直向上时，v ＝10 m/s ，用公式求得平均速度为15 m/s ，方向竖直向上，A 正确；当小球的末速度大小为10 m/s 、方向竖直向下时，v ＝ －10 m/s ，用公式求得平均速度大小为5 m/s ，方向竖直向上，C 正确；由于末速度大小为 自由落体与竖直上抛运动第一关：基础关展望高考 基础知识 一、自由落体运动 知识讲解 1.定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫自由落体运动. 2.特点 ①初速度v0=0. ②受力特点:只受重力作用,没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计. ③加速度是重力加速度g,方向始终竖直向下. 3.运动性质 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动. 4.自由落体加速度 在同一地点,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同,这个加速度叫自由落体加速度,也叫重力加速度. ①方向:重力加速度g的方向总是竖直向下. ②大小:随地点的不同而不同.一般计算中取g=9.8m/s2,题中有说明或粗略计算中也可取g=10m/s2. 在地球表面上从赤道到两极,重力加速度随纬度的增大而逐渐增大;在地球表面上方越高处的重力加速度越小.在其他星球表面的重力加速度不可简单认为与地球表面的重力加速度相同. 5.自由落体运动的规律 自由落体运动可以看成匀变速直线运动在v0=0,a=g时的一种特例,因此其运动规律可由匀变速直线运动的一般公式得出 活学活用 1.关于自由落体运动,下列说法正确的是（） A.物体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.在自由落体运动过程中,不同质量的物体运动规律相同 D.物体做自由落体运动位移与时间成反比 解析：自由落体运动是指初速度为零,加速度为g 的竖直向下的匀加速直线运动.A 选项加速度不一定为g,故A 错.B 选项中物体的初速度不一定为0,运动方向也不一定竖直向下,不符合自由落体的定义,故B 错.加速度g 与质量无关,则运动规律也与质量无关,故C 对.自由落体的位移:x=12 gt 2,x 与t 2 成正比,故D 错. 答案：C 二、竖直上抛运动 知识讲解 1.概念:将物体以一定的初速度竖直向上抛出去,物体只在重力作用下的运动叫竖直上抛运动. 2.基本特征:只受重力作用且初速度竖直向上,以初速度方向为正方向则a=-g. 3.竖直上抛运动的基本规律 速度公式:v=v 0-gt 位移公式:x=v 0t- 12 gt 2 速度—位移关系:v 2 -2 0v =-2gx 4.竖直上抛运动的基本特点 ①上升到最高点的时间t=v 0/g. ②上升到最高点所用时间与从最高点落回到抛出点所用时间相等. 落回到抛出点的速度与抛出时速度大小相等,方向相反,上升过程与下落过程具有对称性,利用其运动的对称性解决问题有时很方便. ③上升的最大高度H=20 v .2g 活学活用 2.在h=12m 高的塔上,以一定初速度竖直上抛出一个物体,经t=2s 到达地面,则物体抛出时初速度v 0 多大?物体上升的最大高度是多少?(离地面的高度)(g 取10m/s 2 ) 解析： 方法一:把物体看做匀减速上升和自由下落两个过程.设上升时间为t1,下降时间为t2.则物体抛出的 初速度v 0=gt 1,物体上升到达最高点时离地面的高度H=2 21gt 2 ,同时20v H h 2g =+,又t 1+t 2=t=2s,联立以上四 O t E k A O t D E k O t C E k O t B E k 第3节 自由落体运动和竖直上抛运动 1.【2019年物理全国卷1】如图，篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮，离地后重心上升的最大高度为H 。上升第一个4H 所用的时间为t 1，第四个4 H 所用的时间为t 2。不计空气阻力，则21t t 满足 A ．1<21t t <2 B ．2<21t t <3 C ．3<21t t <4 D ．4<21 t t <5 【答案】C 【解析】 【详解】运动员起跳到达最高点的瞬间速度为零，又不计空气阻力，故可逆向处理为自由落体运动。则根据初速度为零匀加速运动，相等相邻位移时间关系 )()1:21:32:23:52....，可知212323t t ==+-2134t t <<，故本题选C 。 2.2018年海南卷1．一攀岩者以1m/s 的速度匀速向上攀登，途中碰落了岩壁上的石块，石块自由下落。3s 后攀岩者听到石块落地的声音，此时他离地面的高度约为 （ C ） A ．10m B ．30m C ．50m D ．70m 解析：3s 内石块自由下落m 452 121==gt h ， 3s 内攀岩者匀速上升m 32==vt h 此时他离地面的高度约为m 4821=+=h h h ，故选C 。 3.2018年江苏卷4．从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面．忽略空气阻力，该过程中小球的动能E k 与时间t 的关系图象是 （ A ） 解析：小球做竖直上抛运动时，速度v =v 0-gt ，根据动能221mv E k = 得20)-(2 1gt v m E k =，故图象A 正确。 4.2017年浙江选考卷4.拿一个长约1.5m 的玻璃筒，一端封闭，另一端有开关，把金属片和小羽毛放到玻璃筒里。把玻璃筒倒立过来，观察它们下落的情况，然后把玻璃筒里的空 气抽出，再把玻璃筒倒立过来，再次观察它们下落的情况，下列说法正确的是 A.玻璃筒充满空气时，金属片和小羽毛下落一样快 B.玻璃筒充满空气时，金属片和小羽毛均做自由落体运动 C.玻璃筒抽出空气后，金属片和小羽毛下落一样快 D.玻璃筒抽出空气后，金属片比小羽毛下落快 【答案】C 【解析】抽出空气前，金属片和小羽毛受到空气阻力的作用，但金属片质量大，加加速度大，所以金属片下落快，但金属片和小羽毛都不是做自田落体运动， A 、B 错误；抽出出空气后金属片和小羽毛都不受空气阻力作用，只受重力作用运动，都为加速度为重力加速度做自由落体运动，下落一样快，故C 正确、D 错误。 5.2014年物理上海卷 8.在离地高h 处，沿竖直方向同时向上和向下抛出两个小球，它们的初速度大小均为v ，不计空气阻力，两球落地的时间差为 （ ） A ．g v 2 B ．g v C ．v h 2 D ．v h 【答案】A 【解析】根据竖直上抛运动的对称性，可知向上抛出的小球落回到出发点时的速度也是v ，之后的运动与竖直下抛的物体运动情况相同。因此上抛的小球比下抛的小球运动的时间为：g v g v v t 2=---=，A 项正确。 6.2014年物理海南卷3．将一物体以某一初速度竖直上抛。物体在运动过程中受到一大小不变的空气阻力作用，它从抛出点到最高点的运动时间为t 1，再从最高点回到抛出点的运动时间为t 2，如果没有空气阻力作用，它从抛出点到最高点所用的时间为t 0，则 （ ） A ．t 1> t 0 t 2< t 1 B ．t 1< t 0 t 2> t 1 C ．t 2.> t 0 t 2> t 1 D ．t 1< t 0 t 2< t 1 【答案】B 【解析】由题意知，空气阻力大小不变，故三段时间均为匀变速直线运动，根据匀变速直线运动的 自由落体运动练习题 一、 自由落体运功 1、 定义：只在重力作用下，从静止开始下落的运动 注意(1)只在重力作用下 (2)从静止下落 二、 重力加速度 1、 定义：自由落体运动的加速度，“g ”； 方向： 竖直向下 2、大小：g=9.8 m/2 s 注意：（1）在同一地点，重力加速度g 的大小是相同的；在不同的地点，g 的值略有不同 a.同一海拔高度，纬度越高的地方，g 越大． b.同一纬度，海拔高度越高的地方，g 越小 ． （2）一般取g ＝9.8 m/s 2 ，以题目要求为主。 （3）在不同的星球表面，重力加速度g 的大小一般不相同． 3 方向：竖直向下 4 实质：是一个初速为零，加速度为g 的匀加速直线运动。 三 自由落体运动的速度 （1）大小 ： t v gt （2）方向 ： 竖直向下 四 自由落体运动速度-时间和位移-时间图像 [例1]从离地500m 的空中自由落下一个小球，取g= 10m/s 2 ，求： （1）经过多少时间落到地面； （2）从开始落下的时刻起，在第1s 内的位移、最后1s 内的位移； （3）落下一半时间的位移. [例2]气球下挂一重物，以v0=10m/s匀速上升，当到达离地高h=175m处时，悬挂重物的绳子突然断裂，那么重物经多少时间落到地面？落地的速度多大？空气阻力不计，取g=10m/s2. 【练习】 一、选择题 1.甲物体的重力是乙物体的3倍，它们在同一高度处同时自由下落，则下列说法中正确的是[ ] A.甲比乙先着地 B.甲比乙的加速度大 C.甲、乙同时着地 D.无法确定谁先着地 2.关于自由落体运动，下列说法正确的是 [ ] A.某段时间的平均速度等于初速度与末速度和的一半 B.某段位移的平均速度等于初速度与末速度和的一半 C.在任何相等时间内速度变化相同 D.在任何相等时间内位移变化相同 3.自由落体运动在任何两个相邻的1s内，位移的增量为 [ ] A.1m B.5m C.10m D.不能确定 4.甲物体的重量比乙物体大5倍，甲从H高处自由落下，乙从2H高处与甲物体同时自由落下，在它们落地之前，下列说法中正确的是 [ ] A.两物体下落过程中，在同一时刻甲的速度比乙的速度大 B.下落1s末，它们的速度相同 C.各自下落1m时，它们的速度相同 D.下落过程中甲的加速度比乙的加速度大 5.从某高处释放一粒小石子，经过1s从同一地点再释放另一粒小石子，则在它们落地之前，两粒石子间的距离将 [ ] A.保持不变 B.不断增大 C.不断减小 D.有时增大，有时减小 高中物理--自由落体运动教案 三维目标 知识与技能 1．认识自由落体运动,知道影响物体下落快慢的因素,理解自由落体运动是在理想条件下的运动,知道它是初速度为零的匀加速直线运动。 2．能用打点记时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析。 3．知道什么是自由落体的加速度,知道它的方向,知道在地球上不同地方,重力加速度大小不同。 4．掌握如何从匀变直线运动的规律推出自由落体运动的规律,并能够运用自由落体规律解决实际问题。 5．初步了解探索自然规律的科学方法,培养学生的观察、概括能力。 过程与方法 1．由学生自主进行实验探究,采取实验室的基本实验仪器—打点记时器,记录下运动的信息,定量地测定重物自由下落的加速度,探究运动规律的同时让学生进一步体验科学探究方法。 2．培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力。 3．引导学生养成进行简单物理研究习惯、根据现象进行合理假设与猜想的探究方法。 4．引导学生学会分析数据,归纳总结自由落体的加速度g随纬度变化的规律。 5．教师应该在教学中尽量为学生提供制定探究的机会,根据学生的实际能力去引导学生进行观察、思考、讨论和交流。 情感态度与价值观 1．调动学生积极参与讨论的兴趣,培养逻辑思维能力及表述能力/。 2．渗透物理方法的教育,在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型—自由落体 3．培养学生的团结合作精神和协作意识,敢于提出与别人不同的见解。 教学重点 重点是使学生掌握自由落体的速度和位移随时间变化的规律。自由落体的特 征是初速度为零,只受重力作用(物体的加速度为自由落体加速度g)。 教学难点 是演示实验的技巧及规律的得出,介绍伽利略的实验验证及巧妙的推理。 教具 牛顿管、硬币、小纸片、打点记时器、刻度尺、铁架台、纸带、重物等 课时安排 1课时 教学内容 复习提问 s1∶s2∶s3=1∶4∶9sⅠ∶sⅡ∶sⅢ＝1∶3∶5 引入新课 演示：多种小物体的下落。我们都见过雨滴、雪片从天而降,树叶飘落,苹果坠地以及石子落入水井中,上述物体都是受到重力作用而竖直下落的。 落体运动：指出在地面附近的任何物体,脱离支持物后,竖直落向地面的运动叫做落体运动。 研究落体运动对我们的生产和生活有非常重要的意义。如：我们通过坠落的石子来测量井口到水面的深度；飞机空投人员和货物时使用降落伞以减小着地速度等都用上了自由落体运动的相关知识。引入新课 历史回顾及实验 演示１：取一枚硬币,一枚与硬币等大的纸片,让它们从同一高度同时下落,观察下落情况。 结论：“物体越重,下落得越快”。 1．亚里士多德(Aristotle)的认识 从公元前4世纪至公元17世纪,这种观念统治了人们两千多年之久。 自由落体运动 1、（单选）从某高处(高度大于5 m)释放一粒小石子，经过1 s 从同一地点再释放另一粒小石子，不计空气阻力，则在它们落地之前的任一时刻( ) A ．两粒石子间的距离将保持不变，速度之差保持不变 B ．两粒石子间的距离将不断增大，速度之差保持不变 C ．两粒石子间的距离将不断增大，速度之差也越来越大 D ．两粒石子间的距离将不断减小，速度之差也越来越小 答案 B 解析 当第一个石子运动的时间为t 时，第二个石子运动的时间为(t －1)．则有x 1＝12 gt 2 ① v 1＝gt ②x 2＝1 2g (t －1)2③v 2＝g (t －1)④由①③得：Δx ＝gt －12 g ，由②④得：Δv ＝g .因此，Δx 随t 增大，Δv 不变， 选项B 正确． 2、（单选）一物体自距地面高H 处自由下落，经时间t 落地，此时速度为v ，则( ) A.t 2时物体距地面高度为H 2 B.t 2时物体距地面高度为3 4H C ．物体下落H 时速度为v D ．物体下落H 时速度为3v 答案 B 解析 根据位移－时间公式h ＝12gt 2 知，在前一半时间和后一半时间内的位移之比为1∶3，则前一半时间内的 位移为H 4，此时距离地面的高度为3H 4.故A 项错误，B 项正确．C 、D 两项，根据v 2＝2gH ，v ′2 ＝2g H 2知，物体下落H 2时的 速度为v ′＝ 2v 2 .故C 、D 两项错误． 3、(单选)某同学为估测一教学楼的总高度，在楼顶将一直径为2 cm 的钢球由静止释放，测得通过安装在地面的光电门数字计时器的时间为0.001 s ，由此可知教学楼的总高度约为(不计空气阻力，重力加速度g 取10 m/s 2 )( ) 答案 B 解析 设运动时间为t ，根据h ＝12gt 2可得，根据Δx ＝x t －x t ′即12gt 2－12g(t －0.001)2 ＝Δx ， 即12×10t 2－12×10(t －0.001)2＝0.02解得：t ＝2 s h ＝12 ×10×22 m ＝20 m 4、（单选）如图所示，分别位于P 、Q 两点的两小球，初始位置离水平地面的高度差为1.6 m ，现同时由静止开始释放两球，测得两球先后落地的时间差为0.2 s ，取g ＝10 m/s 2 ，空气阻力不计，P 点离水平地面的高度h 为( ) A ．0.8 m B ．1.25 m C ．2.45 m D ．3.2 m 答案 C 解析 P 点的小球：h ＝12gt 12 ，解得t 1＝ 2h g . Q 点的小球：h ＋1.6＝12 gt 22 ，解得t 2＝ 2（h ＋1.6） g . 【例6*】杂技演员把3个球依次竖直向上抛出，形成连续的循环。在循环中，他每抛出一球后，再过一段与刚抛出的球刚才在手中停留时间相等的时间，又接到下一个球，这样，在总的循环过程中，便形成有时空中有3个球，有时空中有2个球，而演员手中则有一半时间内有1个球，有一半时间内没有球。设每个球上升的高度为1.25m ，取210/g m s =，则每个球每次在手中停留的时间是_________________。 1.12: 自由落体和竖直上抛运动的习题课 【内容导学】 一、自由落体规律的应用 1、自由落体运动为初速为零的匀加速运动，因此前面所讲的各种比例关系对自由落体运动均是适用的。 2、己知自由落体最后阶段的位移s ?和时间t ?，通常有以下几种方法求运动总时间和下落总高度： ①研究这一段，利用位移关系1n n s s s -?=-列式，由2211()22s gt g t t ?= --?得到自由落体的总时间t 。 ②研究这一段，利用2012s v t at =+ ，先求出这一段的初速度0v 。再由0v t t g =+?得到自由落体的总时间t 。 ③研究这一段，利用/2t s v v gt t ?===?中，2 t t t ?=+中得到自由落体的总时间t 。 二、竖直上抛运动的特点 1、竖直上抛运动的两种研究方法 ①分段法：上升阶段是匀减速直线运动，下落阶段是自由落体运动；下落过程是上升过程的逆过程。上升阶段逆向考虑也可灵活应用比例关系求解。 ②整体法：从全程来看，加速度方向始终与初速度0v 的方向相反，所以可把竖直上抛运动看成是一个匀变速直线运动，要特别注意0v 、t v 、g 、s 等矢量的正负号。一般选取竖直向上为正方向，0v 总是正值，上升过程中t v 为正值，下降过程t v 为负值；物体在抛岀点以上时s 为正值，物体在抛出点以下时s 为负值。 2、竖直上抛运动的上升阶段和下降阶段具有对称性 ①速度对称：上升和下降过程经过同一位置时速度等大、反向。 ②时间对称：上升和下降过程经过同一段高度的上升时间和下降时间相等。 三、相遇和追及问题 自由落体和竖直上抛运动中的相遇和追及问题，与前面讨论的匀变速直线运动追及问题有相 同的特征，但也有它独特的处理方法。 1、图像法 自由落体和竖直上抛运动的s t -图均为抛物线，利用s t -图像有时可以方便地处理相遇或追及问题。 2、相对运动 ①两个不同时自由下落的物体间的相对运动是匀速直线运动。 自由落体运动典型例题 [例1]从离地500m的空中自由落下一个小球，取g= 10m/s2，求： （1）经过多少时间落到地面； （2）从开始落下的时刻起，在第1s内的位移、最后1s内的位移； （3）落下一半时间的位移. [分析]由h=500m和运动时间，根据位移公式可直接算出落地时间、第1s内位移和落下一半时间的位移.最后1s内的位移是下落总位移和前（n—1）s下落位移之差. （2）第1s内的位移： 因为从开始运动起前9s内的位移为： 所以最后1s内的位移为： h10=h-h9=500m-405m=95m （3）落下一半时间即t'=5s，其位移为 [说明]根据初速为零的匀加速运动位移的特点，由第1s内的位移h1=5m，可直接用比例关系求出最后1s内的位移，即 h1∶h10=1∶19 ∴ h10=19h1=19×5m=95m 同理，若把下落全程的时间分成相等的两段，则每一段内通过的位移之比： h t/2∶h t=12∶22=1∶4 [例2]一个物体从H高处自由落下，经过最后196m所用的时间是4s，求物体下落H高所用的总时间T和高度H是多少？取g=9.8m/s2，空气阻力不计. [分析]根据题意画出小球的运动示意图（图1）其中t=4s， h=196m. [解]方法1 根据自由落体公式 式（1）减去式（2），得 方法2 利用匀变速运动平均速度的性质由题意得最后4s内的平均速度为 因为在匀变速运动中，某段时间中的平均速度等于中点时刻的速度，所以下落至最后2s时的瞬时速度为 由速度公式得下落至最后2s的时间 方法3 利用v－t图象 画出这个物体自由下落的v-t 图，如图2所示.开始下落后经时间（T—t）和T后的速度分别为g（T-t）、 gT. 图线的AB段与t轴间的面积表示在时间t内下落的高度h.。由 教学目标 1、知识目标：学习自由落体运动、理解自由落体加速度，掌握自由落体运动的规律。 2、能力目标：培养学生在实验探索中进行研究性学习，体验学生间的交流合作。 3、情感目标：让学生受到见义勇为的思想教育和集体观念教育。 教学重点 理解不同物体做自由落体运动的加速度都相同。 教学难点 从实验中得出自由落体运动的特点及其运动性质。 教学方式 讲解、演示、师生互动、对比归纳。 教学仪器 金属片，纸片；牛顿管，抽气机；重物，直尺。 教学过程 [引入课题] 最美妈妈吴菊萍的故事：20XX年7月2日下午1点半左右，杭州滨江区的闻涛社区的一处住宅小区内，两岁女孩突然从10楼高空坠落，眼看一出悲剧即将上演。刹那间，刚好路过的吴菊萍毫不犹豫冲过去，徒手抱接了一下女孩，自己的左臂瞬间被巨大的冲击力撞成粉碎性骨折。但是，由于她奋不顾身的这一接，女孩稚嫩的生命得救了。同样有着两岁儿子的吴菊萍之后被人们称为最美妈妈！ 多么惊险的一幕，吴菊萍这种舍己救人的精神确实值得大家学习，如果2岁小女孩是从半米高的位置落到大人手中，小女孩会毫发无损，而从10层楼高的位置落下来后，为什么造成如此严重的后果？吴菊萍从观察到动手接住小女孩，允许她反应的时间到底有多少？她又冒着多大的危险去接小女孩的呢？ 生活中有许多这种落体现象。为了研究问题的方便，我们今天只研究最简单、最理想的落体运动——自由落体运动。 [新课教学] 提问：大家看见过落体运动吗？ 树叶的下落； 雨滴、雪花的下落； 蹦极时，人的下落； 工地上，从高处落下的砖头和瓦片；等等。 提问：你们仔细观察过落体运动吗？ 演示实验：小石头和羽毛的下落。 实验现象：小石头下落的比羽毛快。 早在公元前4世纪，希腊哲学家亚里士多德通过观察大量物体下落的现象，归纳出：物体越重，下落得越快。 提问：是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢？ 同学们可以通过实验研究这个问题，桌上有金属片和纸片，利用它们设计小实验，做一做。 八人行教育个性化辅导授课 解法3：根据竖直上抛运动的特点可知：相遇时第n 颗子弹与第一颗子弹运动的时间之和等于g v 02， 即：t ＋t n =g v 02 （1） 又因为：t n =〔t －(n －1)〕 （2） 所以，将(2)式代入(1)式得： t=2 10－n g v ,（n ≥2） 例：将小球A 以初速度V A =40 m/s 竖直向上抛出，经过一段时间Δt 后，又以初速度V B =30m/s 将小球B 从同一点竖直向上抛出，为了使两个小球能在 空中相遇，试分析Δt 应满足的条件。 方法一：利用空中的运动时间分析 要使两小球在空中相遇，Δt 应满足的条件一定是介于某一范围内，因此，只要求出这个范围的最大值和最小值就可以了。 当小球B 抛出后处于上升阶段时与A 球相遇，经过的时间间隔较大，故Δt 的最大值为小球A 刚要落回抛出点的瞬间将小球B 抛出。而小球A 在空中运动的时间为： ， 即Δt 的最大值为Δt max =8s 。 当小球B 抛出后处于下降阶段时与A 球相遇，经过的时间间隔较小，故Δt 的最小值为A 、B 两小球同时落地，先后抛出的时间间隔。而小球B 在空中运动的时间为： ， 则Δt 的最小值为Δt min =t A -t B =2s 。 故要使A 、B 两小球在空中相遇，Δt 应满足的条件为2s ＜Δt ＜8s 。 方法二：利用位移公式分析 A 、 B 两小球在空中相遇，不管其是在上升还是下降阶段相遇，相遇时的位移必相等。设小球B 抛出后经时间t 与小球A 相遇，则小球A 抛出后的运动时间为（t+Δt ），由位移公式可得 高一物理自由落体运动及其规律；竖直上抛运动及其规律北师大版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 1. 自由落体运动及其规律； 2. 竖直上抛运动及其规律； 二. 知识总结归纳： 1. 物体自由下落时的运动规律： （1）是竖直向下的直线运动； （2）如果不考虑空气阻力的作用，不同轻、重的物体下落的快慢是相同的。 2. 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。 （2）自由落体运动的加速度为g ： 在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，这个加速度称重力加速度g 。g 方向竖直向下，大小随不同地点而略有变化，在地球表面上赤道最小、两极最大，还随高度的不同而变化，高度越高g 越小。在通常的计算中，地面上的g 取9.8m/s 2，粗略的计算中，还可以把g 取做10m/s 2。 （3）自由落体运动的规律：（是初速为零加速度为g 的匀加速直线运动）： v gt h gt v gh v v t t t == ==，，，。12 222 2/ 3. 竖直上抛运动 定义：将物体以一定的初速度沿竖直方向向上抛出去，物体只在重力作用下的运动。 特点：是加速度为－g （取竖直向上方向为正方向）的匀变速直线运动， 运动到最高点时，v=0，a=－g 。 分析方法及规律： （1）分段分析法： ①上升过程：匀减速运动，，。v v gt s v t gt t =-=-002 12 （取竖直向上方向为正方向） ②下落过程：自由落体运动，，。v gt s gt t == 12 2 （取竖直向下方向为正方向） （2）整过程分析法：全过程是加速度为－g （取竖直向上方向为正方向）的匀变速 直线运动，，。应用此两式解题时要特别注意、正v v gt s v t gt s v t =-=- 002 12 负，s 为正值表示质点在抛出点的上方，s 为负值表示质点在抛出点的下方，v 为正值，表示质点向上运动，v 为负值，表示质点向下运动。由同一位移s 求出的t 、v t 可能有两解，要注意分清其意义。 ()/3几个推论：能上升的最大高度；上升到最大高度所需时间h v g t m =02 2 《自由落体运动》说课稿 一、说教材 “自由落体运动”是高中物理“物体运动”一章的内容，教材的目的显然是把它作为匀变速直线运动的特例来处理。由于学生对重的物体下落得快、轻的物体下落得慢的印象很深，因此本节教材的重点和难点，在于不同物体下落的快慢是一样的以及不同物体在同一位置的重力加速度都是g。教材的思想体系是： (1) 通过毛线管（牛顿管）实验，证明在无阻力情况下物体下落快慢相同，并观察其轨迹是直线。 (2) 利用教材的闪光照片和数据表以及匀变速直线运动的研究方法，确定自由落体运动是匀变速的。 (3) 揭示重力加速度的概念，给出常用值。 (4) 归纳出其运动性质和运动规律，并能运用。 因此，教材的主体思想是，经过实验及分析，学习自由落体运、动、重力加速度的概念以及自由落体运动的规律，以达到培养学生研究物理问题的方法和思维能力的目的。 二、说教学目标 根据教学大纲、教材内容和学生的认知特征，拟确定如下的教学目标 （1）知识目标：通过实验观察、定义并理解自由落体运动的概念和做自由落体运动的条件，并能用ΔS=aT2和教材的闪光照片及数据表，确定出自由落体运动是匀变速直线运动。引出重力加速度的概念，并能导出公式vt= gt和 h=gt2/2。 （2）实验目标：通过观察空气中的金属片、纸片、羽毛下落运、动和毛线管内“真空”中的金属片、纸片、羽毛下落运动，比较得出常见的轻、重物体下落快慢不同是空气阻力所致。通过分析小球自由下落的闪光实验，学会物理实验数据处理与分析的方法。 （3）能力目标：培养学生观察能力和分析、处理实验数据的能力，使之会验证匀变速直线运动；通过分析、归纳出自由落体运动的速度、位移公式，培养分析、推理、综合的能力。 《自由落体运动》教案 ★ 新课标要求 1、知识目标： （1）使学生知道什么是自由落体运动，理解自由落体运动的条件和特征，掌握重力加速度的概念； （2）掌握自由落体运动的规律，能用匀变速直线运动的规律解决自由落体问题。 2、能力目标： （1）培养学生的观察能力、逻辑推理能力和实验设计能力； （2）进行科学态度和科学方法教育，了解研究自然规律的科学方法，培养探求知识的能力； ★ 教学重点：自由落体运动的特征和规律； ★ 教学难点：研究自由落体运动的特征 ； ★ 实验教具：薄纸片和石头、牛顿管、重物、直尺、多媒体课件等 教学过程： 一、复习提问 前面我们学习了匀变速直线运动的规律。下面我们一起来回顾一下匀变速直线运动的有关知识。 速度公式： 0t v v at =+ 位移公式： 2012 s v t at =+ 速度位移公式：2202t v v as -= 推论：做匀变速直线运动的物体，在连续相等的时间间隔T 内位移之差为一 恒量。 s 1= s 2=…= aT 2 二、导入新课 举例：用手握住的石头处于静止状态。 （老师提问）松手后石头的运动情况如何？ （学生活动）思考与讨论并猜想。 V 0=0，石头竖直下落。 （老师演示）提醒同学们注意观察。 （学生活动）石头下落时做V 0=0的竖直方向的直线运动。 过渡引言：今天我们就来深入的认识这一运动———自由落体运动。 三、新课教学 1、演示实验一： 石头与纸片从同一高度同时由静止开始下落。问：我们可观察到什么现象？（看到石头比纸片下落得快）。为什么石头比纸片下落得快呢？（石头重一些，重的物体比轻的物体下落快） 教师介绍：早在2000多年前，古希腊的哲学家亚里士多德通过对落体运动的观察、研究，得出“物体下落快慢由物体重力决定”即“物体越重下落越快”的结论。亚里士多德的观点是否正确呢？（不对）这种从表面上的观察得出的结论实际上是错误的。 过渡引言：实际上重的物体下落的快只是我们的一种生活经验，现在我们再来做一个实验。 2、演示实验二： 取半张纸与一张纸，把半张纸揉成一团，两者也分别从同一高度同时由静止下落。问：我们可观察到什么现象？（半张纸比一张纸下落的快，轻的物体下落快）。 过渡引言：轻的物体下落快，这不是与亚里士多德的结论相矛盾吗？为什么会有两种不同的观点呢？我们再来做一个实验。 3、演示实验三： 取两张相同纸，把其中一张揉成团，两者也分别从同一高度同时由静止下落。问：我们可观察到什么现象？（纸团比纸片下落得快）。 过渡引言：上述现象说明重力相同的物体也不能同时落地，所以物体下落的快慢和轻重的关系比较复杂，既不能说重的物体比轻的物体下落快，也不能说轻物体的比重的物体下落快，因此亚里士多德的观点是错误的。 （学生思考与讨论）总结上面三个演示实验得到三个不同的结论，你又能得出什么结论？ 结论：物体下落的快慢与重力无关。 （老师提问）同学们仔细分析一下，亚里士多德的观点究竟错在哪里？ （学生活动）没有考虑空气阻力的影响 过渡引言：第(3)个演示中，纸片受到的空气阻力明显地比纸团受到的空气阻力大，所以纸片下落较慢。由于影响空气阻力大小的因素太复杂。在科学研究中，我们常常采取忽略一些次要因素，从最简的问题入手的方法。在落体运动中，先排除空气阻力，研究物体在没有空气阻力条件下的运动。 4、牛顿管实验 拿一个长约1.5米，一端封闭，另一端有开关的玻璃管（牛顿管），把小铁片和羽毛放到这个玻璃管里。在玻璃管里有空气的情况下，我们来比较这两个物体下落的快慢。（拿着玻璃管走到学生当中去，将水平放置的玻璃管迅速转过90°成竖直放置状态，让同学门观察两个物体的下落情况，重复该实验三次） 自由落体与上抛的相遇问题的典型例题（8个） 8-1、一小球被以30m/s的初速度竖直上抛，以后每隔1s抛出一球，空气阻力可以忽略不计，空中各球不会相碰。问： （1）最多能有几个小球同时在空中？ （2）设在t=0时第一个小球被抛出，那么它应在哪些时刻和以后抛出的小球在空中相遇而过？（） 解：，小球在空中运动的时间为 时，将第一个小球抛出，它在第末回到原处，同时第七个小球即将被抛出。在第六个小球抛出后第一个小球尚未返回原处时，空中只有6个小球，第七个小球抛出时，第一个小球已经落地，所以空中最多只有6个球。 第一个球时抛出，而第个球在后抛出，则在某一时刻这两个球的位移分别为（1） （2） 两小球在空中相遇的条件是其位移相等，即 整理得 其中表示第一个小球和后抛出的小球在空中相遇而过的那个时刻。 当时，，这是与第二个小球相遇而过的时刻； 当时，，这是与第三个小球相遇而过的时刻； 当时，，这是与第四个小球相遇而过的时刻； 当时，，这是与第五个小球相遇而过的时刻； 当时，，这是与第六个小球相遇而过的时刻。 除上述分析计算法之外，还可用图像法解决本题。根据题意，定性画出图像，如图所 示，根据各球图像的交点及相应的坐标，可以看出：每一个小球在空中能与5个小球相遇，时间依次是，，，，。当然第一问同样可以迎刀而解。 8-2. 一矿井深125m，在井口每隔一段时间落下一个小球，当第11个小球刚从井口开始下落时，第1个小球恰好到达井底，则： （1）相邻两个小球下落的时间间隔是s； （2）这时第3个小球与第5个小球相距（g取10 m／s2）（答案0.5；35 m ） 8-3. A球自距地面高h处开始自由下落，同时B球以初速度v0正对A球竖直上抛，空气阻力不计。问： （1）要使两球在B球上升过程中相遇，则v0应满足什么条件？ （2）要使两球在B球下降过程中相遇，则v0应满足什么条件？ 解析：两球相遇时位移之和等于h。即：gt2+（v0t－gt2）=h 所以：t= 而B球上升的时间：t1=，B球在空中运动的总时间：t2= （1）欲使两球在B球上升过程中相遇，则有t＜t1，即＜，所以v0＞ （2）欲使两球在B球下降过程中相遇，则有：t1＜t＜t2 即＜＜所以：＜v0＜ 8-4. 如图所示，长L=75cm的静止直筒中有一不计大小的小球，筒与球的总 质量为4kg现对筒施加一竖直向下，大小为21N的恒力，使筒竖直向下运动， 经t=0.5s时间，小球恰好跃出筒口。求：小球的质量。（g=10m/s2） 解：筒受到竖直向下的力作用后做竖直向下的匀加速运动，且加速度大于重 力加速度；而小球则是在筒内做自由落体运动，小球跃出筒口时，筒的位移 比小球的位移多一个筒的长度。 微专题培优练1自由落体和竖直上抛运动 1．从某高处释放一粒小石子，经过1 s从同一地点再释放另一粒小石子，则在它们落地之前，两粒石子间的距离将()． A．保持不变B．不断增大 C．不断减小D．有时增大，有时减小 解析设第1粒石子运动的时间为t s，则第2粒石子运动的时间为(t－1)s， 两粒石子间的距离为Δh＝1 2gt 2－1 2g(t－1) 2＝gt－1 2g，可见，两粒石子间的距离随 t的增大而增大，故B正确． 答案 B 2．从水平地面竖直向上抛出一物体，物体在空中运动，到最后又落回地面．在不计空气阻力的条件下，以下判断正确的是()． A．物体上升阶段的加速度与物体下落阶段的加速度不相同 B．物体上升阶段的加速度与物体下落阶段的加速度方向相反 C．物体上升过程经历的时间等于物体下落过程经历的时间 D．物体上升过程经历的时间小于物体下落过程经历的时间 解析物体竖直上抛，不计空气阻力，只受重力，则物体上升和下降阶段加速度相同，大小为g，方向向下，A错误，B错误；上升和下落阶段位移大小相等，加速度大小相等，所以上升和下落过程所经历的时间相等，C正确，D错误．答案 C 图1 3．取一根长2 m左右的细线，5个铁垫圈和一个金属盘．在线的一端系上第一个垫圈，隔12 cm再系一个，以后垫圈之间的距离分别为36 cm、60 cm、 84 cm，如图1所示．站在椅子上，向上提起线的另一端，让线自由垂下，且第一个垫圈紧靠放在地面上的金属盘内．松手后开始计时，若不计空气阻力，则第2、3、4、5各垫圈()． A．落到盘上的声音时间间隔越来越大 B．落到盘上的声音时间间隔相等 C．依次落到盘上的速率关系为1∶2∶3∶2 D．依次落到盘上的时间关系为1∶(2－1)∶(3－2)∶(2－3) 解析垫圈之间的距离分别为12 cm、36 cm、60 cm、84 cm，满足1∶3∶5∶7的关系，因此时间间隔相等，A项错误，B项正确．垫圈依次落到盘上的速率关系为1∶2∶3∶4∶…，垫圈依次落到盘上的时间关系为1∶2∶3∶4∶…，C、D 项错误． 答案 B 4．一物体自空中的A点以一定的初速度竖直向上抛出，1 s后物体的速率变为10 m/s，则此时物体的位置和速度方向可能是(不计空气阻力，g＝10 m/s2)()． A．在A点上方，速度方向向下 B．在A点上方，速度方向向上 C．正在A点，速度方向向下 D．在A点下方，速度方向向下 解析做竖直上抛运动的物体，要先后经过上升和下降两个阶段，若1 s后物体处在下降阶段，即速度方向向下，速度大小为10 m/s，那么抛出时的速度大小为0，这显然与题中“以一定的初速度竖直向上抛出”不符，所以1 s后物体只能处在上升阶段，即此时物体正在A点上方，速度方向向上． 答案 B 5．一个从地面竖直上抛的物体，它两次经过一个较低的点a的时间间隔是T a，两次经过一个较高点b的时间间隔是T b，则a、b之间的距离为()．高一物理自由落体运动的规律
3、自由落体和竖直上抛 追及相遇问题
自由落体与竖直上抛运动练习题与答案解析
11-19年高考物理真题分专题汇编之专题003.自由落体运动和竖直上抛运动
高一物理自由落体运动练习题完美
高中物理--自由落体运动教案
4自由落体与竖直上抛
自由落体和竖直上抛运动的习题课
高一物理自由落体运动典型例题
高一物理自由落体运动教案
自由落体和竖直上抛运动教案
高一物理自由落体运动及竖直上抛运动
高中物理《自由落体运动》说课稿
高中物理 《自由落体运动》教案
自由落体与上抛的相遇问题的典型例题(8个)
自由落体和竖直上抛运动