必修 第一冊4 自由落體運(yùn)動優(yōu)質(zhì)導(dǎo)學(xué)案

這是一份必修 第一冊4 自由落體運(yùn)動優(yōu)質(zhì)導(dǎo)學(xué)案，文件包含第4課自由落體運(yùn)動教師版-高一物理同步精品講義人教必修第一冊doc、第4課自由落體運(yùn)動學(xué)生版-高一物理同步精品講義人教必修第一冊doc等2份學(xué)案配套教學(xué)資源，其中學(xué)案共30頁， 歡迎下載使用。
目標(biāo)導(dǎo)航


知識精講

知識點(diǎn)01 自由落體運(yùn)動
1、條件：由靜止開始，只受重力.
2、說明：當(dāng)空氣阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于重力時(shí)，可認(rèn)為只受重力.
知識點(diǎn)02 自由落體加速度
1、概念：只受重力時(shí)物體具有的加速度
2、方向：豎直向下
3、大小：g
地面附近，無說明，取9.8m/s2；特殊情況下，可取10m/s2
【即學(xué)即練1】關(guān)于重力加速度的說法不正確的是( )
A．重力加速度g是標(biāo)量，只有大小沒有方向，通常計(jì)算中g(shù)取9.8 m/s2
B．在地球上不同的地方，g值的大小不同，但它們相差不是很大
C．在地球上同一地點(diǎn)，一切物體在自由落體運(yùn)動中的加速度都相同
D．在地球上的同一地方，離地面高度越大重力加速度g越小
解析： 首先重力加速度是矢量，方向豎直向下，與重力的方向相同，在地球的表面，不同的地方，g值的大小略有不同，但都在9.8 m/s2左右，在地球表面同一地點(diǎn)，g的值都相同，但隨著高度的增大，g的值逐漸變小．
答案： A
知識點(diǎn)03 自由落體規(guī)律
1、運(yùn)動特點(diǎn)：初速度為0，加速度為g的勻加速直線運(yùn)動.
2、基本規(guī)律
①速度與時(shí)間的關(guān)系式：v＝gt.
②位移與時(shí)間的關(guān)系式：x＝eq \f(1,2)gt2.
③速度與位移的關(guān)系式：v2＝2gx.
【即學(xué)即練2】跳水運(yùn)動員訓(xùn)練時(shí)從10 m跳臺雙腳朝下自由落下，某同學(xué)利用手機(jī)的連拍功能，連拍了多張照片.從其中兩張連續(xù)的照片中可知，運(yùn)動員雙腳離水面的實(shí)際高度分別為5.0 m和2.8 m.由此估算手機(jī)連拍時(shí)間間隔最接近以下哪個(gè)數(shù)值( )
A.1×10－1 s B.2×10－1 s
C.1×10－2 s D.2×10－2 s
答案 B
解析 設(shè)在該同學(xué)拍這兩張照片時(shí)運(yùn)動員下落高度h1、h2所用的時(shí)間分別為t1、t2，則h1＝10 m－5 m＝5 m，t1＝eq \r(\f(2h1,g))＝1 s.
h2＝10 m－2.8 m＝7.2 m，t2＝eq \r(\f(2h2,g))＝1.2 s.
所以手機(jī)連拍時(shí)間間隔為Δt＝t2－t1＝2×10－1 s，故B項(xiàng)正確.
【即學(xué)即練3】一個(gè)物體從某一高度做自由落體運(yùn)動.已知它在第1 s內(nèi)的位移恰為它在最后1 s內(nèi)位移的三分之一.則它開始下落時(shí)距地面的高度為(不計(jì)空氣阻力，g＝10 m/s2)( )
A.15 m B.20 m m m
答案 B
解析 物體在第1 s內(nèi)的位移h＝eq \f(1,2)gt2＝5 m，物體在最后1 s內(nèi)的位移為15 m，由自由落體運(yùn)動的位移與時(shí)間的關(guān)系式可知，eq \f(1,2)gt總2－eq \f(1,2)g(t總－1 s)2＝15 m，解得t總＝2 s，則物體下落時(shí)距地面的高度為H＝eq \f(1,2)gt總2＝20 m，B正確.
知識點(diǎn)04 伽利略對自由落體運(yùn)動的研究
【即學(xué)即練4】伽利略為了研究自由落體的規(guī)律，將落體實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為著名的“斜面實(shí)驗(yàn)”，從而創(chuàng)造了一種科學(xué)研究的方法.利用斜面實(shí)驗(yàn)主要是考慮到實(shí)驗(yàn)時(shí)便于測量小球運(yùn)動的( )
A.速度 B.時(shí)間
C.路程 D.加速度
答案 B
【即學(xué)即練5】17世紀(jì)意大利科學(xué)家伽利略在研究落體運(yùn)動的規(guī)律時(shí)，做了著名的斜面實(shí)驗(yàn)，其中應(yīng)用到的物理思想方法屬于( )
A．等效替代 B．實(shí)驗(yàn)歸納
C．理想實(shí)驗(yàn) D．控制變量
【解題流程】
eq \x(合理外推)
▏
eq \x(斜面實(shí)驗(yàn))→eq \x(自由落體運(yùn)動規(guī)律)→eq \x(理想實(shí)驗(yàn)，C項(xiàng)正確)
答案： C
知識點(diǎn)05 豎直上拋運(yùn)動
1、運(yùn)動特點(diǎn)：初速度方向豎直向上，加速度為g，上升階段做勻減速運(yùn)動，下降階段做自由落體運(yùn)動.
2、基本規(guī)律：取豎直向上為正方向
①速度與時(shí)間的關(guān)系式：v＝v0－gt；
②位移與時(shí)間的關(guān)系式：x＝v0t－eq \f(1,2)gt2.
技巧點(diǎn)撥

1、對稱性
a.時(shí)間對稱：物體上升過程中從A→C所用時(shí)間tAC和下降過程中從C→A所用時(shí)間tCA相等，同理tAB＝tBA.
b.速度大小對稱：物體上升過程經(jīng)過A點(diǎn)的速度與下降過程經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小相等.
2、多解性：當(dāng)物體經(jīng)過拋出點(diǎn)上方某個(gè)位置時(shí)，可能處于上升階段，也可能處于下降階段，造成多解，在解決問題時(shí)要注意這個(gè)特性.
(3)研究方法

【即學(xué)即練6】一個(gè)從地面上豎直上拋的物體，它兩次經(jīng)過一個(gè)較低點(diǎn)A的時(shí)間間隔是5 s，兩次經(jīng)過一個(gè)較高點(diǎn)B的時(shí)間間隔是3 s，則A、B之間的距離是(不計(jì)空氣阻力，g＝10 m/s2)( )
A.80 m B.40 m
C.20 m D.無法確定
答案 C
解析 物體做豎直上拋運(yùn)動，根據(jù)運(yùn)動時(shí)間的對稱性得，物體從最高點(diǎn)自由下落到A點(diǎn)的時(shí)間為eq \f(tA,2)，從最高點(diǎn)自由下落到B點(diǎn)的時(shí)間為eq \f(tB,2)，A、B間距離為：hAB＝eq \f(1,2)g[(eq \f(tA,2))2－(eq \f(tB,2))2]＝eq \f(1,2)×10×(2.52－1.52) m＝20 m，故選C.
【即學(xué)即練7】如圖所示，將一小球以10 m/s的初速度在某高臺邊沿豎直上拋，不計(jì)空氣阻力，取拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，向上為坐標(biāo)軸正方向，g取10 m/s2。則3 s內(nèi)小球運(yùn)動的( )
A．路程為25 m
B．位移為15 m
C．速度改變量為30 m/s
D．平均速度為5 m/s
解析：選A 應(yīng)用全程法求解位移，由x＝v0t－eq \f(1,2)gt2得位移x＝－15 m，B錯(cuò)誤；平均速度eq \x\t(v)＝eq \f(x,t)＝－5 m/s，D錯(cuò)誤；小球豎直上拋，由v＝v0－gt得速度的改變量Δv＝v－v0＝－gt＝－30 m/s，C錯(cuò)誤；上升階段通過路程x1＝eq \f(v02,2g)＝5 m，下降階段通過的路程x2＝eq \f(1,2)gt22，t2＝t－eq \f(v0,g)＝2 s，解得x2＝20 m，所以3 s內(nèi)小球運(yùn)動的路程為x1＋x2＝25 m，A正確。

能力拓展

考法01 自由落體運(yùn)動規(guī)律
【典例1】科技館中的一個(gè)展品如圖所示，在較暗處有一個(gè)不斷均勻滴水的水龍頭，在一種特殊的間歇閃光燈的照射下，若調(diào)節(jié)間歇閃光間隔時(shí)間正好與水滴從A下落到B的時(shí)間相同，可以看到一種奇特的現(xiàn)象，水滴似乎不再下落，而是像固定在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置不動，對出現(xiàn)的這種現(xiàn)象，下列描述正確的是(取g＝10 m/s2)( )
A．水滴在下落過程中通過相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間滿足tAB＜tBC＜tCD
B．閃光的間隔時(shí)間是eq \f(\r(2),10) s
C．水滴在相鄰兩點(diǎn)間的平均速度滿足eq \x\t(v)AB∶eq \x\t(v)BC∶eq \x\t(v)CD＝1∶4∶9
D．水滴在各點(diǎn)的速度之比滿足vB∶vC∶vD＝1∶3∶5
解析：選B 由題圖可知eq \x\t(AB)∶eq \x\t(BC)∶eq \x\t(CD)＝1∶3∶5，水滴做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，由題意知水滴在下落過程中通過相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間相等，A錯(cuò)誤；由h＝eq \f(1,2)gt2可得水滴在下落過程中通過相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間為eq \f(\r(2),10) s，即閃光的間隔時(shí)間是eq \f(\r(2),10) s，B正確；由eq \x\t(v)＝eq \f(x,t)知水滴在相鄰兩點(diǎn)間的平均速度滿足eq \x\t(v)AB∶eq \x\t(v)BC∶eq \x\t(v)CD＝1∶3∶5，C錯(cuò)誤；由v＝gt知水滴在各點(diǎn)的速度之比滿足vB∶vC∶vD＝1∶2∶3，D錯(cuò)誤。


考法02 豎直上拋運(yùn)動的特點(diǎn)
【典例2】在離地高h(yuǎn)處，沿豎直方向同時(shí)向上和向下拋出兩個(gè)小球，它們的初速度大小均為v，不計(jì)空氣阻力，兩球落地的時(shí)間差為( )
A.eq \f(2v,g) B.eq \f(v,g) C.eq \f(2h,v) D.eq \f(h,v)
解析：選A 根據(jù)豎直上拋運(yùn)動的對稱性，可知向上拋出的小球落回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速度大小也是v，之后的運(yùn)動與豎直下拋的小球運(yùn)動情況相同。因此上拋的小球比下拋的小球多運(yùn)動的時(shí)間為：t＝eq \f(－v－v,－g)＝eq \f(2v,g)，A項(xiàng)正確。
分層提分

題組A 基礎(chǔ)過關(guān)練
1．在物理學(xué)的發(fā)展歷程中，下面的哪位科學(xué)家首先建立了平均速度、瞬時(shí)速度和加速度等概念用來描述物體的運(yùn)動，并首先采用了實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)、猜想和假設(shè)的科學(xué)方法，把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理和諧地結(jié)合起來，從而有力地推進(jìn)了人類科學(xué)的發(fā)展( )
A．伽利略 B．亞里士多德
C．牛頓 D．愛因斯坦
解析： 伽利略通過對運(yùn)動性質(zhì)和速度均勻變化的猜想與假設(shè)，推動了人類科學(xué)的發(fā)展，故選項(xiàng)A正確．
答案： A
2.下圖所示的各圖象中能正確反映自由落體運(yùn)動過程的是(設(shè)向上為正方向)( )
解析： 自由落體運(yùn)動是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動，v＝gt，其v－t圖象是一條傾斜直線．因取向上為正方向，故只有C對．
答案： C
3.高空墜物已經(jīng)成為城市中僅次于交通肇事的傷人行為.某市曾出現(xiàn)一把明晃晃的菜刀從高空墜落，“砰”的一聲砸中了停在路邊的一輛摩托車的前輪擋泥板.假設(shè)該菜刀可以看成質(zhì)點(diǎn)，且從15層樓的窗口無初速度墜落，則從菜刀墜落到砸中摩托車擋泥板的時(shí)間最接近( )
A.1 s B.3 s
C.5 s D.7 s
答案 B
解析 樓層高約為3 m，則菜刀下落的高度h＝(15－1)×3 m＝42 m，菜刀運(yùn)動過程可視為自由落體運(yùn)動，根據(jù)h＝eq \f(1,2)gt2，解得t＝eq \r(\f(2h,g))＝eq \r(\f(2×42,10)) s≈2.9 s，最接近3 s，故選B.
4.一觀察者發(fā)現(xiàn)，每隔一定時(shí)間有一水滴自8 m高處的屋檐落下，而且當(dāng)看到第五滴水剛要離開屋檐時(shí)，第一滴水正好落到地面，那么這時(shí)第二滴水離地的高度是(g＝10 m/s2)( )
A．2 m B．2.5 m
C．2.9 m D．3.5 m
解析： 水滴在空中的分布如右圖所示．由初速度為0的勻變速運(yùn)動的比例式得eq \f(h2,H)＝eq \f(7,16)，h2＝3.5 m.
答案： D
5.一石塊做自由落體運(yùn)動，到達(dá)地面．把它在空中運(yùn)動的時(shí)間分為相等的三段，如果它在第一段時(shí)間內(nèi)的位移是1.2 m，那么它在第三段時(shí)間內(nèi)的位移是( )
A．1.2 m B．3.6 m
C．6.0 m D．10.8 m
解析： 本題中第三段時(shí)間t內(nèi)的位移可以轉(zhuǎn)化為前3t時(shí)間內(nèi)的位移與前2t時(shí)間內(nèi)的位移之差．
由自由落體運(yùn)動規(guī)律可知：
h1＝eq \f(1,2)gt2，h3＝eq \f(1,2)g×9t2－eq \f(1,2)g×4t2
兩式相比可得：h3＝5h1＝6.0 m，選項(xiàng)C正確．
答案： C
6.判斷題：(1)物體由某高度由靜止下落一定做自由落體運(yùn)動。(×)
(2)做豎直上拋運(yùn)動的物體，在上升過程中，速度的變化量的方向是向下的。(√)
(3)豎直上拋運(yùn)動的速度為負(fù)值時(shí)，位移也為負(fù)值。(×)
(4)亞里士多德認(rèn)為物體越重下落越快。(√)
(5)伽利略從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)角度證明了輕、重物體下落一樣快。(√)
7.如圖所示木桿長5 m，上端固定在某一點(diǎn)，由靜止放開后讓它自由落下(不計(jì)空氣阻力)，木桿通過懸點(diǎn)正下方20 m處圓筒AB，圓筒AB長為5 m，取g＝10 m/s2，求：
(1)木桿經(jīng)過圓筒的上端A所用的時(shí)間t1是多少？
(2)木桿通過圓筒AB所用的時(shí)間t2是多少？
[審題指導(dǎo)]
(1)結(jié)合題圖可知，從木桿下端平齊圓筒的上端A到木桿上端平齊圓筒的上端A所用的時(shí)間即為t1。
(2)從木桿下端平齊圓筒的上端A到木桿上端平齊圓筒的下端B所用的時(shí)間即為t2。
[解析] (1)木桿由靜止開始做自由落體運(yùn)動，木桿的下端到達(dá)圓筒上端A用時(shí)t下A＝ eq \r(\f(2h下A,g))＝ eq \r(\f(2×15,10)) s＝eq \r(3) s
木桿的上端到達(dá)圓筒上端A用時(shí)
t上A＝ eq \r(\f(2h上A,g))＝ eq \r(\f(2×20,10)) s＝2 s
則木桿通過圓筒上端A所用的時(shí)間
t1＝t上A－t下A＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2－\r(3)))s。
(2)木桿的下端到達(dá)圓筒上端A用時(shí)
t下A＝ eq \r(\f(2h下A,g))＝ eq \r(\f(2×15,10)) s＝eq \r(3) s
木桿的上端離開圓筒下端B用時(shí)
t上B＝ eq \r(\f(2h上B,g))＝ eq \r(\f(2×25,10)) s＝eq \r(5) s
則木桿通過圓筒所用的時(shí)間t2＝t上B －t下A＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\r(5)－\r(3)))s。
[答案] (1)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2－\r(3)))s (2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\r(5)－\r(3)))s
題組B 能力提升練
1.如圖，籃球架下的運(yùn)動員原地垂直起跳扣籃，離地后重心上升的最大高度為H.上升第一個(gè)eq \f(H,4)所用的時(shí)間為t1，第四個(gè)eq \f(H,4)所用的時(shí)間為t2.不計(jì)空氣阻力，則eq \f(t2,t1)滿足( )
A.1