第08讲 自由落体运动（学生版）-初升高物理暑假衔接（人教版）.docx

第08讲自由落体运动

1.知道自由落体运动概念，了解物体做自由落体运动的条件。

2.理解自由落体运动的加速度，知道它的大小和方向。

3.掌握自由落体运动规律，并能解决相关实际问题。

一、自由落体运动

1.定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。

2.特点

(1)运动特点：初速度为零，加速度为重力加速度g的匀加速直线运动。

(2)受力特点：只受重力作用，不受其他力。

这种运动只在真空中才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略，物体的下落可以近似看作自由落体运动。因此，自由落体运动是一种理想模型。

3.物体做自由落体运动的条件：(1)初速度为零；(2)只受重力。

二、自由落体加速度

1.定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同。这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度，通常用g表示。

2.方向：竖直向下。

3.大小：

(1)一般计算中g可以取9.8m/s2或10m/s2。

(2)大小：与在地球上的纬度以及距地面的高度有关。

与纬度的关系

在地球表面上，自由落体加速度随纬度的增加而增大，即赤道处自由落体加速度最小，两极处自由落体加速度最大，但差别很小

与高度的关系

在地面上的同一地点，自由落体加速度随高度的增加而减小。但在一定的高度内，可认为自由落体加速度的大小不变

4.测重力加速度的实验思路与方案

(1)实验思路

利用频闪照片，或利用打点计时器能够把做自由落体运动的物体的位置和相应的时刻记录下来。根据对匀变速直线运动的研究，测量物体下落的速度，进而研究自由落体运动速度变化的规律，以证实自由落体运动是否是匀加速直线运动，并求出加速度的大小。

(2)实验方案

①打点计时器法

a.实验装置如图所示。打点计时器固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。用手捏住纸带上端，启动打点计时器，松手后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点。改变重物的质量，重复上面的实验。

b.对纸带上计数点间的距离x进行测量，利用g＝eq\f(xn－xn－1,T2)求出自由落体加速度。

注意(1)注意操作的先后顺序。

(2)纸带选取：选点迹清晰，且1、2两点间距离接近2mm的纸带进行分析探究(说明v0＝0，且阻力小)。

②频闪照相法

频闪照相机可以每间隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机可追踪记录做自由落体运动的物体的位置，根据Δx是否为恒量，可判断自由落体运动是否为匀变速直线运动。根据匀变速直线运动的推论Δx＝aT2可求出自由落体加速度g＝eq\f(Δx,T2)。由g＝eq\f(v－v0,t)也可求出自由落体加速度g。

三、自由落体运动规律

自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，把v0＝0和a＝g代入匀变速直线运动的公式可得

1.五个基本公式

eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①v＝v0＋at,②x＝v0t＋\f(1,2)at2,③v2－veq\o\al(2,0)＝2ax,④v＝v\f(t,2)＝\f(v0＋v,2),⑤xn－xn－1＝aT2))eq\o(――→,\s\up11(v0＝0),\s\do4(a→g))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①v＝gt,②x＝\f(1,2)gt2,③v2＝2gx,④v＝v\f(t,2)＝\f(v,2),⑤xn－xn－1＝gT2))

2.v－t图像

自由落体运动的v－t图像是一条过原点的倾斜直线，斜率表示重力加速度g。

考点一：自由落体运动基本概念

【例1】关于自由落体，下列说法中正确的是（）

A．自由落体是初速为零的匀加速直线运动

B．任何物体做自由落体运动时的加速度都是相等的

C．加速度为重力加速度的运动就是自由落体运动

D．静止开始下落的物体都做自由落体运动

考点二：自由落体加速度及测量

【例2】很多智能手机都有加速度传感器，它能感知和测量加速度，使我们更加方便直观地认识物体的运动。为了记录手机自由下落时的加速度图像，先用手水平托着手机，打开数据记录开关，手掌迅速向下运动，让手机脱离手掌而自由下落，然后在下方接住手机，观察手机屏幕上加速度传感器的图像，如图所示。从图中可以看到，图线上有一段时间的数值是，有一小段时间的数值突变为，下列说法正确的是（）

A．测得手机做自由落体运动的加速度是，方向向下

B．测得手机做自由落体运动的加速度是，方向向下

C．测得手机做自由落体运动的加速度是，方向向上

D．测得手机做自由落体运动的加速度是，方向向上

考点三：自由落体运动基本规律应用

【例3】甲、乙两物体所受的重力之比为1∶2，甲、乙两物体所在的位置高度之比为2∶1，它们各自做自由落体运动，则（）

A．落地时的速度之比是∶1

B．落地时的速度之比是1∶1

C．下落过程中的加速度之比是2∶1

D．下落过程中