自由落体运动与竖直上抛运动解题方法及其解题技巧一．自由落体运动
1.知识清单：
一、自由落体运动。
1、什么是自由落体运动。
任何一个物体在重力作用下下落时都会受到空气阻力的作用，从而使运动情况变的复杂。若想办法排除空气阻力的影响（如：改变物体形状和大小，也可以把下落的物体置于真空的环境之中），让物体下落时之受重力的作用，那么物体的下落运动就是自由落体运动。
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。
2、自由落体运动的特点。
从自由落体运动的定义出发，显然自由落体运动是初速度为零的直线运动；因为下落物体只受重力的作用，而对于每一个物体它所受的重力在地面附近是恒定不变的，因此它在下落过程中的加速度也是保持恒定的。而且，对不同的物体在同一个地点下落时的加速度也是相同的。关于这一点各种实验都可以证明，如课本上介绍的“牛顿管实验”以及同学们会做的打点计时器的实验等。综上所述，自由落体运动是初速度为零的竖直向下的匀加速直线运动。
二、自由落体加速度。
1、在同一地点，一切物体在自由落体运动中加速度都相同。这个加速度叫自由落体加速度。因为这个加速度是在重力作用下产生的，所以自由落体加速度也叫做重力加速度。通常不用“a”表示，而用符号“g”来表示自由落体加速度。
2、重力加速度的大小和方向。
同学们可以参看课本或其他读物就会发现在不同的地点自由落体加速度一般是不一样的。如：广州的自由落体加速度是9.788m/s2，杭州是9.793m/s2，上海是9.794m/s2，华盛顿是9.801m/s2，北京是9.80122m/s2，巴黎是9.809m/s2，莫斯科是9.816m/s2。即使在同一位置在不同的高度加速度的值也是不一样的。如在北京海拔4km时自由落体加速度是9.789m/s2，海拔8km时是9.777m/s2，海拔12km时是9.765m/s2，海拔16km时是9.752m/s2，海拔20km时是9.740m/s2。
尽管在地球上不同的地点和不同的高度自由落体加速度的值一般都不相同，但从以上数据不难看出在精度要求不高的情况下可以近似地认为在地面附近（不管什么地点和有限的高度内）的自由落体加速度的值为：g = 9.765m/s2。在粗略的计算中有时也可以认为重力加速度g = 10m/s2。重力加速度的方向总是竖直向下的。
三、自由落体运动的规律。
既然自由落体运动是初速度为零的竖直向下的匀加速直线运动。那么，匀变速直线运动的规律在自由落体运动中都是适用的。匀变速直线运动的规律可以用以下四个公式来概括：
v v at t =+0 （1） s v t at =+
02
12
（2） v v as t 2022=+ （3）
S v v t t =+02
（4）
对于自由落体运动来说：初速度v 0 = 0，加速度a = g 。因为落体运动都在竖直方向运动，所以物体的位移S 改做高度h 表示。那么，自由落体运动的规律就可以用以下四个公式概括： v gt t = （5）
h gt =
12
2
（6） v gh t 22= （7）
h v t t
=
1
2 （8） 二．解题方法
自由落体运动是匀变速直线运动的特例，所涉及的题目大多是考查匀变速运动公式的灵活应用及方程组的求解，本题侧重于一段匀变速运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度这一规律的应用，变式题涉及的是自由落体运动运动规律的灵活运用．
三．经典例题
从某一高塔自由落下一石子，落地前最后一秒下落的高度为塔高的7/16，求塔高。 分析：石子的下落可以近似看作自由落体运动，因此可以自由落体运动的规律来求解本问题
解法：画出石子的运动草图。设石下落的总时间为t ，塔高为H ，则下落距离为塔高的9/16时经过时间（t-1），根据自由落体运动的位移公式：
H =
gt2
解①、②两式得：t=4s H=80m
二． 竖直上抛运动
一． 知识清单：
（1）全过程研究：v 0竖直向上，a ＝g 竖直向下，以抛出点为坐标原点，以竖直向上的v 0方向为坐标的正方向。 v v gt t =-0 h v t gt v v gh t =-
=-0220212
2， 说明：a v t v g h v g
t m .最高点：，，（以后质点向下运动）上
===02002 b v v h t v g
v h t t .落回抛出点：，位移，，之后质点继续向下，、=-==
00
02均为负值。
v t 、h 的正负号表示方向跟规定正方向相同还是相反，三个公式概括了竖直上抛运动的往返运动全过程。
注意：由于下落过程是上升过程的逆过程，所以物体在通过同一高度位置时，上升速度与下落速度大小相等，物体在通过同一段高度过程中，上升时间与下落时间相等。这是竖直上抛运动的对称性。
（2）分阶段研究：上升阶段为v t =0的匀减速直线运动，下落阶段为自由落体运动。
上升时间t 上=g v 0，最大高度H=g
2v 2
对称性：t 上=t 下，v t =－v 0，在同一高度v 上=-v 下
（3）分运动研究：由向上的匀速直线运动（v 0）和向下的自由落体运动这两个分运动合成，设向上（v 0方向）为正方向，则 v v gt s v t gt t =-=-
00212
， 注意v t 、s 的“＋、－”的含义。
二． 方法指导：
竖直上抛运动处理方法
(1)分段法：把竖直上抛运动的全过程分为上升阶段和下降阶段，上升阶段做末速度v t ＝0、加速度a ＝g 的匀减速直线运动，下降阶段做自由落体运动．物体下落阶段的运动和上升阶段的运动互为逆运动．
(2)全程法：把竖直上抛运动的上升阶段和下降阶段看成是一个匀减速直线运动，其加速度方向始终与初速度v 0的方向相反．
三．经典例题
例题：一支步枪的发射速度为v 0，有人每隔1s 竖直向上打一枪，若不计空气阻力，求第一颗子弹射出后与第n(n ≥2)颗射出的子弹彼此相遇的时间。（设子弹不相碰，且都在空中运动）。
解法1：从第一颗子弹射出的时刻开始计时，设相遇时第一颗子弹运动了ts 。因为每隔1s 发射一颗子弹，所以相遇时第n 颗子弹运动的时间为：
t n =〔t －(n －1)〕 （1） 由相遇时位移相等得：h 1=h n （2）
又因为：h 1= v 0t －
2
21gt （3） h n = v 0 t n －2
2
1n gt （4）
所以，将（1）、（3）、(4)式代入(2)式得： t=
2
1
0－n g v +
,（n ≥2） 解法2：根据竖直上抛运动的特点可知：相遇时第n 颗子弹与第一颗子弹的速度大小相
等、方向相反，即：v n =－v 1 （1）
又因为：v 1= v 0－gt （2） v n = v 0－g t n （3） t n =〔t －(n －1)〕 （4） 所以，将（2）、（3）、(4)式代入(1)式得：
t=
2
1
0－n g v +
,（n ≥2） 解法3：根据竖直上抛运动的特点可知：相遇时第n 颗子弹与第一颗子弹运动的时间之和等于
g v 02，即：t ＋t n =g
v
02 （1） 又因为：t n =〔t －(n －1)〕 （2） 所以，将(2)式代入(1)式得： t=
2
1
0－n g v +
,（n ≥2） 解法4：因为相遇时第一颗子弹比第n 颗子弹多运动了(n －1)s ，所以根据竖直上抛运动的对称性可知：第一颗子弹从最高点下降到相遇点所经历的时间为2
1
-n s ，则相遇时第一颗子弹运动的时间为：
t=t 上+
2
1
-n （1） 又因为：t 上=
g
v 0
（2） 所以，将(2)式代入(1)式得： t=
2
1
0－n g v +
,（n ≥2） 三．两个竖直上抛运动相遇问题的分析方法
1．方法指导
自由落体与竖直上抛物体的相遇问题
当两个物体从不同位置先后做自由落体运动或两个物体分别做自由落体与竖直上抛运动时，两物体在空中相遇的条件都是两物体在同一时刻位于同一位置．
上述两种情况下两个物体的相遇问题，可以地面为参考系根据自由落体规律结合位移关系和时间关系求解，也可以某一物体为参考系根据两物体相对匀速运动结合相对位移和时间关系求解．
2.经典例题：
例题：将小球A以初速度V A=40 m/s竖直向上抛出，经过一段时间Δt后，又以初速度V B=30m/s 将小球B从同一点竖直向上抛出，为了使两个小球能在空中相遇，试分析Δt应满足的条件。解析：由于是在同一点抛出且V A＞V B，故相遇的位置一定是在A球下降阶段，B球有可能是在下降或上升阶段，其抛出的时间间隔就由这两过程决定。
方法一：利用空中的运动时间分析
要使两小球在空中相遇，Δt应满足的条件一定是介于某一范围内，因此，只要求出这个范围的最大值和最小值就可以了。
当小球B抛出后处于上升阶段时与A球相遇，经过的时间间隔较大，故Δt的最大值为小球A刚要落回抛出点的瞬间将小球B抛出。而小球A在空中运动的时间为：
，
即Δt的最大值为Δt max=8s。
当小球B抛出后处于下降阶段时与A球相遇，经过的时间间隔较小，故Δt的最小值为A、B两小球同时落地，先后抛出的时间间隔。而小球B在空中运动的时间为：
，
则Δt的最小值为Δt min=t A-t B=2s。
故要使A、B两小球在空中相遇，Δt应满足的条件为2s＜Δt＜8s。
方法二：利用位移公式分析
A、B两小球在空中相遇，不管其是在上升还是下降阶段相遇，相遇时的位移必相等。设小球B抛出后经时间t与小球A相遇，则小球A抛出后的运动时间为（t+Δt），由位移公式可得
整理后可得，相遇时小球B所经过时间为：
（1）考虑到A、B小球在空中相遇，则0＜t＜6s。
由（1）式可得：＞0 （2）
＜6 （3）
解（2）式得：1＜Δt＜8
解（3）式得：Δt＞2，或Δt＜－6（不合题意）
综合上述可得，要使A、B两小球在空中相遇，Δt应满足的条件为2s＜Δt＜8s。
方法三：巧选参考系分析
小球B经Δt再抛出后，以小球A为参考系，小球B作匀速直线运动，其相对速度为=30－（40－gΔt）=gΔt－10
而此时小球A的位移为，则小球B与小球A相遇的时间为
同样，考虑到A、B小球在空中相遇，则0＜t＜6s，亦可以得到上述的（2）（3）两式，亦可求出要使A、B两小球在空中相遇，Δt应满足的条件为2s＜Δt＜8s。
方法四：利用图象分析
1．利用位移图象分析
由位移公式可得A、B两小球的位移随时间的关系为
S A=40t－5t2
S B=30t－5t2
可见，它们的图象均为抛物线，在位移-时间图象中分别作出它们的图象，如图1所示的图线A和B。经过不同时间Δt后再抛出小球B，只要将图线B逐渐向右移动，要使A、B 两小球在空中相遇，必须使A、B两图线存在交点，交点的横坐标为相遇时的时刻，纵坐标为相遇时的位移。由图1可知，当移动的时间间隔为2s时，与图线A开始有交点，如图1中的B1位置；当移动的时间间隔为8s时，与图线A开始没有交点，如图中1的B3位置。由图可知，当2s＜Δt＜5s时，其相遇情况是A、B两球都处于下降阶段，当5s＜Δt＜8s时，其相遇情况是A球处于下降阶段B球处于上升阶段。因此可得A、B两小球在空中相遇，Δt 应满足的条件为：2s＜Δt＜8s。
2．利用速度图象分析
由速度公式可得，A、B两小球的速度随时间的变化关系为：
Vt A=40－10t，
Vt B=30－10t
在速度—时间图象中分别作出它们的图象，
如图2所示的图线A和B。要使A、B两小球在
空中相遇，必须使小球B抛出后，在小球A落地
之前，它的位移要大于零。而位移为速度图线与
坐标轴所围成的面积，由如图2可知，将B 的速度图线逐渐向右移动，移动的时间间隔在2s 以内，小球A 的位移总是大于小球B 的位移，且小球B 总先于小球A 落地，A 、B 两小球不可能相遇，当时间间隔等于2s 时，如图中B 1位置，两球同时落地。继续将B 的速度图线向右移动，在小球A 落地之前的时间内，如图中B 2、B 3、B 4、B 5位置，小球B 的位移总是大于零，即说明了A 、B 两小球在空中相遇了。由图可知，当2s ＜Δt ＜5s 时，其相遇情况是A 、B 两球都处于下降阶段，当5s ＜Δt ＜8s 时，其相遇情况是A 球处于下降阶段B 球处于上升阶段。故要使A 、B 两小球在空中相遇，Δt 应满足的条件为：2s ＜Δt ＜8s 。
点评：由以上四种分析方法可以看出，采用图象法简单、直观、易懂，对于A 和B 两小球是在上升阶段还是下降阶段相遇非常清楚；方法一虽然也简单，但不易弄懂，要分析出A 和B 两小球相遇的位置是上升阶段还是下降阶段，若能结合图象再加以分析，就非常清楚了；方法二和方法三不需要分析出A 和B 两小球相遇的位置是上升阶段还是下降阶段，逻辑性很强，但要解不等式，相对来说要复杂一些。
【达标测试】
1. 一个作自由落体运动的物体，从开始运动起通过连续三段路程的时间分别是t 、2t 、3t ，这三段路程之比是（ ） A. 1：2：3 B. 1：22：32 C. 1：23：33 D. 1：3：5
2. 某同学身高1.8m ，在运动会上他参加跳高比赛，起跳后身体横着越过了1.8m 高度的横杆。据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为（ ） A. 2m/s B. 4m/s C. 6m/s D. 8m/s
3. 自由下落的物体第n s 内通过的位移比第（n －1）s 内通过的位移多（ ） A. 9.8m
B. 4.9（2n ＋1）m
C. 3（n ＋1）m
D. m n n 1
2
2
-
4. 石块A 自塔顶落下l m 时，石块B 自离塔顶nm 处自由落下，二石块同时落地，则塔高为（ ） A. l n +
B. ()l n l
+24
C. l l n 2
4()
+
D. ()l n l n
+-2
5. 做自由落体运动的物体在最后1s 的位移是全程的7/16，则物体下落的总高度为________m ，下落时间为________s 。 （g ＝10m/s 2）
6. 物体由A 点自由下落，经过B 点到达C 点。已知物体经过B 点的速度是C 点速度的1/3，BC 间的距离是24m ，则AC 间的距离是_______。
7. 如图所示，一根长为l 的直杆从一圆筒的上方高H 处竖直自由下落，该圆筒高为L ，则杆穿过筒所用的时间为__________。
8. “9·11”事件后，美国对阿富汗内的基地组织进行了军事打击。在一次军事打击中，美军有一架执行任务的直升机正停留在某一高空投运军用物资，测出空投物资自由下落过程
=05.的时间间隔内，某一相邻高度分别为23.6m、26.05m，试确中通过连续相等时间?t s
定飞机所在处的重力加速度？（物体下落时不计空气阻力）
9. 气球以1m/s2的加速度由静止开始从地面竖直上升，在10s末有一个物体从气球上自由落下，这个物体从离开气球到落地所需要的时间是多少？落地时的速度有多大？
【综合测试】
1. 从某一高度先后由静止释放两个相同的小球甲和乙，若两球被释放的时间间隔为1s，在不计空气阻力的情况下，它们在空中的运动过程中（）
A. 甲、乙两球的距离越来越大，甲、乙两球的速度之差越来越大
B. 甲、乙两球的距离始终保持不变，甲、乙两球的速度之差保持不变
C. 甲、乙两球的距离越来越大，甲、乙两球的速度之差保持不变
D. 甲、乙两球的距离越来越小，甲、乙两球的速度之差越来越小
2. （2005 海淀一模）将一个皮球以初速度v0从地面竖直向上抛出，经过时间t0到达距地面高度为H的最高点，又经过时间t0返回到抛出点，不计空气阻力。可以用图中的图像定性反映皮球运动过程中速度v的大小随时间t的变化情况以及皮球离地面的高度s随时间t的变化情况，其中正确的是（）
3. 从地面上竖直向上抛出一个物体A，同时在离地面某一高度有另一个物体B开始自由落下，两物体在空中同时到达同一高度时速率都为v，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（）
A. 物体A上抛时的初速度和物体B落地时的速度大小相等，都是2v
B. 物体A和B在空中运动的时间相等
C. 物体A上升的最大高度和物体B开始下落的高度相等
D. 两物体在空中同时到达的同一个高度处一定是物体B开始下落时的高度的一半
4. 在轻绳的两端各栓一个小球，一人用手拿着上端的小球站在3层楼阳台上，放手后让小球自由下落，两小球相继落地的时间差为T，如果站在4层楼的阳台上，同样放手让小球自由下落，则两小球相继落地时间差将（）
A. 不变
B. 变大
C. 变小
D. 无法判断
5. 杂技演员每隔相等的时间向上抛出一个小球，若每个小球上升的高度都是1.25 m，他一共有4个小球，要想使节目连续不断地表演下去，在他的手中总要有一个小球停留，则每
m s/）
个小球在手中停留的时间应为_______s。（g取102
6. 一矿井深125m，在井口每隔一段时间落下一个小球，当第11个小球刚从井口开始下落时，第一个小球恰好到达井底，则相邻两个小球开始下落时间间隔为_______s，这时第三
m s/）
个小球和第五个小球相距_______m。（g取102
7. 小球在空中A点竖直上抛，落到距A点的正下方h处的速度恰是小球在距A点的正上方h处的速度的二倍，则小球所能达到的最高点距A点的高度是________。
8. 从静止在一定高度的气球上自由落下两个物体，第一个物体下落1s后，第二个物体开
始下落，两物体用长L=95m的细线连在一起。则第二个物体下落____s线被拉直。（g=10m/s2）9. 一只皮球从高h=5.0m处自由下落，着地后竖直向上反跳，上跳速率等于着地速率的3/4，以后每一次反跳的速率都等于前次着地速率的3/4，那么这只皮球经过多长时间静止于地面？（g=10m/s2）
10. （2005 东城模拟）有一种“傻瓜”相机的曝光时间（快门打开到关闭的时间）是固定不变的。为了估测该相机的曝光时间，有位同学提出了下述实验方案：他从墙面上A点的正上方与A相距H＝1.5m处，使一个小石子自由落下，在小石子下落通过A点后，立即按动快门，对小石子照相，得到如图所示的照片，由于石子的运动，它在照片上留下一条模糊的径迹CD。已知每块砖的平均厚度是6cm。
请从上述信息和照片上选取估算相机曝光时间必要的物理量，用符号表示，如H等，推出计算曝光时间的关系式，并估算出这个“傻瓜”相机的曝光时间？
11. 杂技演员把3个球依次竖直向上抛出，形成连续的循环。在循环中，他每抛出一球后，再过一段与刚抛出的球刚才在手中停留的时间相等的时间，又接到下一个球。这样，在总的循环过程中，便形成有时空中有3个球，有时空中有2个球，而演员手中则有一半时间内有1个球，有一半时间内没有球。设每个球上升的高度均为1.25m，取g=10m/s2，求每个球每次在手中停留的时间？
【达标测试答案】
1. C
提示：22
27
22
1
3222122211)3(33,4)2(2,gt t g t gt h gt t g t gt h gt h =+?==+?==。
2. B
提示：估计人的重心高度为0.9m ，所以人实际需要将重心抬高0.9m 即可越过横杆。 3. A
提示：s T gT S 1,2==? 4. B
提示：2212
1
22212121)(,,t t g h gt n h gt l +==-=。 5. 80，4
提示：221167221)1
(,-=-=t g h h gt h 。 6. 27 m
提示：BC gh v v gh v 2)(,22122=-=。 7.
g
2
（ ++L H －H ） 提示：竿穿过筒所用时间应从竿的下端到筒上端开始计时，故减掉竿下落H 的时间。 8. g m s =982./ 提示：2t g S ?=?。 9. 4.3 s ，33.2m/s
解答：10s 末物体的速度为v =at 1=10m/s ①
离地高度为h =
502
12
=at m ②
脱落后，物体做竖直上抛运动，设落地的时间为t 2，落地时的速度为v h gt vt -=-
2
222
1 ③ gh v v t 222=-
④
得到2.3322≈+=v gh v t m/s
⑤ t 2≈4.3s
⑥
【综合测试答案】
1. C
提示：g
gt gt t g h g v 21
2
212
21)1(,+=-+=?=?。 2. A
提示：2
210gt
t v S +=，其图像应是开口向下的抛物线。
3. AC
提示：A 上升最大高度应与B 自由落体时高度相同，物体A 是B 在空中运动的时间2倍，两物体在空中同时到达的同一个高度处一定是物体B 开始下落时的高度的
14
。 4. C
提示：两小球都是自由落体运动，可在一v-t 图象中作出速度随时间的关系曲线，如图所示，设人在3楼阳台上释放小球后，两球落地时间差为△t 1，图中阴影部分面积为△h ，若人在4楼阳台上释放小球后，两球落地时间差△t 2，要保证阴影部分面积也是△h ；从图中可以看出一定有△t 2＜△t 1。
5. 0.33
提示：空中一直有三个小球，小球竖直上抛到落回手的时间应均分三等分。 6. 0.5，35
提示：当第11个小球刚从井口开始下落时，第一个小球下落
10个时间间隔，这时第三个小球下落8个时间间隔，第五个小球下落6个时间间隔。 7.
3
5h 提示：最高点到A 上方h 处，再到A 下方h 处，用时之比为1:1，则位移之比为1：3，最高点到Ａ上方ｈ处位移为23h ，可得最高点距A 点为3
5h 。 8. 9
提示：L
gt t g =-+2
21221)1(。 9. 7s 提示：n
n n g
h
g v t s m gh v s t )(22,/102,13020==
====
，4
3101-+=t t t 总 。 10. t ＝0.02s
提示：设A 、C 两点间的距离为H 1，小石子做自由落体运动，落至C 点，所用时间为t 1，有H+H 1=
212
1gt 设A 、D 两点间的距离为H 2，小石子做自由落体运动，落至D 点，所用时间为t 2，有H+H 2＝
222
1gt 小石子从C 点到D 点所用时间即相机的曝光时间t ＝t 2—t 1， 则t ＝
g H H )(22+—g
H H )
(21+
题目给出每块砖的平均厚度是6cm ，可得：H 1=0.30m ，H 2=0.42m ， H ＝1.5m ，带入上式中，可得曝光时间t=0.02 s 11. 0.2s
提示：设小球在手中停留时间为t ，小球在空中运动时间应是5t ，每个小球在手中停留t ，循环时间为6t 。 s g
h
t 0.122
5==
一、本题共10小题，每小题5分，共50分．全部选对得5分，选不全得3分，有选错或不答的得0分．
二．本题共2小题，5个空，每空3分，共15分．
11．___左端__ 12．⑴___1.36____ ⑵___2.29____ ⑶___3.83-3.93___ ⑷____3___ 三．计算题 13．（10分）
设整个下落时间为t 有：
22
1gt -2)2(21
-t g =100 4分
可得：t=6秒 2分
根据h=
2
2
1gt 可得：h=180米 2分 根据gt v = 可得v = 60m/s 2分
注：若学生利用图像等其它方法解得此题，请另行制定评分标准 14．（12分）
⑴ 根据若公交车的速度与该同学的速度相等时，该同学还没有追上公交车，那么该同学就不可能追上公交车了
设经过t 秒后公交车的速度与该同学的速度相等
根据at v = 可得t=6秒 2分 在6秒内，人的位移vt x =1=36米 车的位移2
22
1at x =
=18米 2分 因为：18+24.5＞36 所以：追不上 2分 ⑵因为没追上，所以人与车速度相等时，两者相距最近
所以：最近的距离x =（18+24.5）-36=6.5米 2分 ⑶若人想追上车，那么最小速度对应于人与车同速时人恰好追上车
设最小速度为v ，有2
2
15.24at vt +
= at v = 2分 可得：v =7米/秒
自由落体运动教案 一、教学目标 知识与技能： 1、知道物体做自由落体运动的条件 2、通过实验探究去理解自由落体运动的性质是初速度为零的匀加速直线运动。 3、能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析。 4、知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。 5．初步了解探索自然规律的科学方法．培养学生的观察、概括能力。 过程与方法 由学生自主进行实验探究，采用实验室的基本实验仪器——打点计时器，记录下运动的信息，定量地测定重物自由下落的加速度，探究运动规律的同时让学生进一步体验科学探究方法。 1．培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力。 2．引导学生养成进行简单物理研究习惯、根据现象进行合理假设与猜想的探究方法。 3．引导学生学会分析数据，归纳总结自由落体运动的实质。 4. 教师应该在教学中尽量为学生提供制定探究计划的机会．根据学生的实际能力去引导学生进行观察、思考、讨论和交流。 情感态度与价值观 1．调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表述能力。 2．渗透物理科学研究方法的教育。 3．培养学生的团结合作精神和协作意识。 二、教学重点、难点 教学重点 1．通过实验探究自由落体运动的过程． 2．理解自由落体运动的性质及自由落体的加速度。 教学难点 1、自由落体运动中不同物体下落的加速度相同。 2、灵活、简便运用自由落体运动规律 三、教学方法 实验探究法、分析法、实验归纳法、讲授法、讨论法。 四、教具准备 计算机、投影仪、多媒体课件、打点计时器、刻度尺、纸带，重物(两个质量不同)等。
五、教学过程 （一）、引入新课 1、游戏：看谁的反应快 常见的落体运动：苹果落地，雨滴下落，树叶落下等！ 提问：这些物体的下落快慢是否一样呢？轻重不同的物体谁下落的快？ 2、猜想： 1.重的物体比轻的物体下落的快 2.轻的物体比重的物体下落的快 3.轻重物体下落的一样快 演示实验： 结论：物体下落的快慢不由物体的轻重决定 提问：为什么有的下落的快,有的下落的慢呢? 学生归纳，教师总结：在空气中物体下落得快慢要受到空气阻力的影响。空气阻力越小，物体下落的快慢就越接近。 提问：那么无空气的条件下，会怎样呢？ 演示：结论验证（牛顿管实验） 知识拓展： 1971年，阿波罗飞船登上无大气的月球后，宇航员特地做了使羽毛和重锤从同一高度同时释放的实验，无数观众从荧屏上看到，它们并排下落，同时落到月球表面。结论：没有空气的条件下,轻重物体下落的一样快. 一、自由落体运动 定义：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 1、自由落体运动的两个条件：a、物体只受重力作用b、物体由静止开始下落 2、如果空气阻力的影响很小，物体的下落也可以近似看做自由落体运动。如：钢球的下落，石头的下落等（理想模型） 二、探究自由落体运动的性质。 1、提出问题: 自由落体运动是什么性质的运动呢? 观察粉笔头的自由落体运动，讨论运动的初速度及运动速度的变化情况及是直线运动还是曲线运动. 初速度为0 速度越来越大直线运动 2、猜想与假设：自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动 提问：怎样研究物体运动的规律呢? 对于初速度为零的匀加速直线运动,加速度为常量,X 、t 、V之间存在如下关系式：
教师备课手册 教师姓名学生姓名填写时间 学科物理年级上课时间课时计划2h 教学目标 教学内容 个性化学习问题解决 教学 重点、难点 教学过程 第3课时自由落体和竖直上抛追及相遇问题 [知识梳理] 知识点一、自由落体运动 1．条件：物体只受重力，从静止开始下落。 2．运动性质：初速度v0＝0，加速度为重力加速度g的匀加速直线运动。 3．基本规律 (1)速度公式：v＝gt。 (2)位移公式：h＝ 1 2gt 2。 (3)速度位移关系式：v2＝2gh。 知识点二、竖直上抛运动 1．运动特点：加速度为g，上升阶段做匀减速直线运动，下降阶段做自由落体运动。2．基本规律 (1)速度公式：v＝v0－gt。 (2)位移公式：h＝v0t－ 1 2gt 2。 (3)速度位移关系式：v2－v20＝－2gh。 (4)上升的最大高度：H＝ v20 2g。 (5)上升到最高点所用时间t＝ v0 g。 思维深化 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)雨滴随风飘落，就是我们常说的自由落体运动中的一种。() (2)羽毛下落得比玻璃球慢，是因为空气阻力的影响。() (3)只要物体运动的加速度a＝9.8 m/s2，此物体的运动不是自由落体运动，就是竖直上抛运
动。( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× [题 组 自 测] 题组一 自由落体和竖直上抛运动 1．某人估测一竖直枯井深度，从井口静止释放一石头并开始计时，经2 s 听到石头落底声。由此可知井深约为(不计声音传播时间，重力加速度g 取10 m/s 2)( ) A ．10 m B ．20 m C ．30 m D ．40 m 解析 从井口由静止释放，石头做自由落体运动，由运动学公式h ＝12gt 2可得h ＝12×10×22m ＝20 m 。 答案 B 2．A 、B 两小球从不同高度自由下落，同时落地，A 球下落的时间为t ，B 球下落的时间为t 2，当B 球开始下落的瞬间，A 、B 两球的高度差为( ) A ．gt 2 B.38gt 2 C.34gt 2 D.1 4gt 2 解析 A 球下落高度为h A ＝12gt 2，B 球下落高度为h B ＝12g ? ????t 22＝1 8gt 2，当B 球开始下落的瞬 间，A 、B 两球的高度差为Δh ＝h A －12g ? ????t 22－h B ＝1 4gt 2，所以D 项正确。 答案 D 3．(多选)在某一高度以v 0＝20 m/s 的初速度竖直上抛一个小球(不计空气阻力)，当小球速度大小为10 m/s 时，以下判断正确的是(g 取10 m/s 2)( ) A ．小球在这段时间内的平均速度大小可能为15 m/s ，方向向上 B ．小球在这段时间内的平均速度大小可能为5 m/s ，方向向下 C ．小球在这段时间内的平均速度大小可能为5 m/s ，方向向上 D ．小球的位移大小一定是15 m 解析 小球被竖直向上抛出，做的是匀变速直线运动，平均速度可以用匀变速直线运动的平均速度公式v ＝v 0＋v 2求出，规定竖直向上为正方向，当小球的末速度大小为10 m/s 、方向竖直向上时，v ＝10 m/s ，用公式求得平均速度为15 m/s ，方向竖直向上，A 正确；当小球的末速度大小为10 m/s 、方向竖直向下时，v ＝ －10 m/s ，用公式求得平均速度大小为5 m/s ，方向竖直向上，C 正确；由于末速度大小为
自由落体运动 典型例题： 2 例 1 从离地500m 的空中自由落下一个小球，取g= 10m/s ，求：（1）经过多少时间落到地面； （2）从开始落下的时刻起，在第1s 内的位移、最后1s 内的位移； 解析由h=500m 和运动时间，根据位移公式可直接算出落地时间、第1s 内位移和落下一半时间的位移．最后1s 内的位移是下落总位移和前（n—1）s 下落位移之差． 1 [ 解]（1）由h = gt2，得落地时间： 2h 2× 500 t s 10s g 10 （2）第1s 内的位移： 1 2 1 2 h1gt12× 10× 12 5m 1 2 1 2 因为从开始运动起前9s 内的位移为： 1 2 1 2 h9 2gt29 2×10×92m 405m 所以最后1s 内的位移为： h10=h-h 9=500m-405m=95m （3）落下一半时间即t'=5s ，其位移为 121 h5 2gt' 2× 10×25m 125m 说明根据初速为零的匀加速运动位移的特点，由第1s 内的位移h1=5m，可直接用比例关系求出最后1s 内的位移，即 h1∶h10=1∶19 ∴ h 10=19h1=19× 5m=95m 同理，若把下落全程的时间分成相等的两段，则每一段内通过的位移之比：
22 ht/2 ∶ht =1 ∶2 =1∶ 4
11 h t/2 h t ×500m 125m 44 例 2 一个物体从H 高处自由落下，经过最后196m所用的时间是4s，求物体下落所用的总时间T 和高度H是多少取g=9．8m/s2，空气阻力不计． 解析根据题意画出小球的运动示意图（图1）其中t=4s ，h=196m ． 解方法 1 根据自由落体公式 式（1）减去式（2），得 h gTt 21gt2， h 1 gt 2 2 gt 1 196 × 9.8×16 2 2 7s， 9.8×4 H 1 gT2 1×9.8×72 m 2401. m. 22 方法 2 利用匀变速运动平均速度的性质由题意得最后4s 内的平均速度为h 196 v m /s 49m / s. t4 因为在匀变速运动中，某段时间中的平均速度等于中点时刻的速度，所以下落至最后时的瞬时速度为 v't v 49m /s. 由速度公式得下落至最后2s 的时间H高 2s
★教学目标 (一)知识与技能 1.认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 2.能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析。 3.知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，了解在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。 4.掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律，并能够运用自由落体规律解决实际问题。 5.初步了解探索自然规律的科学方法，重点培养学生的实验能力和推理能力。 (二)过程与方法 6.会根据现象进行合理假设与猜想的探究方法。 7.会利用实验数据分析并能归纳总结出物理规律的方法。 8.善于进行观察，并能独立思考或与别人进行讨论、交流。 (三)情感态度与价值观 9.通过指导学生探究，调动学生积极参与讨论，培养学生学习物理的浓厚兴趣。 10.渗透物理方法的教育，在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型──自由落体。 11.培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于积极探索并能提出与别人不同的见解。 ★教学重点 1.自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程。 2.掌握自由落体运动的规律，并能运用其解决实际问题。 ★教学难点 1.理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题。 ★教学过程
设计思想： 1、先用游戏激发学生学习兴趣，顺理成章地研究落体运动； 2、通过演示实验让学生自己总结出物体下落快慢不同的主要原因是空气阻力， 从而猜想若没有空气阻力会怎样； 3、用牛顿管实验验证猜想，引入了新的理想运动模型：自由落体运动。讲述1971 年宇航员做的实验，加深印象； 4、了解地球表面物体下落运动近似成自由落体运动的条件； 5、着手研究自由落体运动的规律，利用打点计时器进行研究，得到结论； 6、总结自由落体运动特点及重力加速度； 7、应用训练 一、引入： 教师在课前需要设计制作好“测反应时间尺”（在一约50cm长的尺有刻度的一面标上自由下落对应长度所用的时间） 游戏 师：一般情况下，刻度尺是用来测量什么物理量的？ 生：测量物体长度的！ 师：大家看到我手里的这把尺子了没有？我这把尺子跟普通尺子是不一样，有特殊的功能，它可以测量出你的反应时间。不信？我请几位同学上来试试。找几名同学上来做这个实验。可通过比比谁的反应时间短来调动学生的积极性。 师：相信大家一定非常想知道这把尺为什么能测出人的反应时间呢？是根据什么原理呢？我可以告诉大家，尺子测时间的原理就是利用尺子下落过程中的运动特点制成的。而我们今天要研究的就是尺子下落这样的运动。 师：像尺子下落这样的运动是一种常见的运动。挂在线上的重物，如果把线剪断，它就在重力的作用下，沿着竖直方向下落。从手中释放的石块，在重力的作用下也沿着竖直方向下落。 师：不同的物体下落快慢是否一样呢？物体下落的快慢由哪些量决定？请大家结合日常生活经验回答问题。 生：不同物体下落快慢应该是不一样的，下落快慢应该是由质量决定，质量大的下落快，质量小的下落快慢。
自由落体与竖直上抛运动第一关：基础关展望高考 基础知识 一、自由落体运动 知识讲解 1.定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫自由落体运动. 2.特点 ①初速度v0=0. ②受力特点:只受重力作用,没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计. ③加速度是重力加速度g,方向始终竖直向下. 3.运动性质 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动. 4.自由落体加速度 在同一地点,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同,这个加速度叫自由落体加速度,也叫重力加速度. ①方向:重力加速度g的方向总是竖直向下. ②大小:随地点的不同而不同.一般计算中取g=9.8m/s2,题中有说明或粗略计算中也可取g=10m/s2. 在地球表面上从赤道到两极,重力加速度随纬度的增大而逐渐增大;在地球表面上方越高处的重力加速度越小.在其他星球表面的重力加速度不可简单认为与地球表面的重力加速度相同. 5.自由落体运动的规律 自由落体运动可以看成匀变速直线运动在v0=0,a=g时的一种特例,因此其运动规律可由匀变速直线运动的一般公式得出 活学活用 1.关于自由落体运动,下列说法正确的是（） A.物体竖直向下的运动就是自由落体运动
B.加速度等于重力加速度的运动就是自由落体运动 C.在自由落体运动过程中,不同质量的物体运动规律相同 D.物体做自由落体运动位移与时间成反比 解析：自由落体运动是指初速度为零,加速度为g 的竖直向下的匀加速直线运动.A 选项加速度不一定为g,故A 错.B 选项中物体的初速度不一定为0,运动方向也不一定竖直向下,不符合自由落体的定义,故B 错.加速度g 与质量无关,则运动规律也与质量无关,故C 对.自由落体的位移:x=12 gt 2,x 与t 2 成正比,故D 错. 答案：C 二、竖直上抛运动 知识讲解 1.概念:将物体以一定的初速度竖直向上抛出去,物体只在重力作用下的运动叫竖直上抛运动. 2.基本特征:只受重力作用且初速度竖直向上,以初速度方向为正方向则a=-g. 3.竖直上抛运动的基本规律 速度公式:v=v 0-gt 位移公式:x=v 0t- 12 gt 2 速度—位移关系:v 2 -2 0v =-2gx 4.竖直上抛运动的基本特点 ①上升到最高点的时间t=v 0/g. ②上升到最高点所用时间与从最高点落回到抛出点所用时间相等. 落回到抛出点的速度与抛出时速度大小相等,方向相反,上升过程与下落过程具有对称性,利用其运动的对称性解决问题有时很方便. ③上升的最大高度H=20 v .2g 活学活用 2.在h=12m 高的塔上,以一定初速度竖直上抛出一个物体,经t=2s 到达地面,则物体抛出时初速度v 0 多大?物体上升的最大高度是多少?(离地面的高度)(g 取10m/s 2 ) 解析： 方法一:把物体看做匀减速上升和自由下落两个过程.设上升时间为t1,下降时间为t2.则物体抛出的 初速度v 0=gt 1,物体上升到达最高点时离地面的高度H=2 21gt 2 ,同时20v H h 2g =+,又t 1+t 2=t=2s,联立以上四
高一物理自由落体运动同步练习题及答案 题号一、选择 题 二、填空 题 三、实验, 探究题 四、计算 题 总分 得分 一、选择题 11、取一根长2 m 左右的细线，5个铁垫圈和一个金属盘．在线的一端系上第一个垫圈，隔12 cm 再系一个，以后每两个垫圈之间的距离分别为36 cm、60 cm、84 cm，如图所示，站在椅子上，向上提起线的另一端，让线自由垂下，且第一个垫圈紧靠放在地面上的金属盘内．松手 后开始计时，若不计空气阻力，则第2、3、4、5各垫 圈 ( ) A．落到盘上的声音时间间隔越来越大 B．落到盘上的声音时间间隔相等 C．依次落到盘上的速率关系为1∶2∶3∶4 D．依次落到盘上的时间关系为1∶(－1)∶(－)∶(2－) 12、在一高度处同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛到达地面，其最根本的原因是因为 A．它们的重量不等 B．它们的密度不等 C．它们的材料不同 D．它们所受空气阻力的影响不同 13、近年来测重力加速度g值的一种方法叫“对称自由下落法”。具体做法是：将真空长直管沿竖直方向放置，自其中O点向上抛小球又落至原处所用时间为t2，在小球运动过程中经过比O点高h 的B点，小球离开B点至又回到B点所用时间为t1，测得t1、t2、h，则重力加速度的表达式为（） A． B． C． D． 14、伽利略为了研究自由落体的规律，将落体实验转化为著名的“斜面实验”，从而创造了一种科学研究的方法．利用斜面实验主要是考虑到（） A.实验时便于测量小球运动的速度 B. 实验时便于测量小球运动的时间 C. 实验时便于测量小球运动的路程 D. 斜面实验可以通过观察与计算直接得到落体的运动规律 二、填空题22、自由下落的物体，从H 高处自由下落，当物体的运动速度是着地速度的一半时，距地面的高度 为。 23、物体自由下落的总时间是6s，若取g= 10m /s2，则下落的高度是_________m，它在0～2s内下 落的高度是_________m，在2～4s内下落的高度是________m，在4～6s内下落的高度是_________m。 24、用20m/s的初速度竖直上抛一个小球后，又以25m/s的初速度再向上抛出第二个小球，结果两 球在抛出点以上15m处相遇，那么两球抛出的时间相差______________s。 三、实验,探究题 27、某同学用如图甲所示装置测量重力加速度g,所用交流电频率为50 Hz。在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所以测量数据及其标记符号如题图乙所示。该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔)： 方法A：由……，取平均值g=8.667 m/s2; 方法B：由取平均值g=8.673m/s2 甲 （1）从实验装置看,操作步骤中释放纸带和接通电源的先后顺序应该 是 _____________________________。 （2）从数据处理方法看，选择方法___________（A或B）更合理，这样可以减少实验的 __________(填“系统”或“偶然”)误差。 （3）本实验误差的主要来源有_________________________________（试举出两条）。 28、（1）小球作直线运动时的频闪照片如图所示．
《自由落体运动》教学 分析 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
《自由落体运动》教学分析 定远二中曹士举 一、教学内容分析 二、本节是人教版《物理1（必修）》第二章第五节内容。它是在学习“匀变速直线运动”规律之后编排的，是匀变速直线运动的特例。通过对自由落体运动的研究，使学生既了解一种具体的运动，又巩固匀变速直线运动规律，也加强了课本知识与实际生活的联系。通过研究物理问题的基本思路和科学方法的学习，为今后研究“平抛物体的运动”打下良好的基础。本课利用闪光照片来研究物体运动的方法，也将在后续课程中得到应用。因此，本节课是本章知识的复习课，是培养学生思维的研究课，是联系生活的应用课，也是后续学习的知识准备课。 三、二、学生学习情况分析 四、（一）学生由于受日常经验的影响，对物体的下落运动普遍存在重快轻慢的错误认识。本节课拟通过学生之间的辩论，使学生明确认识到：日常见到的现象是因为受空气阻力影响的缘故，从而有效地消除学生从生活中得来的错误观念，培养学生透过现象看到本质的辩证唯物主义认识观。 五、（二）学生已学过“匀变速直线运动规律”的运动学知识，具备了一定的学习基础，通过演示实验总结出自由落体运动的特点，得出自由落体加速度的概念，然后结合匀速直线运动规律“水到渠成”地推导出自由落体运动的规律。 六、三、教学目标 七、（一）知识与技能 八、1.认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动。 九、2.能用打点计时器得到相关的运动轨迹并能进行分析。 十、3.知道什么是自由落体运动的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。 十一、4.掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律。 十二、（二）过程与方法 十三、引导学生利用打点计时器，记录下运动的信息，研究自由落体运动的特点，在探究运动规律的同时让学生进一步体验科学探究的方法。 十四、（三）情感态度与价值观 十五、1.调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表述能力。 十六、2.培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解。 十七、四、教学重点和难点 十八、重点：自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程和掌握自由落体运动的规律。 十九、难点：理解自由落体运动的条件及规律。 二十、五、教学过程 二十一、[引入]：很高兴来到美丽的靖远二中和大家一起交流，先和大家做一个小游戏，我这里有一张钞票，我提住它的顶端，你用两个手指头放在钞票的中间，做好夹得准备，但是注意在我放手之前你的手的任何部位都不能碰到钞票，当看到我松手时就立刻去夹，如果夹得住归你，否则归我，哪位试试为啥夹不住呢这个钱太短了，如果长点就好了。为什么反应灵敏和物体长短有关系呢通过本节课的学习大家就知道其中的奥妙了，本节课我们学习《自由落体运动》。（板书课题）
自由落体运动练习 1．甲的重力是乙的3倍，它们从同一地点同一高度处同时自由下落，则下列说法正确的是 ( ) A ．甲比乙先着地 B ．甲比乙的加速度大 C ．甲、乙同时着地 D ．无法确定谁先着地 2．自由落体运动是 ( ) A ．物体不受任何作用力的运动 B ．物体在真空中的运动 C ．加速度为g 的竖直下落运动 D ．初速度为零，加速度为g 的竖直下落运动 3．图2-12中所示的各图象能正确反映自由落体运动过程的是 ( ) 4．从某高处释放一粒小石子，经过 1 s 从同一地点释放另一小石子，则它们落地之前，两石子之间的距离将 ( ) A ．保持不变 B ．不断变大 C ．不断减小 D ．有时增大有时减小 【重难突破—重拳出击】 1．一观察者发现，每隔一定时间有一个水滴自8 m 高处的屋檐落下，而且看到第五滴水刚要离开屋檐时，第一滴水正好落到地面，那么这时第二滴水离地的高度是 ( ) A ．2 m B ．2．5 m C ．2．9 m D ．3．5 m 2．一个石子从高处释放，做自由落体运动，已知它在第1 s 内的位移大小是s ，则它在第3 s 内的位移大小是 ( ) A ．5s B ．7s C ．9s D ．3s 3．自由落体第5个0．5 s 经过的位移是第1个0．5 s 经过的位移的倍数为 ( ) A ．5 B ．9 C ．10 D ．25 4．自由下落的物体，自起点开始依次下落三段相等的位移所用的时间的比是 ( ) A ．1∶3∶5 B ．1∶4∶9 C ．1∶2∶3 D ．1∶(2-1)∶(3-2) 5．物体从某一高度自由下落，第 1 s 内就通过了全程的一半，物体还要下落多少时间才会落地 ( ) A ．1 s B ．1．5 s C ．2 s D ．(2-1)s 6．在月球上甲的重力比乙的重力大10倍，甲从100 m 高处自由落下，乙从200m 高处同时自由落下．以下几种说法中正确的是 （ ） A ．两物体下落过程中，任一时刻甲的速率比乙大 B ．下落l s 初，它们的速度不相等 C ．各自下落l m 它们的速度相等 D ．下落过程中甲的加速度比乙大 图2-12 v 0 t B v 0 t A v 0 t C x 0 t D
《自由落体运动》教学设计 一、课程分析 1．本节课使用的教材是《普通高中课程标准实验教科书物理（必修1）（人民教育出版社）》,教学的内容是第二章第5节关于自由落体运动的内容。 2．教学内容(教学重点、难点、关键) （1）自由落体运动的研究历程中体现出来的科学研究方法。 （2）对自由落体运动规律的实验探究过程。 （3）运用自由落体运动的规律解决简单问题。 二、学情分析 1.学生在刚学完匀变速直线运动的规律后，急需一次真正的实践去更深刻的理解匀变速直线运动的规律，而对自由落体运动的研究，恰恰适应了学生的这一要求，在本节课的学习中，要让学生的认识有进一步的提高。 2.本节课从人类对自由落体运动的认识历史引入,重点介绍亚里士多德、伽利略的研究方法,强调对自由落体运动的理解,以期学生对自由落体运动有全面、清楚的认识。 3.两位科学家在研究自由落体运动中做出了杰出的贡献,讲课时展示他们的研究成果及对他们的评价,这样既可以培养学生热爱科学的思想,又可以活跃课堂气氛。 三、设计理念 本节课从生活实践出发，结合学生在实际生活中的观察，初步了解自由落体运动，并通过对两位科学家对自由落体运动的研究，结合伽利略的理想实验，得出自由落体运动的特点。接着，通过实验让学生自主探究自由落体运动所遵循的规律。通过学生对自由落体运动规律的理解加以训练，让学生初步接受自由落体运动的规律，最后，在学生深入了解和掌握了自由落体运动的规律后，通过回扣课堂游戏，使学生对自由落体运动的规律加以巩固和提高。 四、学习目标 1. 知识与技能： (1)研究并认识自由落体运动的特点和规律。 (2)理解自由落体运动的特点和规律；并会运用自由落体运动的特点和规律解答相关问题。 2.过程与方法：
《自由落体运动》教案 ★ 新课标要求 1、知识目标： （1）使学生知道什么是自由落体运动，理解自由落体运动的条件和特征，掌握重力加速度的概念； （2）掌握自由落体运动的规律，能用匀变速直线运动的规律解决自由落体问题。 2、能力目标： （1）培养学生的观察能力、逻辑推理能力和实验设计能力； （2）进行科学态度和科学方法教育，了解研究自然规律的科学方法，培养探求知识的能力； ★ 教学重点：自由落体运动的特征和规律； ★ 教学难点：研究自由落体运动的特征 ； ★ 实验教具：薄纸片和石头、牛顿管、重物、直尺、多媒体课件等 教学过程： 一、复习提问 前面我们学习了匀变速直线运动的规律。下面我们一起来回顾一下匀变速直线运动的有关知识。 速度公式： 0t v v at =+ 位移公式： 2012 s v t at =+ 速度位移公式：2202t v v as -= 推论：做匀变速直线运动的物体，在连续相等的时间间隔T 内位移之差为一 恒量。 s 1= s 2=…= aT 2 二、导入新课 举例：用手握住的石头处于静止状态。 （老师提问）松手后石头的运动情况如何？ （学生活动）思考与讨论并猜想。 V 0=0，石头竖直下落。 （老师演示）提醒同学们注意观察。 （学生活动）石头下落时做V 0=0的竖直方向的直线运动。 过渡引言：今天我们就来深入的认识这一运动———自由落体运动。 三、新课教学 1、演示实验一：
石头与纸片从同一高度同时由静止开始下落。问：我们可观察到什么现象？（看到石头比纸片下落得快）。为什么石头比纸片下落得快呢？（石头重一些，重的物体比轻的物体下落快） 教师介绍：早在2000多年前，古希腊的哲学家亚里士多德通过对落体运动的观察、研究，得出“物体下落快慢由物体重力决定”即“物体越重下落越快”的结论。亚里士多德的观点是否正确呢？（不对）这种从表面上的观察得出的结论实际上是错误的。 过渡引言：实际上重的物体下落的快只是我们的一种生活经验，现在我们再来做一个实验。 2、演示实验二： 取半张纸与一张纸，把半张纸揉成一团，两者也分别从同一高度同时由静止下落。问：我们可观察到什么现象？（半张纸比一张纸下落的快，轻的物体下落快）。 过渡引言：轻的物体下落快，这不是与亚里士多德的结论相矛盾吗？为什么会有两种不同的观点呢？我们再来做一个实验。 3、演示实验三： 取两张相同纸，把其中一张揉成团，两者也分别从同一高度同时由静止下落。问：我们可观察到什么现象？（纸团比纸片下落得快）。 过渡引言：上述现象说明重力相同的物体也不能同时落地，所以物体下落的快慢和轻重的关系比较复杂，既不能说重的物体比轻的物体下落快，也不能说轻物体的比重的物体下落快，因此亚里士多德的观点是错误的。 （学生思考与讨论）总结上面三个演示实验得到三个不同的结论，你又能得出什么结论？ 结论：物体下落的快慢与重力无关。 （老师提问）同学们仔细分析一下，亚里士多德的观点究竟错在哪里？ （学生活动）没有考虑空气阻力的影响 过渡引言：第(3)个演示中，纸片受到的空气阻力明显地比纸团受到的空气阻力大，所以纸片下落较慢。由于影响空气阻力大小的因素太复杂。在科学研究中，我们常常采取忽略一些次要因素，从最简的问题入手的方法。在落体运动中，先排除空气阻力，研究物体在没有空气阻力条件下的运动。 4、牛顿管实验 拿一个长约1.5米，一端封闭，另一端有开关的玻璃管（牛顿管），把小铁片和羽毛放到这个玻璃管里。在玻璃管里有空气的情况下，我们来比较这两个物体下落的快慢。（拿着玻璃管走到学生当中去，将水平放置的玻璃管迅速转过90°成竖直放置状态，让同学门观察两个物体的下落情况，重复该实验三次）
自由落体运动 1、（单选）从某高处(高度大于5 m)释放一粒小石子，经过1 s 从同一地点再释放另一粒小石子，不计空气阻力，则在它们落地之前的任一时刻( ) A ．两粒石子间的距离将保持不变，速度之差保持不变 B ．两粒石子间的距离将不断增大，速度之差保持不变 C ．两粒石子间的距离将不断增大，速度之差也越来越大 D ．两粒石子间的距离将不断减小，速度之差也越来越小 答案 B 解析 当第一个石子运动的时间为t 时，第二个石子运动的时间为(t －1)．则有x 1＝12 gt 2 ① v 1＝gt ②x 2＝1 2g (t －1)2③v 2＝g (t －1)④由①③得：Δx ＝gt －12 g ，由②④得：Δv ＝g .因此，Δx 随t 增大，Δv 不变， 选项B 正确． 2、（单选）一物体自距地面高H 处自由下落，经时间t 落地，此时速度为v ，则( ) A.t 2时物体距地面高度为H 2 B.t 2时物体距地面高度为3 4H C ．物体下落H 时速度为v D ．物体下落H 时速度为3v 答案 B 解析 根据位移－时间公式h ＝12gt 2 知，在前一半时间和后一半时间内的位移之比为1∶3，则前一半时间内的 位移为H 4，此时距离地面的高度为3H 4.故A 项错误，B 项正确．C 、D 两项，根据v 2＝2gH ，v ′2 ＝2g H 2知，物体下落H 2时的 速度为v ′＝ 2v 2 .故C 、D 两项错误． 3、(单选)某同学为估测一教学楼的总高度，在楼顶将一直径为2 cm 的钢球由静止释放，测得通过安装在地面的光电门数字计时器的时间为0.001 s ，由此可知教学楼的总高度约为(不计空气阻力，重力加速度g 取10 m/s 2 )( ) 答案 B 解析 设运动时间为t ，根据h ＝12gt 2可得，根据Δx ＝x t －x t ′即12gt 2－12g(t －0.001)2 ＝Δx ， 即12×10t 2－12×10(t －0.001)2＝0.02解得：t ＝2 s h ＝12 ×10×22 m ＝20 m 4、（单选）如图所示，分别位于P 、Q 两点的两小球，初始位置离水平地面的高度差为1.6 m ，现同时由静止开始释放两球，测得两球先后落地的时间差为0.2 s ，取g ＝10 m/s 2 ，空气阻力不计，P 点离水平地面的高度h 为( ) A ．0.8 m B ．1.25 m C ．2.45 m D ．3.2 m 答案 C 解析 P 点的小球：h ＝12gt 12 ，解得t 1＝ 2h g . Q 点的小球：h ＋1.6＝12 gt 22 ，解得t 2＝ 2（h ＋1.6） g .
第 3 节匀变速直线运动的实例——自由落体运动 赵金岭教材分析本节是高中物理共同必修 1 第三章最后一节，正如本节的题目所示，自由落体运动是匀变速直线的一个实例。本节内容就是运用本章前面所学习的匀变速直线运动的规律试着解决实际问题，并由学生根据自由落体运动的具体特点，总结出自由落体运动的规律，并试着加以应用。 本节主要是研究自由落体运动的规律，并介绍了伽利略对自由落体运动的研究，让学生充分领略其精妙的研究思路和方法，学习科学家的探索精神。 由于受日常经验的影响，学生对重物落得快、轻物落得慢的印象很深。因此教材注意创设问题情境，通过比较硬币与纸团的下落，引发学生的认知冲突，然后用牛顿管进一步探究，使学生明确认识到如果处于真空环境，物体就会同时落地。 对于自由落体运动的公式，教材没有专门给出，只是把自由落体运动当作匀 加速直线运动的特例来看待。教学时可要求学生推导，以培养学生自主性学习的 能力。 伽利略对自由落体运动的研究是方法教育和情感教育的好素材。教学时可以从伽利略的悖论入手，激发学生的探究欲，逐步体会伽利略的“提出假设——数学推理——实验验证——合理外推”的研究方法，体会科学家的探索精神。教学设计 一、教学目标1．知识与技能： （1）掌握v t =gt 、s=gt 2/2 的应用 （2）了解伽利略对落体运动的研究2．过程与方法：（1）分清生活经验与演示实验的不同，加强感性认识，进一步上升到理性认识 （2）类比得出自由落体运动的规律3．情感态度与价值观： （1）实践出真知，实验见规律性（2）日常生活经验不一定都是正确的，去伪存真是同学们科学态度、方法的体现 二、教学重点 1、使学生掌握自由落体的速度和位移随时间变化的规律。 2、自由落体的特征是初速度为零，只受重力作用（物体的加速度为自由落体加速度g）。 三、教学难点 1、演示实验的技巧及规律的得出 2、伽利略的实验验证及巧妙的推理。 四、教学用具1．自由落体演示仪及附件，计算器。 2．硬币（一元）两枚，薄纸袋（恰好可装下硬币），抽气机，牛顿管。 3．实物投影仪 五、教学时数：1 课时
【例6*】杂技演员把3个球依次竖直向上抛出，形成连续的循环。在循环中，他每抛出一球后，再过一段与刚抛出的球刚才在手中停留时间相等的时间，又接到下一个球，这样，在总的循环过程中，便形成有时空中有3个球，有时空中有2个球，而演员手中则有一半时间内有1个球，有一半时间内没有球。设每个球上升的高度为1.25m ，取210/g m s =，则每个球每次在手中停留的时间是_________________。 1.12: 自由落体和竖直上抛运动的习题课 【内容导学】 一、自由落体规律的应用 1、自由落体运动为初速为零的匀加速运动，因此前面所讲的各种比例关系对自由落体运动均是适用的。 2、己知自由落体最后阶段的位移s ?和时间t ?，通常有以下几种方法求运动总时间和下落总高度： ①研究这一段，利用位移关系1n n s s s -?=-列式，由2211()22s gt g t t ?= --?得到自由落体的总时间t 。 ②研究这一段，利用2012s v t at =+ ，先求出这一段的初速度0v 。再由0v t t g =+?得到自由落体的总时间t 。 ③研究这一段，利用/2t s v v gt t ?===?中，2 t t t ?=+中得到自由落体的总时间t 。 二、竖直上抛运动的特点 1、竖直上抛运动的两种研究方法 ①分段法：上升阶段是匀减速直线运动，下落阶段是自由落体运动；下落过程是上升过程的逆过程。上升阶段逆向考虑也可灵活应用比例关系求解。 ②整体法：从全程来看，加速度方向始终与初速度0v 的方向相反，所以可把竖直上抛运动看成是一个匀变速直线运动，要特别注意0v 、t v 、g 、s 等矢量的正负号。一般选取竖直向上为正方向，0v 总是正值，上升过程中t v 为正值，下降过程t v 为负值；物体在抛岀点以上时s 为正值，物体在抛出点以下时s 为负值。 2、竖直上抛运动的上升阶段和下降阶段具有对称性 ①速度对称：上升和下降过程经过同一位置时速度等大、反向。 ②时间对称：上升和下降过程经过同一段高度的上升时间和下降时间相等。 三、相遇和追及问题 自由落体和竖直上抛运动中的相遇和追及问题，与前面讨论的匀变速直线运动追及问题有相 同的特征，但也有它独特的处理方法。 1、图像法 自由落体和竖直上抛运动的s t -图均为抛物线，利用s t -图像有时可以方便地处理相遇或追及问题。 2、相对运动 ①两个不同时自由下落的物体间的相对运动是匀速直线运动。
2.5 自由落体运动（同步测试） 张成进 江苏徐州睢宁魏集中学 1、在忽略空气阻力情况下，让一轻一重的两块石块从同一高度同时自由下 落，则关于两块石块的运动，下列说法正确的是（ ） A. 重的石块落得快，先着地 B. 轻的石块落得快，先着地 C. 在着地前的任一时刻，两块石块具有相同的速度，相同的位移和相同的 加速度 D. 两块石块在下落段时间内的平均速度相等。 2、一个物体做自由落体运动，速度—时间图象正确的是（ ） 3、甲乙两球从同一高度相隔1秒先后自由落下，在下落过程中（ ） A. 两球的距离始终不变 B. 两球的距离越来越大。 C. 两球的速度差始终不变 D. 两球的速度差越来越在 B D
4、自由下落的物体，在任何相邻的单位时间内下落的距离之差h ?和平均速?在数值上分别等于（） 度之差v A.g/2 2g B.g/2 g/4 C.g g D.g 2g 5、一个自由落体落至地面前最后一秒钟内通过的路程是全程的一半，求它落到地面所需的时间。 6、有一直升机停在200m高的空中静止不动，有一乘客从窗口由静止每隔1秒释放一个钢球，则钢球在空中的排列情况说法正确的是（） A.相邻钢球间距离相等 B.越靠近地面，相邻钢球的距离越大 C.在落地前，早释放的钢球速度总是比晚释放的钢球的速度大 D.早释放的钢球落地时的速度大 7、为了测出井口到水面的距离，让一个小石块从井口自由落下，经过2.5S 后听到石块击水的声音，估算井口到水面的距离。考虑到声音在空气中传播需用一定的时间，估算结果偏大还是偏小？ 8、一个自由下落的物体，它在最后1秒的位移是35m，则物体落地速度是多大？下落时间是多少？
2.5 匀变速直线运动实例——自由落体运动 【内容与地位】 本节为《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中第一个二级主题“运动的描述”中所涉及到的内容。内容标准中这节有关的条目是： （1）通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用。 （2）经历匀变速直线运动的实验过程，理解位移、速度和加速度，了解匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用。本节教学内容要体现实验在认识自由落体规律中的作用，并通过介绍伽利略对自由落体的研究，体会科学研究方法对物理学发展的作用。 物体的下落运动是日常生活中最为常见的现象，学生对物体的下落运动已有自己的认识，这可以成为教学的起点，通过实验和科学的辨析，认识自由落体运动的规律。自由落体运动是匀变速直线运动的一个重要实例，通过自由落体直线运动规律的研究，加深对匀变速直线运动规律的理解。另外，在学习过程中要让学生逐步体会伽利略的“提出假设→数学推理→实验验证→合理外推”的研究方法，伽利略对自由落体的研究开创了科学的实验方法，促进了物理学的发展,为人类认识自然提供了一种重要的研究方法.因此，伽利略对自由落体的研究是方法教育和情感教育的好素材，教学过程还应让学生感受科学家的探索精神。 【教学目标】 知识和技能 1．知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 2．知道自由落体运动加速度大小和方向，知道不同地点重力加速度不一样。 3．能根据匀变速直线运动规律，建立自由落体的运动方程。 4．能运用自由落体运动规律解决有关实际问题。 过程和方法 1、通过实验探究认识自由落体运动特点和规律，培养学生观察能力和逻辑推理能力. 2、体验物体下落的快慢，了解生活中物体的下落运动，进行科学态度和科学方法教育。 3、用理想化方法去比较重力与空气阻力的大小，识别自由落体运动，培养学生探求知识能力，提高学生解题能力。 情感、态度与价值观 1、体会伽利略研究自由落体运动的思路和科学思维方法，学习科学家的探索精神，体会 科学探索的艰辛。 2、体会实验和多媒体手段在研究物理问题中的作用。
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解法3：根据竖直上抛运动的特点可知：相遇时第n 颗子弹与第一颗子弹运动的时间之和等于g v 02， 即：t ＋t n =g v 02 （1） 又因为：t n =〔t －(n －1)〕 （2） 所以，将(2)式代入(1)式得： t=2 10－n g v ,（n ≥2） 例：将小球A 以初速度V A =40 m/s 竖直向上抛出，经过一段时间Δt 后，又以初速度V B =30m/s 将小球B 从同一点竖直向上抛出，为了使两个小球能在 空中相遇，试分析Δt 应满足的条件。 方法一：利用空中的运动时间分析 要使两小球在空中相遇，Δt 应满足的条件一定是介于某一范围内，因此，只要求出这个范围的最大值和最小值就可以了。 当小球B 抛出后处于上升阶段时与A 球相遇，经过的时间间隔较大，故Δt 的最大值为小球A 刚要落回抛出点的瞬间将小球B 抛出。而小球A 在空中运动的时间为： ， 即Δt 的最大值为Δt max =8s 。 当小球B 抛出后处于下降阶段时与A 球相遇，经过的时间间隔较小，故Δt 的最小值为A 、B 两小球同时落地，先后抛出的时间间隔。而小球B 在空中运动的时间为： ， 则Δt 的最小值为Δt min =t A -t B =2s 。 故要使A 、B 两小球在空中相遇，Δt 应满足的条件为2s ＜Δt ＜8s 。 方法二：利用位移公式分析 A 、 B 两小球在空中相遇，不管其是在上升还是下降阶段相遇，相遇时的位移必相等。设小球B 抛出后经时间t 与小球A 相遇，则小球A 抛出后的运动时间为（t+Δt ），由位移公式可得
自由落体运动习题课 1．关于自由落体运动的加速度，下列说法中正确的是（） A、重的物体下落的加速度大 B、同一地点，轻、重物体下落的加速度一样大 C、这个加速度在地球上任何地方都一样大 D、这个加速度在地球赤道比在地球北极大 2．下列关于自由落体运动的说法中正确的是（） A、物体沿竖直方向下落的运动是自由落体运动 B、物体初速度为零，加速度为9.8m/s2的运动是自由落体运动 C、物体只在重力作用下从静止开始下落的运动是自由落体运动 D、物体在重力作用下的运动是自由落体运动 3．甲、乙两物体质量之比为m甲∶m乙=5∶1，甲从高H处自由落下的同时乙从2H处自由落下，不计空气阻力，以下说法错误的是（） A．在下落过程中，同一时刻二者速度相等 B．甲落地时，乙距地面的高度为H C．甲落地时，乙的速度的大小为gH 2 D．甲、乙在空中运动的时间之比为1∶2 4．把自由落体物体的总位移分成相等的三段，则按由上到下的顺序经过这三段位移所需时间之比是() A.1∶3∶5 B.1∶4∶9 C.1∶2∶3 D.1∶(2-1)∶(3-2) 5、一个石子从高处释放，做自由落体运动，已知它在第1s内的位移大小是h，则它在第3s内的位 移大小是多少？ 6．小球自某一高度自由落下，它落地时的速度与落到一半高度时的速度之比是多少？ 7．一观察者发现，每隔一定时间有一个水滴自8m高处的屋檐落下，而且看到第五滴水刚要离开屋檐时，第一滴水正好落到地面，那么这时第二滴水离地的高度是多少？（g取10m/s2） 8．一物体从某一高度自由下落，经过一高度为2m的窗户用时0.4s,g取10m/s2.则物体开始下落时的位置距窗户上檐的高度是多少？ 9．一条铁链长5m，铁链上端悬挂在某一点，放开后让它自由落下，铁链经过悬点正下方25m处某一点所用的时间是多少？(取g=10m/s2) 10、一个小物体从楼顶开始做自由落体运动，已知它第一秒内的位移恰为它最后一秒内位移的一半，g取10m/s2，则它开始下落时距地面的高度为多少？ 11.跳伞运动员做低空跳伞表演，他离开飞机后先做自由落体运动，当距地面125米时打开降落伞，开伞后运动员就以大小为14.3米/二次方秒的加速度做匀减速运动，到达地面时速度为5米/秒。问：（1）运动员离开飞机瞬间距地面的高度为多少？ （2）离开飞机后，经过多少时间才到达地面？（g=10m/s2) 10.A球从塔顶自由落下，当落下5m时，B球从距塔顶25m处开始自由落下，结果两球同时落地。（g 取10m/s2）求：塔的高度。 11.一根长度为L的细杆悬挂着，在杆的正下方距杆下端Lm处有一长度也为L的空心直圆筒，剪断悬挂细杆的绳子，使杆自由落下，从圆筒中穿过。求：细杆穿过圆筒所需要的时间 12.A、B两小球之间由长为25m的细绳相联，某一时刻从高处A开始自由下落1s后B开始自由下落求：B下落多长时间后细绳被拉直？（g取10m/s2） 页脚内容