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(共45张PPT)
第4节　自由落体运动
物理观念 (1)了解亚里士多德关于物体下落运动的主要观点
(2)知道物体做自由落体运动的条件
(3)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
科学思维 (1)理解重力加速度的特点　(2)理解自由落体运动的规律及应用
科学探究 (1)了解伽利略通过逻辑推理与实验相结合的方法研究自由落体运动
(2)通过实验探究自由落体运动，经历抽象概括和推理的过程
(3)通过实验，探究自由落体运动的规律
科学态度
与责任 认识伽利略的科学研究方法对科学发展和人类进步中的作用和重大意义
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重力
静止
空气阻力
空气阻力
自由落体
2．判一判
(1)竖直下落的运动就是自由落体运动。 ( )
(2)物体只在重力作用下的运动是自由落体运动。 ( )
(3)棉花团由静止下落的运动可以看成自由落体运动。 ( )
(4)屋檐滴下的水滴下落的运动可以看成自由落体运动。 ( )
×
×
×
√
答案：C
二、自由落体加速度
1．填一填
(1)定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都_____，这个加速度叫作________________，也叫_____________。
(2)方向：______向下。
(3)大小：在地球上同一个地点，g的大小一定；在地球表面不同的地方，g的大小一般是______的。在一般的计算中，g可以取______m/s2或____m/s2。
2．判一判
(1)重力加速度的方向总是垂直向下。 ( )
(2)重力加速度的大小总是等于9.8 m/s2。 ( )
(3)月球上的重力加速度也是9.8 m/s2。 ( )
(4)在粗略运算中，重力加速度的大小可以取10 m/s2。 ( )
竖直
自由落体加速度
重力加速度
不同
9.8
10
相同
×
×
×
√
3．选一选
(多选)关于重力加速度的下列说法中，正确的是 (　　)
A．重力加速度g是标量，只有大小，没有方向，通常计算中g取9.8 m/s2
B．在地球上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大
C．在地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度g都相同
D．在地球上的同一地点，离地面越高，重力加速度g越小
答案：BCD
2．判一判
(1)物体越重，重力加速度越大，下落得越快。 ( )
(2)自由落体运动的速度大小与时间成正比。 ( )
(3)自由落体运动的位移大小与时间成正比。 ( )
(4)自由落体运动的速度的平方与位移成正比。 ( )
0
g
gt
×
√
×
√
3．想一想
观察下列两幅图片，思考有关问题：
2．自由落体加速度(重力加速度)的理解
(1)方向：竖直向下。
(2)大小：
①在同一地点，重力加速度都相同，与物体的质量、大小等因素均无关。
②与在地球上的纬度、距地面的高度有关
与纬度的关系 a.在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大
b.赤道处重力加速度最小，两极处重力加速度最大，但差别不大
与高度的关系 a.在地面上的同一地点，重力加速度随高度的增加而减小
b.在距离地面高度不太高的范围内，可认为重力加速度的大小不变
[特别提醒]　(1)重力加速度的方向既不能说是“垂直向下”，也不能说是“指向地心”，只有在赤道或两极时重力加速度的方向才指向地心。
(2)物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但不同天体表面的重力加速度不同。
答案：C
答案：AD
主题探究(二)　　自由落体运动的规律及应用
[问题驱动]
[选自新鲁科版课后练习]如图所示，漫画中的人用石头来估测水井的深度。你认为有道理吗？为什么？
【重难释解】
(1)三个基本公式。
[答案]　(1)0.2 s　(2)3.2 m
【素养训练】
1．(2022·浙江1月学考)成熟的柿子从树上落下，不计空气阻力，下列描述柿子落地前运动的图像，其中正确的是 (　 )
答案：C
2．2023年2月25日，中国跳水队在国家体育总局跳水训练馆进行了2023年的第一次测试赛。在女子10米跳台某轮测试中，陈芋汐在跳台上倒立静止，然后下落，前5 m完成技术动作，随后5 m完成姿态调整。假设整个下落过程近似为自由落体运动，重力加速度大小取10 m/s2，则她用于姿态调整的时间约为 (　　)
A．0.2 s　　　　　　　　 B．0.4 s
C．1.0 s D．1.4 s
答案：B
[特别提醒]　(1)打点计时器法的误差主要来自阻力的影响和测量误差。
(2)频闪照相法和滴水法的误差主要是测量误差。
典例4　利用如图甲所示的装置测量重物做自由落体运动的加速度。
(1)对该实验装置及操作的要求，下列说法正确的是________(填写字母序号)。
A．电磁打点计时器应接220 V交流电源
B．打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上
C．开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止
D．操作时，应先释放纸带后接通电源
E．为了便于测量，一定要找到打点计时器打下的第一个点，并选取其以后各连续的点作为计数点
[答案]　(1)BC　(2)0.385　9.50
【素养训练】
1．滴水法测重力加速度的过程如下：让水龙头中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，后一滴水恰好离开水龙头。从第1次听到水击盘声时开始计时，测出n次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。设人耳能区别两个声音的时间间隔为0.1 s，声速为340 m/s。g取10 m/s2，则 (　　)
答案：D
答案：9.72　9.84
答案：(1)140 m/s　(2)不合理
答案：7.20 m/s
答案：C　
2．[选自新鲁科版课后练习]高空坠物常会造成极大的危害。某高楼住户，有一花盆从距地面20 m处自由落下。取重力加速度g＝10 m/s2，不计空气阻力，花盆经过多长时间落到地面？
到达地面时的速度有多大？请根据计算结果，查找相关资料，讨论高空坠物的危害并提出防止高空坠物的建议。
答案：见解析(共42张PPT)
第3节　匀变速直线运动的位移与时间的关系
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一、匀变速直线运动的位移
1．填一填
(1)v t图像中“面积”的意义：v t图像中的图线和时间轴所围的“面积”等于相应时间内的位移。
①如图甲所示为匀速直线运动的v t图像，图像中的v t图线与对应的时间轴包围的矩形(阴影部分)“面积”表示物体在0～t1时间内的位移。
2．判一判
(1)匀速直线运动的位移与时间成正比。 ( )
(2)匀变速直线运动的位移与时间的平方一定成正比。 ( )
(3)初速度越大，做匀变速直线运动的物体的位移一定越大。 ( )
(4)匀变速直线运动的位移与初速度、加速度、时间三个因素有关。 ( )
√
×
×
√
3．选一选
两物体都做匀变速直线运动，在相同的时间间隔t内 (　　)
A．加速度大的，其位移一定大
B．初速度大的，其位移一定大
C．末速度大的，其位移一定大
D．平均速度大的，其位移一定大
答案：D
3．想一想
如图所示，是“歼-15”战机在“山东舰”上起飞的画面，若已知“歼-15”战机的加速度为a，起飞时的速度为v。
(1)如果“山东舰”静止在海上，应该如何来确定飞机跑道的最小长度？
(2)如果航空母舰使用弹射系统使战斗机具有初速度v0，求飞机跑道的最小长度。
[问题驱动]
如图所示，汽车由静止以加速度a1启动，行驶一段时间t1后，又以加速度a2刹车，经时间t2后停下来。请思考：
(1)汽车加速过程及刹车过程中，加速度的方向相同吗？
提示：汽车加速时加速度的方向与运动方向相同，减速时加速度方向与运动方向相反，因此两过程中加速度方向不同。
(2)根据位移公式求加速过程及减速过程中的位移，速度及加速度的正、负号如何确定？
提示：根据位移公式求位移时，如果取初速度方向为正方向，加速时，加速度取正值，减速时，加速度取负值。　　　　
(1)匀加速直线运动，a取正值；匀减速直线运动，a取负值。
(2)计算结果：x＞0，表示位移的方向与规定的正方向相同；x＜0，表示位移的方向与规定的正方向相反。
典例1　一质点做匀加速直线运动，第3 s内的位移为12 m，第5 s内的位移为20 m，则该质点运动过程中 (　　)
A．初速度大小为零
B．加速度大小为4 m/s2
C．5 s内的位移为50 m
D．第4 s内的平均速度为8 m/s
(1)规定一个正方向(一般以初速度的方向为正方向)。
(2)根据规定的正方向确定已知量的正、负，并用带有正、负的数值表示。
(3)根据位移与时间关系式或其变形式列式、求解。
(4)根据计算结果说明所求量的大小、方向。
【素养训练】
1．(2022·北京昌平高一检测)(多选)一质点向东做匀变速直线运动，其位移表达式为x＝(10t－t2)m，则 (　　)
A．质点先向东做匀减速直线运动，后向西做匀加速直线运动
B．质点的加速度大小是1 m/s2
C．质点的加速度大小是2 m/s2
D．在12 s末，质点在出发点以西24 m处
答案：ACD

2．(选自沪科版新教材案例分析)“运-20” 飞机是中国自主研发的新一代重型军用运输机(如图)，它可在简易机场起降。假设“运-20” 飞机在一条笔直的水平跑道上降落，刚接触地面时的速度为 100 m/s，由于受到阻力作用，产生－8 m/s2的加速度。研究一下，这条跑道至少要多长？
主题探究(二)　(速度—位移关系式v2－v\o\al(2,0)＝2ax的理解及应用)
[问题驱动]
如图所示，A、B、C三个标志牌的间距均为x，汽车做匀加速直线运动，加速度为a，已知汽车经过标志牌A的速度为vA，你能求出汽车经过标志牌B和C的速度vB和vC吗？
【重难释解】
1．公式适用条件
匀变速直线运动，尤其是不涉及时间t的问题。
2．公式的意义
公式反映了初速度v0、末速度v、加速度a、位移x之间的关系，当其中任意三个物理量已知时，可求另一个未知量。
3．公式的矢量性
公式中v0、v、a、x都是矢量，应用时必须选取统一的正方向。一般选v0方向为正方向。
4．两种特殊形式
(1)当v0＝0时，v2＝2ax(表示初速度为零的匀加速直线运动)。
(2)当v＝0时，－v＝2ax(表示末速度为零的匀减速直线运动)。
[迁移·发散]
如果升降机的最大速度没有限制，其他条件不变，那么将矿石从井底提升到井口的最短时间是多少？
A．此公式只适用于匀加速直线运动
B．此公式适用于匀减速直线运动
C．此公式只适用于位移为正的情况
D．此公式不可能出现a、x同时为负值的情况
答案：B
主题探究 三　　利用v t图像的“面积”求位移
【重难释解】
在v t图像中，图线与时间轴所围成的“面积”表示位移：
(1)“面积”有正负：
①在时间轴上方“面积”为正值，表示位移沿正方向；
②在时间轴下方“面积”为负值，表示位移沿负方向。
(2)“面积”的绝对值表示位移的大小：
①总位移等于时间轴上、下方“面积”的代数和；
②总路程为时间轴上、下方“面积”的绝对值之和。
典例3　(多选)我国“蛟龙号”载人潜水器进行下潜试验，从水面开始竖直下潜，最后返回水面，其v t图像如图所示，则下列说法正确的是
(　　)
A．0～4 min和6～10 min两时间段平均速度大小相等
B．全过程中的最大加速度为0.025 m/s2
C．3～4 min和6～8 min加速度方向相反
D．本次下潜的最大深度为360 m
在v t图像中，图线与时间轴所围成的“面积”表示物体的位移。所以已知v t图像求位移时采用“面积”法计算，可以快速解题。
【素养训练】
1．(多选)如图所示是 P、Q 两质点，从同一地点由静止开始运动的 v t 图像，由图线可以判定 (　　)
A．P质点的速度越来越小
B．零时刻，P质点的加速度为零
C．在0～t1时间内，P质点在Q质点前面
D．在0～t1时间内，P 质点的平均速度大于 Q 质点的平均速度
答案：CD
2．某一做直线运动的物体的v t图像如图所示，根据图像，求：
(1)物体距出发点的最远距离；
(2)前4 s内物体的位移；
(3)前4 s内物体通过的路程。
一、培养创新意识和创新思维
应用频闪照相技术分析物体的运动
[选自鲁科版新教材“物理聊吧”]
(1)频闪照相技术不仅用于科学研究，还广泛用于人们生产生活的各个领域。例如，当频闪照相技术应用于体育、艺术等领域时，不但能记录运动员或舞者有研究价值的运动细节，而且能让人们欣赏到独特的整体韵律与动感。请你查找资料，与同学分享收集到的频闪照片。
提示：频闪照相就是借助于频闪光源的连续闪光，在一张底片上记录物体的连续运动过程。因频闪光源的闪光频率是一定的，所以底片上相邻两个图像间的时间间隔是一定的。
(2)如图是前进中的摩托车三种运动状态下的频闪照片。请
由此判断照片中摩托车的三种运动分别属于什么运动。与
同学讨论交流，说说判断结果与理由。
提示：第一张频闪照片中，相邻摩托车间的距离逐渐增大，
说明摩托车在相等的时间内运动的位移越来越大，速度越来越大，做加速运动。
第二张频闪照片中，相邻摩托车间的距离相等，说明摩托车在相等的时间内运动相等的位移，摩托车做匀速运动。
第三张频闪照片中，相邻摩托车间的距离逐渐减小，说明摩托车在相等的时间内运动的位移越来越小，速度越来越小，做减速运动。
提示：第一张频闪照片中，相邻摩托车间的距离逐渐增大，说明摩托车在相等的时间内运动的位移越来越大，速度越来越大，做加速运动。
第二张频闪照片中，相邻摩托车间的距离相等，说明摩托车在相等的时间内运动相等的位移，摩托车做匀速运动。
第三张频闪照片中，相邻摩托车间的距离逐渐减小，说明摩托车在相等的时间内运动的位移越来越小，速度越来越小，做减速运动。
二、注重学以致用和思维建模
汽车刹车问题的讨论
典例　 [选自鲁科版新教材例题]汽车从开始制动到停止所行驶的距离，是衡量汽车制动性能的参数之一。某型号的汽车以100 km/h的速度在柏油路面上行驶，急刹车后做匀减速直线运动。若匀减速时的加速度大小为5 m/s2，开始制动后2 s内汽车行驶的距离是多少？从开始制动到完全停止，汽车行驶的距离是多少？
[解题指导]　汽车刹车后做匀减速直线运动，运动过程如图所示。在第一问中，已知初速度、加速度和时间的信息求位移，可用位移—时间关系式；在第二问中，通过初速度、加速度和末速度的信息求位移，可用速度—位移关系式。
关于匀变速直线运动的问题，通常涉及v0、vt、a、t和x这五个物理量，以及v t、x t和x v关系式。在选用关系式时，首先看问题情境中有哪些已知量与未知量，再看这些量出现在哪个关系式中，最后确定所用的关系式。这是解决该类问题比较便捷的方法。
运用公式时，要注意速度、加速度与位移的方向，由此确定代入数据的正负号。
[迁移·发散]
1．我国道路交通安全法规定，机动车因故障在高速公路临时停车时，需在故障车来车方向150 m以外设置警告标志。某司机驾驶汽车以120 km/h的速度在高速公路上匀速行驶，发现前方警告标志时刹车使汽车减速至停止。该司机从发现警告标志到汽车开始制动的反应时间为0.6 s，制动时的加速度大小为5 m/s2。假设制动后，汽车做匀减速直线运动，那么从司机发现警告标志到汽车停下，行驶的距离是多少？请解释上述交通法规的必要性。
2． (选自粤教版新教材课后练习)每年全国由于行人不遵
守交通规则而引发的交通事故达上万起，死亡上千人。只有
科学设置交通管制，人人遵守交通规则，才能更好地保障行
人的生命安全。如图所示，停车线AB与前方斑马线边界CD
间的距离为23 m。一辆质量为8 t、车长为7 m的卡车以54 km/
h的速度向北匀速行驶，当车前端刚驶过停车线AB时，前方的机动车交通信号灯由绿灯变黄灯。
(1)若此时前方C处人行横道路边等待的行人抢先过马路，卡车司机发现后立即制动，制动后卡车的加速度为3.75 m/s2，求卡车的制动距离。
(2)若人人都遵守交通规则，该车将不受影响地驶过前方斑马线边界CD。为确保行人安全，D处人行横道信号灯应该在南北向机动车信号灯变黄灯后至少多久才变为绿灯？(共29张PPT)
第二章 ｜ 匀变速直线运动的研究
第1节　实验：探究小车速度随时间变化的规律
?实验目的
(1)巩固对打点计时器的使用及利用纸带求瞬时速度。
(2)学会用实验探究小车速度随时间变化的规律，学会用v t图像处理实验数据。
(3)探究小车在重物牵引下运动的速度随时间变化的规律。
(1)其中有错误的步骤是____________；应改正为____________________。
(2)将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上：
步骤顺序为______________________。
[解析]　(1)打点计时器在使用时，为了使打点稳定，同时为了提高纸带的利用率，使尽量多的点打在纸带上，应先接通电源，再放开纸带，故A错误。取下纸带前，应先断开电源，故D错误。
(2)本着先安装器材，后进行实验的思路，如在该实验中，先固定长木板，安装打点计时器，准备完毕开始进行实验，注意要先打点后释放小车，做完一次实验要及时关闭电源，故正确的实验步骤是EBCFADG。
[答案]　(1)AD　A．应先接通电源，再放开纸带；D.取下纸带前应先关闭电源　(2)EBCFADG
答案：(1)电火花　交流　靠近　(2)CBDA
(二)数据处理和误差分析
典例2 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，记录小车运动的一段纸带如图所示，在纸带上选择A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出。
(1)由纸带提供的数据求出打下点C、E时小车的速度，填入下表：
计数点序号 B C D E
对应的时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3
小车的速度v/(m·s－1) 0.25 0.45
答案：见解析(共28张PPT)
核心素养点击
1．填一填
(1)定义：沿着一条直线，且_______不变的运动。
(2)v t图像：匀变速直线运动的v t图像是一条_____的直线。
(3)分类。
①匀加速直线运动：速度随时间__________。
②匀减速直线运动：速度随时间__________。
2．判一判
(1)匀速直线运动的速度是恒定的，不随时间而改变。 ( )
(2)匀变速直线运动的速度随时间均匀增大。 ( )
(3)匀变速直线运动的加速度随时间均匀增大。 ( )
(4)速度随时间不断增加的直线运动，一定是匀加速直线运动。 ( )
加速度
倾斜
均匀增加
均匀减小
√
×
×
×
3．选一选
(多选)四个物体运动的v- t图像如图所示。其中表示匀变速直线运动的是 (　　)
答案：BCD
二、速度与时间的关系
1．填一填
(1)速度公式：v＝______。
(2)意义：做匀变速直线运动的物体，在t时刻的速度v等于物体在开始时刻的_______加上在整个过程中速度的_________。
2．判一判
(1)公式v＝v0＋at适用于任何运动。 ( )
(2)由公式v＝v0＋at知v的方向一定和v0方向一致。 ( )
(3)由公式v＝v0＋at知v的大小一定大于v0的大小。 ( )
(4)在v t图像中，图线的斜率表示加速度。 ( )
v0＋at
速度v0
变化量at
×
×
×
√
3．想一想
在匀变速直线运动中，v＝v0＋at只能用来求解末速度吗？
提示：不是，公式中涉及四个物理量v、v0、a、t，只要已知其中任意三个物理量就可求解第四个物理量。
[答案]　(1)1.75 m/s2　(2)2 s　(3)21 m/s
【素养训练】
答案：CD
答案：BC
图线上某点
的纵坐标 正、负 表示瞬时速度的方向
绝对值 表示瞬时速度的大小
图线的斜率 正、负 表示加速度的方向
绝对值 表示加速度的大小
图线与坐标
轴的交点 纵截距 表示初速度
横截距 表示开始运动或速度为零的时刻
图线的拐点 表示加速度改变
两图线的交点 表示对应时刻速度相等
[答案]　BC　
答案：C
答案：BD
二、注重学以致用和思维建模
1．汽车等交通工具的“刹车问题”
汽车刹车、列车进站、飞机着陆等过程都可看成匀减速直线运动直至速度减为零，统称为“刹车”类问题。要注意“刹车”时只在“刹停时间”内做匀减速运动，而速度减为零后保持静止。刹停时间取决于初速度和加速度的大小。
2．处理刹车类问题的基本思路
【素养训练】
高铁G1378从娄底南站由静止开始加速出站，加速度为0.6 m/s2,1.5 min后G1378速度为多大？G1378匀速运动时速度为388.8 km/h，到达长沙南站时，如果以1.0 m/s2的加速度减速进站，求减速后110 s时速度为多大？
答案：54 m/s　0

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