高中高一物理教案自由落體運(yùn)動(dòng)
名師導(dǎo)航
●重點(diǎn)與剖析
一、自由落體運(yùn)動(dòng)
1.定義：物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng).
思考：不同的物體，下落快慢是否相同？為什么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(qū)別是，空氣中存在著空氣阻力.對(duì)于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(shí)，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(shí)，空氣阻力的影響就相對(duì)較小了.因此在空氣中下落時(shí)，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(shí)由靜止開(kāi)始下落，都做自由落體運(yùn)動(dòng)，快慢相同.
2.不同物體的下落快慢與重力大小的關(guān)系
（1）有空氣阻力時(shí)，由于空氣阻力的影響，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，盡管不同的物體質(zhì)量和形狀不同，但它們下落的快慢相同.
3.自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)
（1）v0=0
（2）加速度恒定（a=g）.
4.自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).
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(lái)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(diǎn)，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(guī)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(yùn)動(dòng)的運(yùn)律動(dòng)規(guī)
因?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)是初速度為0的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的基本公式及其推論都適用于自由落體運(yùn)動(dòng).
1.速度公式：v=gt
2.位移公式：h= gt2
3.位移速度關(guān)系式：v2=2gh
4.平均速度公式： =
5.推論：Δh=gT2
●問(wèn)題與探究
問(wèn)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？你有什么假設(shè)與猜想？
探究思路：物體在真空中下落時(shí)，只受重力作用，不再受到空氣阻力，此時(shí)物體的加速度較大，整個(gè)下落過(guò)程運(yùn)動(dòng)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(shí)物體加速度較小，整個(gè)下落過(guò)程較慢些.
問(wèn)題2 自由落體是一種理想化模型，請(qǐng)你結(jié)合實(shí)例談?wù)勈裁辞闆r下，可以將物體下落的運(yùn)動(dòng)看成是自由落體運(yùn)動(dòng).
探究思路：回顧第一章質(zhì)點(diǎn)的概念，談?wù)勎覀冊(cè)谔幚砦锢韱?wèn)題時(shí)，根據(jù)研究問(wèn)題的性質(zhì)和需要，如何抓住問(wèn)題中的主要因素，忽略其次要因素，建立一種理想化的模型，使復(fù)雜的問(wèn)題得到簡(jiǎn)化，進(jìn)一步理解這種重要的科學(xué)研究方法.
問(wèn)題3 地球上的不同地點(diǎn)，物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度相同嗎？
探究思路：地球上不同的地點(diǎn)，同一物體所受的重力不同，產(chǎn)生的重力加速度也就不同.一般來(lái)講，越靠近兩極，物體做自由落體運(yùn)動(dòng)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(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.從靜止開(kāi)始下落的物體一定做自由落體運(yùn)動(dòng)
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(mǎn)足速度跟時(shí)間成正比的下落運(yùn)動(dòng)一定是自由落體運(yùn)動(dòng)
精析：此題主要考查自由落體運(yùn)動(dòng)概念的理解，自由落體運(yùn)動(dòng)是指物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng).選項(xiàng)A沒(méi)有說(shuō)明是什么樣的物體，所受空氣阻力能否忽略不得而知；選項(xiàng)C中自由落體加速度的方向應(yīng)為豎直向下，初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度都與時(shí)間成正比，但不一定是自由落體運(yùn)動(dòng).
答案：ABCD
例2 小明在一次大雨后，對(duì)自家屋頂?shù)蜗碌乃芜M(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)基本上每滴水下落的時(shí)間為1.5 s，他由此估計(jì)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(jì)時(shí)，將水滴下落看成是自由落體，g取10 m/s2，由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可求得.
答案：設(shè)水滴落地時(shí)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(xué)習(xí)物理理論是為了指導(dǎo)實(shí)踐，所以在學(xué)習(xí)中要注重理論聯(lián)系實(shí)際.分析問(wèn)題要從實(shí)際出發(fā)，各種因素是否對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響都應(yīng)具體分析.
例3 一自由下落的物體最后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(yùn)動(dòng)，加速度為g=10 N/kg，并且知道了物體最后1 s的位移為25 m，如果假設(shè)物體全程時(shí)間為t，全程的位移為s，該物體在前t－1 s的時(shí)間內(nèi)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(shè)物體從h處下落，歷經(jīng)的時(shí)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(guò)程分成兩段，尋找等量
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