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第二章 匀变速直线运动
第4节 自由落体运动
匀变速直线运动中，求加速度的常用方法有哪些？
求加速度可以归纳为两种方法：计算法、图像法：
计算法：
匀变速直线运动的加速度等于两个连续相等时间里的位移变化量与这个时间平方之比，即：
根据这个公式可以计算出加速度的大小。
温故知新
图像法：
匀变速直线运动的物体，在两个连续相等的时间里，中间时刻的速度等于这两段时间里的平均速度。即：
根据这个公式可以计算出物体在某个时刻的速度，并画出v-t图，通过图像的斜率来获得加速度。
新课探究
生活中常常会看到物体因为受到重力的作用而下落，例如： 成熟的苹果重树上掉下来，下落的雨滴，流星划过夜空等，这些物体我们可以成为落体，其中，有一类物体是从静止开始下落的，下落过程中，可以忽略空气阻力，只受重力作用，这样的运动我们称为自由落体运动。那么，自由落体运动存在怎样的规律呢，生活中有哪些运动可以看成是自由落体运动？我们这节课来探究这一问题。
情景导入
探究点一 影响物体下落快慢的因素
问题：重的物体一定比轻的物体下落得快吗？
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探究点一 影响物体下落快慢的因素
小组合作：阅读教材46-47页，完成下列实验，交流与讨论上述问题。
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归纳小结
物体下落的快慢与物体的轻重无关。
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例题一 下列关于物体下落的说法中，正确的是（ ）
A.物体越重，下落的物体速度越快
B.物体体积越大，下落速度越大
C.物体密度越大，下落速度越大
D.物体下落速度与物体本身的质量，密度都无关
新课探究
答案及解析：自由落体运动与物体的轻重，体积无关.
故答案为:D.
探究点二 自由落体运动
问题：轻重物体下落的快慢可能与空气阻力有关，若排除空气阻力的影响，这些物体下落情况会是怎样的呢？
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探究点二 自由落体运动
新课探究
小组合作：阅读课本47页，完成下列实验，讨论与交流上述问题。
归纳小结
1.没有空气阻力时，轻重不同物体只受重力作用，它们下落的快慢相同。
2.物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动，叫作自由落体运动。物体从静止下落过程中，如果空气阻力可以忽略，也可以近似看成自由落体运动。
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新课探究
例题二：如图所示，拿一个长约1.5 m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
新课探究
答案及解析：
玻璃筒内有空气时，形状和质量都不同的几个物体不同时下落，是因为所受的重力和空气阻力不同，导致加速度不同．AB不符合题意．玻璃筒内没有空气时，物体做自由落体运动，因为高度相同，加速度都为g，所以下落一样快．C符合题意，D不符合题意．
故答案为：C.
探究点三 自由落体运动的规律
问题：通过刚才的实验，我们不难发现自由落体运动是初速度为零的加速直线运动，那么，它会不会是我们熟知的匀加速直线运动呢？
新课探究
探究点三 自由落体运动的规律
新课探究
小组合作：阅读教材48页，小组交流与讨论下列问题： 如图2-4-2所示是小球做自由落体运动的频闪照片，
请根据照片提供的信息思考下列问题：
（1）任意两个连续相等的时间里，小球下落的位移之差是否相同？是否验证了上述猜想？
（2）如果猜想正确，小球做自由落体运动的加速度是多少？
探究点三 自由落体运动的规律
新课探究
由图像可知，小球各段的位移分别为：
S1=0.5cm S2=2.2-0.5=1.7cm S3=4.9-2.2=2.7cm
S4=8.7-4.9=3.8cm s5=13.6-8.7=4.9cm s6=19.6-13.6=6cm
S7=26.7-19.6=7.1cm
各段相邻的位移差分别为：
S2-S1=1.2cm S3-S2=1.0cm S4-S3=1.1cm S5-S4=1.1cm
S6-S5=1.1cm S7-S6=1.1cm
可以认为，任意两个连续相等的时间里，小球下落的位移之差为1.1cm，是相同的，故小球做的是匀变速直线运动。
小球的加速度为：
=980cm/s2=9.8/s2
这个加速度恰巧等于地球表面的重力加速度，故自由落体运动的加速度可以
记作：a=g
探究点三 自由落体运动的规律
新课探究
由匀变速直线运动规律：
对自由落体运动，v0=0，a=g，则有：
V=gt
1.自由落体运动是一种特殊的匀加速直线运动，其初速度为0，加速度也叫重力加速度（用符合g表示），与纬度有关，通常取g=9.8m/s2,粗略计算也可以取g=10m/s2
归纳小结
新课探究
2.自由落体运动的速度公式和位移公式可以写成：
v=gt
例题三 如图，“探究自由落体运动规律”实验过程中拍摄的频闪照片的一部分（照片中的数字是小球下落的距离，单位是cm），为了根据照片测得当地重力加速度的值一定要记录的是（ ）
A. 小球的直径
B. 小球的质量
C. 小球初速度为零的位置
D. 频闪光源的周期
新课探究
答案及解析：根据△x=gT2得重力加速度为 ，可知需要测量当地的重力加速度，需要测量频闪光源的周期或频率大小，D符合题意，ABC不符合题意。 故答案为：D
达标检测
1.一物体做自由落体运动，取 。关于该物体的运动情况，下列说法正确的是
A. 第1s末的速度为15m/s B. 第1s末的速度为5m/s C. 第1s内下落的距离为15m D. 第1s内下落的距离为5m
答案及解析：根据速度-时间公式得， 第1s末的速度为 v=gt=10m/s，AB不符合题意；根据位移时间公式： ，当t=1s，可得下落的高度为h=5m，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D
达标检测
2.宇航员在月球上做了一个落体实验：在同一高度同时释放羽毛和铁锤，如图所示，出现的现象是 月球上是真空
A. 羽毛先落地，铁锤后落地 B. 铁锤先落地，羽毛后落地 C. 铁锤和羽毛都做自由落体运动，同时落地 D. 铁锤和羽毛都做自由落体运动，重力加速度均为
答案及解析：
在月球上的同一高度同时释放羽毛和铁锤，由于没有阻力，都做自由落体运动，加速度为 ，小于地球重力加速度的 ，根据 知运动时间相等，则同时落地，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C
达标检测
3.下列各个图象中，能够描述自由落体运动的是（ ）
A
B
C
D
答案及解析：自由落体运动是从静止开始只在重力作用下的运动：
结合图像可知，B符合题意，故本题答案为：B
达标检测
4．某同学在墙前连续拍照时，恰好有一小白色重物从墙前的某高处由静止落下，拍摄到重物下落过程中的一张照片如图所示。由于重物的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知毎层砖的平均厚度为6.0cm，这个照相机的曝光时间为2.0×10﹣2s，则（ ）
A. 石子下落到A位置时的速度约为60m/s
B. 石子下落到A位置时的速度约为12m/s C. 石子下落到A位置所需的时间约为1.2s
D. 石子下落到A位置所需的时间约为0.6s
达标检测
答案及解析：由图可以看出，在曝光的时间内，物体下降了大约有两层砖的厚度，即12cm（0.12m），曝光时间为2.4×10-2s，所以AB段的平均速度为：
由于时间极短，A点的速度近似为6m/s，由v=gt可得下降的时间为：
D符合题意，ABC不符合题意， 故答案为：D。

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