暑期预读课程05《自由落体运动》 讲义--（2019） 新人教版高中物理必修一（学生教师版）.rar

1 / 3新人教版高中物理必修 1 暑期预读课程（2021）第第 5 课时课时：自由落体运：自由落体运动动知识透视知识透视一、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.实际落体运动看作自由落体运动的条件:空气阻力的作用比较小,可以忽略。二、自由落体加速度1.定义:物体自由下落的加速度。通常用 g 表示。2.方向:竖直向下。3.大小:随地理纬度的增加而增大,在赤道上最小,两极处最大,一般计算中,常取 g=9.8 m/s2或g=10 m/s2。在同一地点,一切物体自由下落的加速度相同。三、自由落体运动的规律(1)速度公式：vgt。(2)位移公式：h gt2。12(3)速度位移关系式：v22gh。四、伽利略对自由落体运动的研究1.亚里士多德的观点:物体下落的快慢跟它的轻重有关,重的物体下落得快。2.伽利略的逻辑分析（大小石头）轻重物体下落一样快3.伽利略的研究:对现象的一般观察猜想和假设【自由落体运动的速度是均匀变化的（两种思路） 】运用逻辑推理（包括数学演算）得出推论【位移与时间的平方成正比】实验检验【利用斜面实验冲淡重力的影响】修正和推广【从斜面合理外推到竖直下落】 。伽利略第一次把实验和逻辑推理和谐的结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法。【典型例题 1】如图中高楼为上海中心大厦，建筑主体为 119 层，总高为 632 m。现假设外墙清洁工人在320 m 高处进行清洁时不慎掉落一瓶水，当他发现水瓶掉落时，水瓶已经下落了 5 s，此时他大声向下方行人发出警告。已知声音在空气中的传播速度为 340 m/s，空气阻力忽略不计，g 取 10 m/s2。下列说法正确的是()A.正下方的行人先看见水瓶落地，再听见警告声，时间差超过 2 s 2 / 3B.正下方的行人先听见警告声，再看见水瓶落地，时间差超过 2 sC.正下方的行人先看见水瓶落地，再听见警告声，时间差不到 1 sD.正下方的行人先听见警告声，再看见水瓶落地，时间差不到 1 s【典型例题 2】（多选）（2019浙江省宁波市期末）为了求出楼房高度，让一石子从楼顶自由下落，空气阻力不计，测出下列哪个物理量的值能计算出楼房的高度（当地重力加速度 g 已知）（ ）A石子开始下落 1 s 内的位移B石子落地时的速度C石子最后 1 s 内的位移D石子通过最后 1 m 的时间【典型例题 3】伽利略对自由落体的研究，开创了研究自然规律的科学方法，这就是（ ）A对自然现象进行总结归纳的方法B用科学实验进行探究的方法C逻辑推理、数学推演和科学实验相结合的方法D对自然现象进行总结归纳，并用实验进行验证的方法变式精选变式精选1.(2021 浙江杭州期末)自由下落的物体，它开始下落全程的高度所用的时间和下落全程所用的时间的比34值为（ ）A. 1：2 B. 3:2C. ： D. 1：2132322.（2019浙江温州求知中学月考）为研究自由落体运动，将落体实验转化为斜面实验的科学家是（ ）A亚里士多德 B伽利略 C笛卡尔 D牛顿3.（2019浙江宁波北仑期中）暑假，小王跟随科技夏令营前往意大利进行游学活动期间，前往了意大利比 3 / 3萨城北面的奇迹广场参观了高 55 m 的比萨斜塔。他在登至塔顶时不慎将所围围巾掉落至奇迹广场，则围巾的下落时间可能为（ ）A1.6 s B2.3 s C3.3 s D8.5 s4.伽利略把小球在斜面上做匀加速直线运动的规律合理外推，得出自由落体运动的性质，他采用的研究方法是（ ）A控制变量 B等效替代 C理想模型 D逻辑推理5.（2018浙江选考）如图所示，竖直井中的升降机可将地下深处的矿石快速运送到地面。某一竖井的深度约为 104 m，升降机运行的最大速度为 8 m/s，加速度大小不超过，假定升降机到井口的速度为零，则将矿石从井底提升到井口的最短时间是（ ）A13 s B16 s C21 s D26 s6(公式应用)在大枣红了的时候，几个小朋友正在大枣树下用石块投向枣树，若某个小朋友从看到石块击中枣树树枝到听到大枣的落地声最少需要 0.7 s，估算一下这棵枣树的高度至少是()A1.5 m B2.5 m C5 m D7 m7.如图所示，屋檐上水滴下落的过程可以近似地看做是自由落体运动。假设水滴从10 m 高的屋檐上无初速度滴落，水滴下落到地面时的速度大约为(g 取 10 m/s2)()A.20 m/s B.14 m/s C.2 m/s D.1.4 m/s8.(2019全国卷)如图，篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮，离地后重心上升的最大高度为 H。上升第一个 所用的时间为 t1，第四个 所用的时间为 t2。不计空气阻力，则 满足()H4H4t2t1 A.1 2 B.2 3t2t1t2t1C.3 4 D.4 5t2t1t2t1 1 / 5新人教版高中物理必修 1 暑期预读课程（2021）第第 5 课时课时：自由落体运：自由落体运动动知识透视知识透视一、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.实际落体运动看作自由落体运动的条件:空气阻力的作用比较小,可以忽略。二、自由落体加速度1.定义:物体自由下落的加速度。通常用 g 表示。2.方向:竖直向下。3.大小:随地理纬度的增加而增大,在赤道上最小,两极处最大,一般计算中,常取 g=9.8 m/s2或g=10 m/s2。在同一地点,一切物体自由下落的加速度相同。三、自由落体运动的规律(1)速度公式：vgt。(2)位移公式：h gt2。12(3)速度位移关系式：v22gh。四、伽利略对自由落体运动的研究1.亚里士多德的观点:物体下落的快慢跟它的轻重有关,重的物体下落得快。2.伽利略的逻辑分析（大小石头）轻重物体下落一样快3.伽利略的研究:对现象的一般观察猜想和假设【自由落体运动的速度是均匀变化的（两种思路） 】运用逻辑推理（包括数学演算）得出推论【位移与时间的平方成正比】实验检验【利用斜面实验冲淡重力的影响】修正和推广【从斜面合理外推到竖直下落】 。伽利略第一次把实验和逻辑推理和谐的结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法。【典型例题 1】如图中高楼为上海中心大厦，建筑主体为 119 层，总高为 632 m。现假设外墙清洁工人在320 m 高处进行清洁时不慎掉落一瓶水，当他发现水瓶掉落时，水瓶已经下落了 5 s，此时他大声向下方行人发出警告。已知声音在空气中的传播速度为 340 m/s，空气阻力忽略不计，g 取 10 m/s2。下列说法正确的是()A.正下方的行人先看见水瓶落地，再听见警告声，时间差超过 2 s 2 / 5B.正下方的行人先听见警告声，再看见水瓶落地，时间差超过 2 sC.正下方的行人先看见水瓶落地，再听见警告声，时间差不到 1 sD.正下方的行人先听见警告声，再看见水瓶落地，时间差不到 1 s【答案】B【解析】瓶子落地总时间 t 总8 s，当瓶子下落 5 s 后才发现，还剩 3 s 落地，2hg此时人喊出声音传到正下方时间 t0.9 s，故行人先听到警告声，再看见水瓶落xv声地，且时间差超过 2 s。【典型例题 2】（多选）（2019浙江省宁波市期末）为了求出楼房高度，让一石子从楼顶自由下落，空气阻力不计，测出下列哪个物理量的值能计算出楼房的高度（当地重力加速度 g 已知）（ ）A石子开始下落 1 s 内的位移B石子落地时的速度C石子最后 1 s 内的位移D石子通过最后 1 m 的时间【答案】BCD【解析】A、石子开始下落 1 s 内的位移，可以直接求出，但无法知道石子下落的总时间或石子落地的速度，所以无法求出楼房的高度；故 A 错误；B、根据速度位移公式 v22gh，知道石子落地的速度，可以求出楼房的高度；故 B 正确。C、根据最后 1 s 内的位移，可以知道最后 1s 内的平均速度，某段时间内的平均速度等于中 v22gh 知，间时刻的瞬时速度，则可以知道落地前 0.5s 末的速度，根据速度时间公式vv0+gt，求出落地时的速度，再根据 v22gh，求出下落的距离；故 C 正确。D、根据最后 1 m 内的时间，根据，求出最后 1 m 内的初速度，根据速度时间公式 vv0+gt，求出落地时的速度，2012xv tgt再根据 v22gh，求出下落的距离；故 D 正确；故选 BCD。【提示】此题是对自由落体运动规律的考查，关键是知道自由落体运动是初速度为零、加速度为 g 的匀加速运动；解题时要正确选择研究过程，灵活选择物理规律列出方程进行解答。【典型例题 3】伽利略对自由落体的研究，开创了研究自然规律的科学方法，这就是（ ）A对自然现象进行总结归纳的方法B用科学实验进行探究的方法C逻辑推理、数学推演和科学实验相结合的方法 3 / 5D对自然现象进行总结归纳，并用实验进行验证的方法【答案答案】C【解析解析】伽利略对自由落体的研究，开创了研究自然规律的科学方法，这就是逻辑推理、数学推演和科学实验相结合的方法，故选 C。变式精选变式精选1.(2021 浙江杭州期末)自由下落的物体，它开始下落全程的高度所用的时间和下落全程所用的时间的比34值为（ ）A. 1：2 B. 3:2C. ： D. 1：213232【答案】B【解析】物体做自由落体运动，它开始下落全程的高度，则有，解得：；下落全34213142hgt132htg程，则有：，解得：，则，故选 B2212hgt22htg12:3:2tt 2.（2019浙江温州求知中学月考）为研究自由落体运动，将落体实验转化为斜面实验的科学家是（ ）A亚里士多德 B伽利略 C笛卡尔 D牛顿【答案】B【解析】伽利略设想了理想斜面实验，推导出力不是维持物体运动的原因，开创了理想实验的科学方法，研究了力和运动的关系，伽利略开创了以实验检验猜想和假设的科学方法，并用这种方法研究了落体运动的规律，故选项 B 正确，A、C、D 错误。3.（2019浙江宁波北仑期中）暑假，小王跟随科技夏令营前往意大利进行游学活动期间，前往了意大利比萨城北面的奇迹广场参观了高 55 m 的比萨斜塔。他在登至塔顶时不慎将所围围巾掉落至奇迹广场，则围 4 / 5巾的下落时间可能为（ ）A1.6 s B2.3 s C3.3 s D8.5 s【答案】D【解析】若物体自由下落，根据自由落体运动的公式有：hgt2解得，考虑1222 55s=3.3s10htg到围巾下落时受到空气阻力，则下落的加速度小于 g，则下落的时间大于 3.3 s，故选 D。4.伽利略把小球在斜面上做匀加速直线运动的规律合理外推，得出自由落体运动的性质，他采用的研究方法是（ ）A控制变量 B等效替代 C理想模型 D逻辑推理【答案】D【解析】伽利略在研究物体在无阻力的下落运动（即自由落体运动）时，发现不同质量的铜球沿阻力极小的斜面滚下，结果发现铜球的下滑加速度都是相同的。不断增大斜面倾角，结果发现，只是铜球的下滑加速度增大了，而所有铜球的下滑加速度仍是相同的。所以通过斜面上物体的匀加速运动合理外推出当倾角增大到时，即自由落体运动也保持匀加速运动的性质；由此，伽利略通过数学推演并用小球在斜面上90运动验证了位移与时间的平方成正比，由此可知，伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，即他采用了逻辑推理的研究方法，故 ABC 错误，D 正确；故选 D。5.（2018浙江选考）如图所示，竖直井中的升降机可将地下深处的矿石快速运送到地面。某一竖井的深度约为 104 m，升降机运行的最大速度为 8 m/s，加速度大小不超过，假定升降机到井口的速度为零，则将矿石从井底提升到井口的最短时间是（ ）A13 s B16 s C21 s D26 s【答案】C【解析】升降机先做加速运动，后做匀速运动，最后做减速运动，在加速阶段，所需时间，通过的位移为，在减速阶段与加速阶段相同，在匀速阶段所需时间为：，总时间为：，故 C 正确，ABD 错误；故选 C。【提示】升降机先做加速运动，后做匀速运动，最后做减速运动，根据速度位移公式和速度时间公式求得总时间。6(公式应用)在大枣红了的时候，几个小朋友正在大枣树下用石块投向枣树，若某个小朋友从看到石块击 5 / 5中枣树树枝到听到大枣的落地声最少需要 0.7 s，估算一下这棵枣树的高度至少是()A1.5 m B2.5 m C5 m D7 m【答案】B【解析】红枣从树枝上脱落可认为做自由落体运动，下落时间 t0.7 s，根据 h gt2，h2.5 m，所以树高12至少 2.5 m，B 正确。7.如图所示，屋檐上水滴下落的过程可以近似地看做是自由落体运动。假设水滴从10 m 高的屋檐上无初速度滴落，水滴下落到地面时的速度大约为(g 取 10 m/s2)()A.20 m/s B.14 m/s C.2 m/s D.1.4 m/s【答案】B【解析】根据公式 v22gh 得 v m/s14 m/s，选项 B 正确。2 10 108.(2019全国卷)如图，篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮，离地后重心上升的最大高度为 H。上升第一个 所用的时间为 t1，第四个 所用的时间为 t2。不计空气阻力，则 满足()H4H4t2t1 A.1 2 B.2 3t2t1t2t1C.3 4 D.4 5t2t1t2t1【答案】C【解析】本题应用逆向思维法求解，即运动员的竖直上抛运动可等同于从一定高度处开始的自由落体运动，所以第四个 所用的时间为 t2，第一个 所用的时间为 t1，因此有 2H42 H4gH42Hg2 34Hgt2t112 3，即 3 4，选项 C 正确。3t2t1