高中高一物理教案自由落體運動
高中高一物理教案自由落體運動
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？為什麼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.對於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係
（1）有空氣阻力時，由於空氣阻力的影響，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，儘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）加速度恆定（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於自由落體運動.
1.速度公式：v=gt
2.位移公式：h= gt2
3.位移速度關係式：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？你有什麼假設與猜想？
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，請你結合例項談談什麼情況下，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，使複雜的問題得到簡化，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沒有說明是什麼樣的物體，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 小明在一次大雨後，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絡實際.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後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，並且知道了物體最後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