1、第二章 探究匀变速直线运动的规律 主编人：高级中学 李顺昌 审核人：吴川广 第一节 探究自由落体运动 课前自主预习 1 自由落体运动定义 物体仅在 作用下，从 开始下落的运动叫做自由落体运动。 解析：自由落体运动定义为：物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动。 答案：重力；静止。 2自由落体运动的条件 （）物体只受到 作用； （）物体从 开始下落。 自由落体运动是一种理想化的运动。在现实生活中，若从静止下落的物体受到的重力 远小于它受到的空气阻力时，可以近似看成自由落体运动。 解析：对自由落体运动定义的理解，关键是两点：其一，物体只受重力，若物体下落 时有空气阻力，那就不叫自由落体运动；其二
2、，从静止开始下落，如果有一定的初速度， 也不能叫自由落体运动.两个条件缺一不可。 答案：重力；静止。 3在一玻璃管中放中放一片羽毛和一个玻璃球，迅速倒置玻璃管，可以看到，玻璃球 先于羽毛达到底端，这主要是因为（ ） A它们的重量不同 B它们的密度不同 C它们的材料不同 D它们受到的空气阻力不同 解析：影响落体运动快慢的因素只是空气阻力的作用，与质量、密度、材料等无关。 答案：D4.在一高塔顶端释放大小相同的实心铁球和实心 铅球，与此有关的下列说法中，正确 的是（ ） 它们受到的空气阻力不同 它们的 加速度相同 它们落地的速度不同 它们下落的时间相同来源:学. A B C D 解析：因为空气阻力
3、远小于实心铁球和实心 铅球的重力，空气阻力可忽略，两物体都 可看着只受到重力作用，因而他们下落的快慢程度是完全相同的。 答案：B 课堂互动探究 知识点 1 落体运动的思考 问题：物体下落的快慢与那些因素有关呢？ 猜想：物体下落的快慢可能与物体的质量有关，也可能与物体受到的空气的阻力有关。 新知探究： 实验探究 1：比萨斜塔上的物体落地实验（探究物体下落快慢与物体质量的关系） 2000 多年前, 古希腊有个名叫亚里士多德的哲学家曾经讲过:“物体越重, 下落越快。” 这就是说较重的物体先落地, 较轻的物体后落地。当时在欧洲人的心目中, 除了上帝只有亚 里士多德的话绝对正确。因此, 直到 16 世纪
4、后期, 从来没有人怀疑过这个结论。 16 世纪末, 意大利比萨大学年轻的数学讲师伽利略, 经过反复思考,深入分析, 决定向权威 挑战。1590 年的一天, 年轻的伽利略, 手持一个木球和一个铁球, 登上比萨城 54 米高的斜 塔顶部, 从同一高度同时将两个球松开。只见它们平行下落, 越落越快, 最后只听得“噗”的 一声, 两个球同时落地,如图 211. 图 211 世界著名的比萨斜塔实验 世界著名的比萨斜塔实验证明: 不同重量的物体, 下落的快慢是相同的。伽利略用两个 球同时到达地面的事实, 推翻了统治欧洲达 2000 年的亚里士多德的学说。 结论：物体下落过程的运动情况与物体的 无关 解析：
5、由比萨斜塔上的物体落地实验现象可知物体下落过程的运动情况与物体的质量 无关。 答案：质量。 实验探究 2：探究空气阻力对物体下落快慢的影响 1971 年美国宇航员斯科特在月球表面上（无空气）让一把锤子、一根羽毛从同一高 度同时下落，观察到它们同时落到月球表面上。 如果在地球表面上让一把锤子、一根羽毛从同一高度同时下落，观察到 下 落得快。 结论：影响落体运动快慢的因素是 ，没有空气阻力时，只 在重力作用下轻重不同的物体下落快慢相同 解析：由实验现象可知: 锤子 下落得快；综合可知影响落体运动快慢的因素是空 气阻力的作用。 答案：锤子; 空气阻力的作用 . 重点归纳 落体运动的思考 1.亚里士多
6、德的观点：重的物体下落得快。 2.伽利略的观点：物体下落快慢与质量无关。 3.实验结论：影响落体运动快慢的因素是空气阻力的作用，没有空气阻力时，只在重 力作用下，轻重不同的物体下落快慢相同。 【例 1】（单选）在忽略空气阻力的情况下，让相同体积的铁球和铝球从同一高度处 同时无初速度自由下落，下列说法错误的是（ ） A. 铁球密度大，质量大，因而铁球先落地 B. 物体下落的快慢程度和重量的大小无关，因而两球同时落地 C. 在着地前的任意时刻，两球离地面的高度相同 D. 在着地前的任意时刻，两球的速度相同 解析：因为忽略空气阻力，两物体都只受到重力作用，因而他们下落的快慢程度是完 全相同的，所以选
7、项 A 是错误的。 答案：A 触类旁通 1. （单选） 小鹏同学摇动苹果树，从同一高度一只苹果和一片树叶同时从静止下落， 他发现苹果先落地，则以下说法正确的是（ ） A苹果和树叶都是自由落体运动 B苹果和树叶的运动，都不能近似的看成自由落体运动 C苹果的运动可以看成自由落体运动，树叶的运动则不能看成自由落体运动 D假如地球上没有空气，则树叶和苹果也不会同时落地 解析：因为树叶的空气阻力相对于树叶的重力太大了，但相对而言苹果的空气阻力比 重力小很多，故 C 对 AB 错。假如地球上没有空气，则树叶和苹果都是自由落体运动，同 时落地，故 D 错。 答案：C 知识点 2 记录自由落体运动轨迹 新知探
8、究 实验探究：利用打点计时器记录自由落体运动轨迹 (1)实验目的：探究自由落体运动运动规律 (2)实验原理：如图 212 重物拖着纸带竖直下落时，如果打点计时器与纸带间阻力 和空气阻力比重力小得多，可近似认为重物仅在重力作用下运动，根据打出的纸带能分析 研究重物的运动规律。 图 212 (3)实验器材：打点计时器、交流电源、纸带、复写纸、重物与铁夹、毫米刻度尺、导 线、铁架台 (4)实验步骤： 把打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电源。 把纸带穿过打点计时器的限位孔，下端连到重锤上，让重锤靠近打点计时器。 用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态，先 ，再 。 重复几次，选取一条点迹清晰的纸带分析
9、计算。 (5)实验注意事项： 应夹紧打点记时器且要使其处于竖直位置，要用手托住重物将纸带拉到最上端; 纸带要处于竖直位置，打点记时器通电后再放开纸带，放开纸带前手不能动； 重复上述步骤多次，直到选到了第一点与第二点之间间隔约为 2 毫米的纸带为止； 完成实验后请整理好实验器材，保存好纸带。 （6）实验结果： 如图 2-1-1 所示是实验中得到的一条重物做自由落体运动的纸带。 （7）通过分析打出的纸带可获取如下信息： 自由落体运动的轨迹是一条 线，速度方向不变。 连续相同时间内的位移越来越大，说明速度越来越大，即速度大小改变，具有 。 位移 s 与时间的平方 t2 成 比。 相邻、相等时间间隔的
10、位移差 ，即 s2-s1=s3-s2=s4-s3=。 答案：(4)接通打点计时器的电源；松开手让重锤和纸带自由下落（7）直；加 速度；正；相等。 重点归纳 自由落体运动来源: 1定义：物体仅在作用下，从静止开始下落的运动。 2自由落体运动的两个特点： 初速 v0=0 图 213 只受重力作用。 注意：自由落体运动是理想化的运动，当空气 阻力很小，可以忽略不计时，物体的下 落才可以看作自由落体运动。 3性质：初速为零的匀加速直线运动。 【例 2】（单选）关于自由落体运动，下列说法正确的是（ ） A.物体从静止下落的运动就叫自由落体运动 B.物体竖直下落的运动就叫自由落体运动 C.物体只在重力作用
11、下的运动就叫自由落体运动 D.物体只在重力作用下由静止开始下落的运动叫自由落体运动 解析：对物理情景和物理模型要准确理解.对自由落体运动定义的理解，关键是两点： 其一，物体只受重力，若物体下落时有空气阻力，那就不叫自由落体运动；其二，从静止 开始下落，如果有一定的初速度，也不能叫自由落体运动.两个条件缺一不可，故本题的正 确答案为 D. 答案：D. 触类旁通 2.（单选）下列物体的运动可以看成自由落体运动的是（ ） A冬天飘落的雪花 B秋天果树上掉下的苹果 C匀速下落的降落伞 D从飞行着的飞机上释放的苹果 解析：自由落体运动的条件是物体只受重力作用且从静止开始下落。而冬天飘落的雪 花和匀速下落
12、的降落伞都受到空气阻力作用，且不可忽略，所以 AC 错误；从飞行着的飞 机上释放的苹果有初速度，所以 D 错误；秋天果树上掉下的苹果受到的空气阻力可以忽略， 且从静止下落，所以 B 正确。 答案：B。 方法技巧易错易混实验透视 方法技巧 伽利略的科学思想方法 1. 伽利略的科学思想方法的核心是：把科学实验和逻辑推理（包括数学推演）和谐地 结合起来,标志着物理学的真正开端，打开了近代科学的大门。 2. 伽利略的科学思想方法研究过程的基本要素为：对现象的一般观察；提出假设; 运用逻辑推理（包括数学推演）得出结论； 通过实验对结论进行检验； 对假设 进行 修正的推广。 【例3】爱因斯坦说：“伽利略的
13、发现以及他所应用的科学推理方法，是人类思想史上 最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。 ”在科学史上，伽利略享有“近代科学方法论 的奠基人”的美誉。根据你对物理学的学习和对伽利略的了解，他的物理思想方法的研究顺 序是: A提出假说，数学推理，实验验证，合理外推 B数学推理，实验验证，合理外推，提出假说 C实验验证，合理外推，提出假说，数学推理 D合理外推，提出假说，数学推理，实验验证 解析：伽利略的科学思想方法研究过程的基本要素为：对现象的一般观察；提出 假设; 运用逻辑推理（包括数学推演）得出结论； 通过实验对结论进行检验；对假设 进行修正的推广。故 A对。 答案：A . 触类旁通 3.
14、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，如图 214 所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是（ ） 图 21 4 丁甲 乙 丙 A其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论 B其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论 C运用甲图的实验，可“ 冲淡”重 力的作用，使实验现象更明显 D运 用丁图的实验，可 “放大”重力的作用，使实验现象更明显 解析：甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论; 对自由落体运动的研究 要“冲淡”重 力的作用，使实验现象更明显，故选 AC。 答案：A C. 随堂练习 一、单项选择题 1踢毽子
15、是我国民间的一项体育游戏，被人们誉为“生命的蝴蝶”近年来，踢毽子成 为全民健身活动之一毽子由羽毛和铜钱组成，在下落时总是铜钱在 下、羽毛在上，如图 215 所示，对此分析正确的是( ) A铜钱重，所以总是铜钱在下、羽毛在上 图 215 B如果没有空气阻力，也总是出现铜钱在下、羽毛在上的现象 C因为空气阻力的存在，所以总是铜钱在下、羽毛在上 D毽子的自由下落是自由落体运动 解析：如果没有考虑空气阻力，则毽子做自由落体运动，铜钱和羽毛中的一个在上， 另一个在下，如果考虑空气阻力，则羽毛在上，铜钱在下，应选 C. 答案：C 2甲、乙两物体的质量之比为 14，不考虑空气的阻力作用，它们在同一高度同时
16、从静止下落，则下列说法正确的是（ ） A甲比乙先着地 B乙比甲先着地 C甲和乙同时落地 D甲比乙的加速度大 解析：甲和乙都是做自由落体运动，下落一样快，加速度一样大，都是重力加速度 g。 答案：C。 3.关于接通电源和释放纸带(物体 )的先后顺序，下列说法正确的是（ ） A先接通电源，后释放纸带 B先释放纸带，后接通电源 C释放纸带同时接通电源 D先接通电源或先释放纸带都可以 解析：打点计时器使用时，应先接通电源，待打点稳定后，再释放小车 答案：A 4亚里士多德认为树叶比石块在空中下落得慢的原因是（ ） A树叶比石块受到的阻力大 B树叶和石块物质不同 C树叶比石块轻 D树叶下落慢受其组成决定
17、解析：亚里士多德的观点是重的物体比轻的下落快，所以 C 正确。 答案：C。 二双项选择题 5甲物体的质量是乙物体质量的 2 倍，甲从 H 高处自由落下，乙从 2H 高处与甲同时 自由下落，下面的说法中正确的是（ ） A下落过程中，同一时刻甲的速度比乙的速度大 B下落过程中，下落 1s 末时，它们的速度相同 C下落过程中，各自下落 1m 时，它们的速度相同 D下落过程中，甲的加速度比乙的大 解析：甲、乙同时做自由落体运动，加速度相同，下落相同的时间或通过相同的位移 时，速度也相同，所以选项 B、C 正确。 答案：BC。 6.下列关于自由落体运动的说法中正确的是（ ） A物体从静止开始下落的运动叫
18、做自由落体运动 B物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动 C从静止开始下落的树叶，因为受到空气阻力的作用，不能看成自由落体运动 D从静止开始下落的重锤，因为受到空气阻力的作用，不能看成自由落体运动 解析：自由落体运动的条件是物体只受重力作用且从静止开始下落，故 A 不正确，B 正确。若物体同时受到重力和空气阻力作用，且空气阻力远小于重力，这时空气阻力的影 响可以忽略不计，那么，物体的运动可以近似看成自由落体运动，故 C 正确，而 D 不正确。 答案：BC 7.一小石块与一片羽毛从同一高度同时开始下落，如果没有空气阻力的影响，则以下 说法正确的是（ ）学. A.石块比羽毛先落地
19、B.石块和羽毛同时落地 C.羽毛落地时的速度比石块小 D. 羽毛落地时的速度与石块一样大 解析：在忽略空气阻力影响时，石块与羽毛的下落情况完全相同，故 B、D 选项 答案：BD. 课后巩固提升 一单项选择题(本题共 4 小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目 要求) 1可视为自由落体运动的是（ ） A树叶的下落 B运动员投出的篮球 C从水龙头上滴落的水 D从水面自由落到水底的石子 解析：树叶下落时，空气阻力不可忽略，所以 A 错误；运动员投出的篮球有初速度， 不是从静止下落，所以 B 错误；从水龙头上滴落的水从静止下落，且空气阻力可以忽略， 故 C 正确；从水面自由落到水底的石子
20、由于受到水的阻力作用，且不可忽略，所以 D 错误。 答案：C。 2一个小铁球和一根羽毛同时从同一高度下落，总是铁球先下落，这是因为（ ） A铁球比羽毛重 B铁球比羽毛密度大 C羽毛受到的空气阻力大，与其重力相比不可忽略 D铁球的重力加速度比羽毛的大 解析：物体下落的快慢与空气阻力有关。如果物体所受空气阻力远小所受的重力，则 空气阻力可以忽略不计，否则不可忽略，所以 C 正确。 答案：C。 3关于重力加速度下面四种说法中正确的是（ ） A重力加速度表示自由下落的物体运动的快慢 B重力加速度表示自由下落的物体速度变化的大小 C重力加速度表示自由下落的物体运动速度变化的快慢 D轻重不同的物体的重力加
21、速度不同 解析：重力加速度是物体仅在重力作用下产生的加速度，描述的是物体仅在重力作用 下物体速度变化的快慢程度，并不表示物体在某段时间内速度变化的大小，在重力的作用 下，轻重不同的物体的重力加速度是相同的，所以选项 A、B、D 错误，选项 C 正确。 答案：C。 4从高空每隔一段时间释放一个小钢球，假使空气阻力很小，相对小钢球的重力可以 忽略不计。这些球在没有落地前，从下落点向下的分布情况是（ ） A越来越密集 B越来越稀疏 C均匀分布 D无法判断 解析：小钢球的运动是匀变速直线运动，运动速度会越来越大，相等的时间内通过的 位移越来越大。 答案：B。 二双项选择题(本题共 5 小题，在每小题给
22、出的四个选项中，均有两个选项符合题目 要求) 5科学研究发现：在月球表面没有空气，重力加速度约为地球表面处重力加速度的 1 6.若宇航员登上月球后，在空中同一高度处同时由静止释放羽毛和铅球，忽略地球和其 他星球对它们的影响，以下说法中正确的是（ ） A羽毛将加速上升，铅球都将加速下降 B羽毛和铅球都将下落，且同时落到月球表面 C羽毛和铅球都将下落，但铅球先落到月球表面 D羽毛和铅球都将下落，且落到月球表面的速度相同 解析：羽毛和铅球在月球表面时都只受到重力作用，故它们均做自由落体运动，它们 将同时落地，所以选项 A、C 错误，选项 B、D 正确。 答案：BD。 6以下关于自由落体运动的说法中，
23、正确的是（ ） A物体从静止开始下落的运动叫做自由落体运动 B物体在只有重力作用下的运动叫做自由落体运动 C自由落体运动是初速度为零，仅受重力作用的运动 D在有空气的空间里，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，物体的下落 运动就可以近似看作是自由落体运动 解析：自由落体运动的定义理解关键是两点：其一，物体只受重力，如物体下落时有 空气阻力，那就不叫自由落体；其二，从静止开始，如果有一定的初速度下落，也不能叫 自由落体此两条件缺一不可故选项 C、D 正确。 答案：CD。 7.一个小铁球和一张小纸片同时从同一高度下落，总是小铁球先落地，下列说法中正 确的是（ ） A上述现象与自由落体运动规律
24、是矛盾的 B上述现象说明小球的重力加速度比小纸片的重力加速度要大一些 C小铁球比小纸片先落地是空气阻力影响而产生的现象 D尽管小铁球先落地，但小铁球和小纸片的重力加速度是一样的 解析：空气阻力可以忽略不计的情况下，物体从静止开始下落的运动可看作自由落体 运动。由于小纸片受到的空气阻力不能忽略，小铁球受到的空气阻力可以忽略不计，所以 小纸片的运动不能看成是自由落体运动，而铁球的运动可以看成是自由落体运动。 答案：CD。 8在探究物体做自由落体运动规律的实验中，由获得的打点纸带可以（ ） A用刻度尺量出物体的各时刻的速度 B用刻度尺量出各时间内的位移大小 C用刻度尺量出物体的加速度 D由纸带可判断
25、物体做加速运动 解析：用刻度尺可直接从纸带上量出各时间内的位移大小，而速度和加速度只有先测 出位移和时间的大小，然后通过公式才能算出，选项 A、 C 错误，B 正确；从纸带上相邻 间隔时间相同而位移越来越大可判断物体做加速运动，所以选项 D 正确。 答案：BD。 9在钱毛管实验中，将一根玻璃管竖直放置，管内下端放一枚小钱币（金属片）和一 片羽毛。管内充有空气时倒转玻璃管，让小钱币和羽毛同时下落。当小钱币落到管底时， 羽毛还悠悠地在中间飘着呢！抽掉管内的空气，再倒转玻璃管，可看到它们同时落到管底， 这个实验说明了（ ） A真空中的羽毛比有空气管中的羽毛的重力大 B羽毛下落慢的原因是羽毛受到空气阻
26、力，而钱币不受空气阻力 C羽毛下落慢的原因是羽毛受到的空气阻力和羽毛的重力相比较大，影响了羽毛的 下落 D所有物体如果不受空气阻力，只在重力作用下，在同一地方由静止释放，下落的 快慢均一样 解析：羽毛前后受到的重力不变，所以选项 A 错误；有空气时，小钱币受到的空气阻 力远小于钱币的重力，可以忽略不计，所以下落快，而羽毛受到的空气阻力与其阻力相比 不可忽略，所以下落慢，故选项 B 错误，C 正确；物体如果不受空气阻力从静止下落时， 是做自由落体运动，所以选项 D 正确。 答案：CD。 三非选择题 10影响落体运动快慢的因素：亚里士多德的观点是物体的重力越大，物体下落得越 快。伽利略的观点是物体
27、下落的快慢与重力无关。 的说法对。事实上，物体下 落的快慢与空气阻力有关，若没有空气阻力，轻重不同的物体下落 。 解析：事实上，物体下落的快慢与空气阻力有关，与重力无关。没有空气阻力时，只 在重力作用下，轻重不同的物体下落快慢相同。 答案：伽利略；一样快。 11. 伽利略对运动的研究，不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创立了一 套对近代科学的发展极为有益的科学方法，或者说给出了科学研究过程的基本要素，这些 要素包含了以下几个环节：对现象的一般观察；_； 运动逻辑得出 结论；_; 对假设 进行修正的推广； 解析：伽利略的科学思想方法研究过程的基本要素为：对现象的一般观察；提出 假设; 运
28、用逻辑推理（包括数学推演）得出结论； 通过实验对结论进行检验；对假设 进行修正的推广。 答案：提出假设; 通过实验对结论进行检验 12有的同学说伽利略当年做的两个铁球同时落地的实验有问题，因为物体在空气中 下落时都要受到空气阻力实际做实验时，也都是重的物体比轻的物体下落得快，对此你 是如何理解的？ 解析：物体下落时同时受到地球的吸引作用和空气的阻碍作用，如果没有空气的阻碍 作用而只有地球的吸引作用，或者空气的阻碍作用远比地球的吸引作用小时，则无论什么 物体，下落快慢都一样伽利略当年做的实验是两个密度相同的铁球在空气中下落，空气 对铁球的阻碍作用相对于地球对它们的吸引作用是很小的，不足以使它们的落地时间有差 别，所以人们观察到的是两球同时落地当我们做实验时重的物体比轻的物体下落得快， 实际是这时空气的阻碍作用不能忽略在空气的阻碍作用相同的情况下，物体越轻受空气 的影响就越大，下落得就越慢，物体越重受空气的影响就越小，下落得越快 点评：对“重的物体和轻的物体下落一样快”的前提条件要仔细理解，切不可机械地记 忆结论考虑物理过程时，一定要学会分清主要因素和次要因素，要培养自己从各种因素 中分析抓住主要因素进行分析的能力 答案：见解析。
