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第二章 匀变速直线运动的研究
人教版（2019）必修 第一册
2.4 自由落体运动
5.通过实验，探究自由落体运动的规律，了解重力加速度的概念，掌握其大小、方向，知道地球上不同地点的重力加速度可能会不同。
4.经历抽象概括和推理的过程，知道物体做自由落体运动的条件。
3.通过实验探究自由落体运动，体会基于事实证据和科学推理对不同观点和结论进行质疑、分析和判断的研究方法。
2.了解伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法。认识伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步上的重大意义。
1.了解亚里士多德关于力和运动的主要观点
学习目标
初速度为0；
⑴观察轨迹
⑵分析：它们为什么是直线运动？
要求：
熟透的苹果（下落）
静止释放粉笔头
实例
只受重力。
观察与思考1
导入新课
原因分析：
观察与思考2
演示：在教室内拿两张同样大小的纸，将其中一张揉成一个团。让纸团和另一张纸在同样的高度落下，看看哪一个下落得快；
⑵结合实验及生活中的经验，讨论：什么因素影响物体下落的快慢？
⑴站在高层建筑物上，让轻重不同的两个物体从同一高度同时落下，你认为哪个物体下落得快？
观察：将一个保龄球和一堆羽毛，用升降机将它们举到房间的顶部并同时释放。
结论 影响落体运动快慢的因素是空气阻力的作用；
没有空气阻力时，只受重力作用情况下，轻、重不同的物体下落快慢相同。
⑴只受重力
⑵初速度为0
空气阻力很小时，物体从静止开始时的下落近似看作自由落体运动。
1.定义：
2.条件：
理想化物理模型
近似条件：
思考：运动特征——轨迹是直线，但它是变加速 匀加速？
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
一、自由落体运动
【实验目的】
⑴判断该运动是否为匀变速直线运动
⑵测量自由落体加速度数值
【实验思路】
实验探究：研究自由落体运动的规律
0
1
2
3
4
5
6
x1
x3
x4
x5
x6
x2
由于下落加速度大，计时点可选作计数点。挑选一条点迹清晰的纸带，知道相邻两计数点之间的时间间隔T，再测量相邻计数点之间的距离，如下图，计算出计数点1—5位置重物的速度v1、v2、v3、v4、v5
以利用打点计时器研究自由落体运动为例：
⑵利用公式
x36-x03=g(3T)2——可计算自由落体加速度数值
x2-x1=x3-x2=… =xn-xn-1=恒量——可证明是匀变速直线运动
⑴作图像
图像为直线——可证明是匀变速
图像斜率——可计算自由落体加速度数值
【物理量测量】
⑴由于自由落体运动加速度比较大，计时点可作为计数点。
打点计时器打点周期为0.02s，故相邻计数点间的时间间隔T=0.02s。
测量的物理量：相邻计数点间的时间间隔和位移。
⑵测量各计数点到0点间的距离，然后计算相邻计数点间的位移x1、x2
…
【数据分析】
在实验思路中，将测得的物理量数值代入公式，可分析得出结论。
1.装置
铁架台(含铁夹) 、打点计时器、交流电源、 纸带、墨粉（复写）纸片、导线、重物(带纸带夹)、毫米刻度尺
2.实验步骤
⑴将计时器竖直固定在铁架台上
⑵竖直提起纸带，使重物靠近计时器下端
⑶先打开打点计时器，再松开纸带
⑷关闭电源，取下纸带
⑸更换重物，重复几次上面的实验，选取一条点迹清晰的纸带处理。
【器材和实验步骤】
单位：cm
1.判断是匀变速直线运动吗
⊿x=1.6cm（定值）
2.初速度是0吗？
3.求加速度（大邻差）
x1∶x2∶x3∶…∶xn＝1∶3∶5∶…∶(2n－1)
a≈10m/s2
数据分析：
创新探究案例：教材P53 T5 利用频闪照相研究自由落体运动
1.自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
2.自由落体运动加速度为9.8m/s2
实验结论：
1.自学：课本P49
回答下列问题
⑴什么是重力加速度？标准值为多少 方向指向哪里？
⑵由表中数据可以得到重力加速度的什么规律？
2.总结提问
⑴在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同；
g=9.8m/s2，方向竖直向下。
⑵不同地点，随纬度的升高而增大。
二、自由落体加速度
v0=0，a=g，x=h，则有
v0=0
v
h 、t
3.自由落体运动公式
对自由落体运动的理解
精例1　(多选)关于自由落体运动，下列说法中正确的是(　　)
A．一张纸片在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动
B．一个钢球在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动
C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中落至同一高度时的加速度都相同
D．轻物体和重物体的重力加速度不同
【答案】BC
【解析】
地球表面有空气，纸片受到空气阻力较大，不能忽略，钢球受到的阻力比重力小得多，可以忽略，因此钢球的自由下落可以看成自由落体运动，纸片的自由下落不能看成自由落体运动，A错误，B正确；
重力加速度是矢量，方向竖直向下，在地球的表面，不同的地方重力加速度g的大小略有不同，在地球表面同一地点，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐减小，重力加速度与物体的质量无关，C正确，D错误．
自由落体运动规律的应用
精例2　从离地面80 m的空中自由落下一个小球，(不计空气阻力，取g＝10 m/s2)求：
(1)经过多长时间小球落到地面上．
(2)小球下落到地面时的速度．
(3)小球自开始下落计时，在最后1 s内的位移．
【答案】(1)4 s　(2)40 m/s　(3)35 m
等效转换法解决自由落体运动问题
精例3　青青是一个善于思考的女孩，她在学过自由落体运动规律后，对自家房屋屋檐下落的雨滴产生了兴趣．此屋檐离地面高度为3.2 m，她坐在窗前发现从屋檐每隔相等时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于窗户的上沿和下沿，如图所示．g取10 m/s2，求窗户的上沿和下沿高度差是多少？
【答案】1 m
线状物体的自由落体
精例4　一条铁链AB长0.49 m，悬于A端静止，如果让它自由下落，求整个铁链通过悬点下方2.45 m处的小孔O需要的时间．(g取10 m/s2)
【答案】7.4×10－2 s
【解析】作出铁链AB下落过程的示意图，如图所示，可以看出，铁链通过小孔的时间为从B端到达小孔至A端离开小孔的时间．
课堂小结
课堂小结
定义
规律
应用
条件
●运动性质
●自由落体加速度
公式
●只受重力
●初速度为0
课堂小练 | 素养达成
1．甲物体的质量是乙物体质量的2倍，从同一高度同时开始做自由落体运动，下列说法中正确的是(　　)
A．甲比乙先着地 B．乙比甲先着地
C．甲、乙同时着地 D．着地时v甲＝2v乙
【答案】C
【解析】一切物体在做自由落体运动时，其加速度都为g，与物体的质量无关，所以当两个物体从同一高度同时开始做自由落体运动，它们将会做完全相同的运动，即它们会同时落地，故本题正确答案应选C．
2．小明摇动苹果树，从同一高度有一个苹果和一片树叶同时从静止下落，发现苹果先落地，则以下说法正确的是(　　)
A．苹果和树叶的运动都是自由落体运动
B．苹果和树叶的运动都能看成自由落体运动
C．苹果的运动可以近似看成自由落体运动，树叶的运动则不能看成自由落体运动
D．假如地球上没有空气，则苹果和树叶也不会同时落地
【答案】C
【解析】
苹果和树叶都受重力和空气阻力，但空气阻力相对苹果的重力来说很小，可以忽略不计，故苹果的运动可以看作自由落体运动，而树叶的运动不能看作自由落体运动，故A、B错误，C正确；
假如地球上没有空气，苹果和树叶都只受重力，都做自由落体运动，同时落地，故D错误．
3．秋天的校园里，金黄色的银杏树甚是好看．一片银杏树叶从大约10 m高的树枝上落下，则银杏叶落地的时间大约为(　　)
A．0.5 s B．1.0 s
C．1.4 s D．5.0 s
【答案】D
4．(2021届南宁名校检测)一个从地面上竖直上抛的物体，它两次经过一个较低点A的时间间隔是5 s，两次经过一个较高点B的时间间隔是3 s，则A、B之间的距离是(不计空气阻力，g取10 m/s2)(　　)
A．80 m B．40 m
C．20 m D．无法确定
【答案】C

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