2025人教版高中物理必修一知识点-第二章 4.自由落体运动.docx

2025人教版高中物理必修一知识点

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4.自由落体运动

【课程标准】

1.通过实验认识自由落体运动。

2.结合物理学史的相关内容,认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用。

【知识导图】

情境引入

物体下落的时候,是重的物体下落快还是轻的物体下落快?你可能会不假思索地说,一定是重的物体下落快。事实真的是这样吗?让我们先做一个小实验:在教室内拿两张同样大小的纸,将其中一张揉成纸团。让纸团和另一张纸在同样的高度同时落下,观察哪一个下落得快?通过这个实验,你又得出什么样的结论?

早在两千多年前,古希腊学者亚里士多德认为重的物体下落得快,并一直统治人们的思想。直到伽利略用科学的方法研究了自由落体运动,通过比萨斜塔实验推翻了这种思想。让我们带着上述问题进入本节学习吧。

必备知识·认知导学

一、自由落体运动

1.亚里士多德的观点:物体下落的快慢是由它们的重量决定的。

2.伽利略的观点:重的物体与轻的物体应该下落得同样快。

3.自由落体运动:

是一种理想化模型

(1)内容:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。

(2)条件:

①初速度为零;

②只受重力作用。

(3)性质:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

二、自由落体加速度

1.重力加速度:

(1)内容:物体自由下落时具有源于物体所受的重力的加速度。

(2)大小:一般的计算中,通常g取9.8m/s2,在估算时,g取10__m/s2。?

(3)方向:总是竖直向下。

与地面不一定垂直

2.自由落体运动的公式:

速度公式

v=gt

位移公式

x=12gt

速度位移公式

v2=2gx

三、伽利略对自由落体运动的研究

1.伽利略的贡献:

(1)否定论断:从逻辑推理上否定了亚里士多德关于重物体下落得快、轻物体下落得慢的论断。

(2)提出假说:提出了“自由落体运动是一种最简单的变速运动——匀变速直线运动”的假说。

(3)间接验证:在当时的实验条件下无法直接得到v∝t,伽利略运用数学推理得到:初速度为零且速度随时间的变化是均匀的,它通过的位移就与所用的时间满足

x∝t2。

2.斜面实验:

(1)倾角一定:斜面倾角一定时,判断x∝t2是否成立。

(2)改变质量:改变小球的质量,判断x∝t2是否成立。

(3)增大倾角:增大斜面倾角,xt2随之增大,说明小球的

采用了外推法

(4)合理外推:伽利略将斜面倾角外推到θ=90°时的情况——小球自由下落,认为小球仍会做匀变速直线运动。

3.伽利略研究自然规律的科学方法:逻辑推理和实验研究相结合。

动手求真

如图所示为一个长约1.5m的玻璃管,一端封闭,另一端有开关,把金属片和小羽毛放到玻璃管里,把玻璃管倒过来,观察他们下落的情况,然后把玻璃管里的空气抽出,再把玻璃管倒过来,再次观察他们下落的情况。

对号入座

在同一高度的一个苹果和一片树叶同时从静止开始下落,苹果先着地,下列说法正确的是________。?

①苹果和树叶做的都是自由落体运动

②因为苹果比树叶更重,所以苹果先着地

③苹果的运动可看成自由落体运动,树叶的运动不能看成自由落体运动

④假如地球上没有空气,也是苹果先落地,树叶后落地

答案:③

探索求真

在地球上,不同地方重力加速度方向都相同吗?

提示:不同位置,水平面方向不同,重力加速度方向不同。

明辨是非

(1)竖直下落的运动就是自由落体运动。 (×)

(2)高空雨滴下落的运动是自由落体运动。 (×)

提示:物体只受重力且由静止开始下落的运动,为自由落体运动,(1)、(2)错。

(3)重力加速度的方向总是垂直向下。 (×)

提示:重力加速度的方向总是竖直向下。

(4)在粗略运算中,重力加速度的大小可以取10m/s2。 (√)

(5)物体越重,重力加速度越大,下落得越快。 (×)

提示:重力加速度与物体质量无关,大小一般为9.8m/s2。物体下落的快慢与物体质量也无关。

(6)自由落体运动的速度大小与时间成正比。 (√)

关键能力·探究导思

学习任务一自由落体运动

探锚——情境创设启发设问

不同物体从空中自由释放,探究影响物体下落快慢的因素。

实验1:让硬币和纸片从同一高度同时下落,看到什么现象?

提示:硬币先落地,即硬币比纸片下落得快。

实验2:将同样大小的两张纸其中一张揉成团,让纸团和纸片从相同高度同时下落,看到什么现象?

提示:纸团先落地,即纸团比纸片下落得快。

实验结论:物体下落快慢与它的轻重无关,影响物体下落快慢的因素是空气阻力。

解锚——要点归纳规律概括

自由落体运动是一种理想化模型

自由落体运动模型忽略了次要因素——空气阻力,突出了主要因素——重力。

(1)当空气阻力远小于重力时,物体由静止开始的下落可看作自由落体运动,如石块在空气中自