【金識源】2014年秋高中物理 2.5 自由落體運動導學案 新人教版必修1.doc

2.5 自由落體運動【三維目標導航】：1認識自由落體運動，知道影響物體下落快慢的因素，理解自由落體運動是在理想條件下的運動，知道它是初速度為零的勻加速直線運動2知道什么是自由落體的加速度，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3掌握如何從勻變速直線運動的規(guī)律推出自由落體運動規(guī)律，并能夠運用自由落體規(guī)解決實際問題【導學重點】：1自由落體運動的概念及探究自由落體運動的過程2掌握自由落體運動的規(guī)律，并能運用其解決實際問題【導學難點】：1理解并運用自由落體運動的條件及規(guī)律解決實際問題2頻閃照片的分析【過程引領】：觀察物體自由下落【自主探究】：一、“牛頓管”實驗師生一起做 將羽毛和金屬片放入有空氣的玻璃管中，讓它們同時下落，觀察到的現(xiàn)象是金屬片下落得快，羽毛下落得慢將羽毛和金屬片放人抽去空氣的玻璃管中，讓它們同時下落，觀察到的現(xiàn)象是金屬片和羽毛下落的快慢相同做牛頓管對比實驗要注意： 抽氣達到一定的真空度時，應先關閉錢毛管閥門，然后再停止泵的運轉 先讓學生觀察羽毛、軟木塞或金屬片在已抽真空的牛頓管中同時下落，它們幾乎同時落到管底 打開進氣閥，讓學生注意聽到進氣的聲音，看羽毛被氣流吹起的現(xiàn)象，再讓學生觀察羽毛、軟木塞或金屑在有空氣的牛頓管中同時下落，它們的下落快慢差別很大 實驗時，勿使金屬片壓在羽毛上，以免不抽氣時出現(xiàn)同時下落的現(xiàn)象結論：影響落體運動快慢的因素是空氣阻力的作用，沒有空氣阻力時，只在重力作用下輕重不同的物體下落快慢相同二、自由落體運動規(guī)律1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt3.下落高度h=gt2/2（從Vo位置向下計算） 4.推論Vt2=2gh注:(1)自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，遵循勻變速度直線運動規(guī)律。(2)a=g=9.810m/s2 重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小，方向豎直向下。自由落體運動的加速度師：自由落體運動的規(guī)律都相同，用什么物理量來表示自由落體的運動規(guī)律呢？說明：在研究得出輕、重不同的物體自由落體運動的一樣快后，學生很可能會產(chǎn)生這樣的疑問，為什么輕重物體下落的會一樣快？其內(nèi)在原因是什么？產(chǎn)生這樣的疑問是非常好的，對這個問題的思考和討論正是揭示了力和運動之間的關系。但并不是本節(jié)課研究的主要問題；因此在此處，教師通過問題把學生的思維引導到研究自由落體運動規(guī)律這方面。如果學生有這方面的疑問，教師應給以積極的肯定，并且鼓勵學生課可后給以解決。猜測：學生對老師提出的問題可能的答案是A用物體的速度來表示B用物體的運動加速度來表示引導學生認識到物體運動的加速度是用于確定物體的運動快慢，知道物體運動的加速度就能知道物體的運動速度的變化規(guī)律，知道物體的速度變化規(guī)律就能知道物體的位置變化規(guī)律，因此只要知道物體的運動加速度（和運動初速度）就能知道物體的運動規(guī)律。師：那么如何測得自由落體運動的加速度呢？請思考測量重力加速度的實驗方案？說明：自由落體運動是勻變速直線運動的一個實際例子，本節(jié)課目的不僅要讓學生認識到自由落體運動的規(guī)律，而且還要通過對自由落體運動的研究來加深對勻變速直線規(guī)律的掌握和應用。因此可讓學生利用所學勻變速直線來設計來研究自由落體運動的運動規(guī)律。猜測：學生設計的實驗方案可能是：C讓小球從高為h下落，測出下落所用時間t；那么自由落體運動的加速度為（此種方法由于物體自由落體運動很快，因此時間的測量較難；此種方法并不可行）D利用打點計時來測量自由落體運動的加速度（重物重力應較大，這樣才能使重物在下落過程中受到的阻力可以忽略不計，本實驗容易實現(xiàn)）E利用閃光照片來測量自由落體運動的加速度（本實驗實驗誤差最小，但不容易在課堂上實現(xiàn)，但這種方法教師應該給予介紹）【自主梳理】：探究中遇到的問題想問同學的？探究中遇到的問題想問老師的?【名師導學】：【基礎訓練題】自由下落的物體，在落地前1秒鐘內(nèi)下落了25m。求此物體是從離地面多高的地方開始下落的？（取g=10m/s2）編者意圖展示：自由落體運動實際上是物理學中的理想化運動，只有滿足一定的條件才能把實際的落體運動看成是自由落體運動第一，物體只受重力作用，如果還受空氣阻力作用，那么空氣阻力與重力相比可以忽略不計；第二，物體必須從靜止開始下落，即初速度為零；從中間取的一段運動過程不是自由落體運動【解析】解法一：設下落總時間為(t+1)s，運動示意圖如圖所示，BC為最后1秒內(nèi)的位移。列方程：25=VBt十gtBC2/2， 解得：vB=20m/s，又vB=gt，得：t=2s于是可得物體下落的高度：hAC=g（t+1）2/2=45m 解法二： vB=g t ，VC=g（t+l）,sBC=25m，根據(jù)公式：得：Vc2一VB2=2gSBC解得：t=2s。所以，hAC=g（t+1）2/2=45m 【同步跟蹤題1】水滴從屋檐自由落下，當它通過屋檐下高為1.4m的窗戶時，用時0.2s，空氣阻力不計，取g=10m/s2，求此窗戶離屋檐距離？【能力提升題】從距離地面125m的高處，每隔相同的時間有靜止釋放一個小球，不計空氣阻力，當?shù)?1個小球剛釋放時，第1個小球恰好著地，則：（1）相鄰的兩個小球開始下落的時間間隔_s（2）第1個小球恰好著地時，第3個小球和第5個小球間的距離_m 編者意圖展示：進一步熟練掌握自由落體運動的特點,熟悉多體問題的分析方法。【解析】（1）示意圖如圖所示,根據(jù)h=gt2/2，得，小球從釋放到落地所經(jīng)歷的時間：t=5s 當?shù)?1個小球剛釋放時，第1個小球恰好著地，空中有10個間隔，故：釋放小球的時間間隔：t/10=0.5S （2）解法一應用平均速度求解。第4個小球此時的速度等于小球5和小球3之間的平均速度。 。 解法二：初速度為零的勻變速直線運動的規(guī)律：連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移比等于連續(xù)的奇數(shù)比。第一個時間內(nèi)的位移： 第七個時間內(nèi)的位移（第5個小球與第4個小球的距離）為s7:（2n1）=1:13 :=1.25:=1:13 同理解得：第4個小球與第3個小球的距離s8=18.75m 第5個小球與第3個小球的距離 【同步跟蹤題2】一跳水運動員從離水面10m高的平臺上向上躍起，舉雙臂直體離開臺面，此時其重心位于從手到腳全長的中點，躍起后重心升高0.45m達到最高點，落水時身體豎直，手先入水（在此過程中運動員水平方向的運動忽略不計）從離開跳臺到手觸水面，求他可用于完成空中動作的時間?（計算時，可以把運動員看作全部質(zhì)量集中在重心的一個質(zhì)點，g取10m/s2，結果保留二位數(shù)）【能力提升題】兩小球以95m長的細線相連。兩球從同一地點自由下落，其中一球先下落1s另一球才開始下落。問后一球下落幾秒線才被拉直？命題人意圖展示：理解“線被拉直”指的是兩球發(fā)生的相對位移大小等于線長，由自由落體運動規(guī)律求解；也可以巧選參考系，由相對運動的知識求解【解析】方法1：“線被拉直”指的是兩球發(fā)生的相對位移大小等于線長，應將兩球的運動聯(lián)系起來解，設后球下落時間為ts，則先下落小球運動時間為(t+1)s，根據(jù)位移關系有： 解得：t=9s方法2：若以后球為參考物，當后球出發(fā)時前球的運動速度為。以后兩球速度發(fā)生相同的改變，即前一球相對后一球的速度始終為，此時線已被拉長：線被拉直可看成前一球相對后一球做勻速直線運動發(fā)生了位移： 【同步跟蹤題3】一彈性球從h0=5m高處自由下落，當它與水平地面每碰撞一次后，速度便減小為碰撞前的7/9，不計每次碰撞時間，計算小球從開始下落到停止運動所經(jīng)過的路程和總時間?！靖呤种д小浚?自由落體運動是一種非常重要的運動形式，在現(xiàn)實生活中有許多落體運動可以看成是自由落體運動，研究自由落體運動有著普遍的意義2我們運用了物理學中的理想化方法，從最簡單、最基本的情況入手，抓住影響運動的主要因素，去掉次要的非本質(zhì)因素的干擾，建立了理想化的物理模型自由落體運動，并且研究了自由落體的運動規(guī)律，理想化是研究物理問題常用的方法之一，在后面的學習中我們還要用到3自由落體運動是一種簡單的基本的運動形式，拋體運動可以看成是另一個運動形式與自由落體運動的合運動，自由落體是研究其他拋體運動的基礎，一定要抓住其產(chǎn)生的條件和運動規(guī)律【同步跟蹤題】參考答案1. 1.8m 2. 1.7s 3. 20.3m; 8s【同步演練】：1、下列關于自由落體運動的敘述中正確的是（ ）A、某段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間內(nèi)的初速度和末速度之和的一半B、在任意相等時間內(nèi)的位移變化快慢相等C、在任意時刻，速度的變化快慢相同D、在任意相等時間內(nèi)，速度的變化量越來越大2、從高處釋放一粒小石子,經(jīng)過0.5s從同一地點再釋放一粒小石子,在兩石子落地前,它們之間的距離（ ）A.保持不變 B.不斷減小 C.不斷增大 D.根據(jù)兩石子的質(zhì)量的大小來決定3、一物體自樓頂平臺上自由下落h1時，在平臺下面h2處的窗口也有一物體自由下落，如果兩物體同時到達地面，則樓高為（ ）A、h1+h2 B、 C、 D、4、關于豎直上拋運動，下列說法正確的是（ ）A 上升過程是減速過程，加速度越來越??；下降過程是加速運動，加速度越來越大B 上升時加速度小于下降時加速度C 在最高點速度為零，加速度也為零D 無論在上升過程、下落過程、最高點，物體的加速度都為g5、一物體做豎直上拋運動，從拋出時刻算起，上升到最大高度一半的時間為t1，速度減為拋出時速度的一半的時間為t2，則t1與t2比較，其大小關系為（ ）A、t1t2 B、t1=t2 C、t1t2 D、不能確定.6、某同學身高1.8m,在運動會上他參加跳高比賽,起跳后身體橫著越過了1.8m高度的橫桿.據(jù)此可估算出他起跳時豎直向上的速度大約為(g取10m/s2) （ ）A.2m/s B.4m/s C.6m/s D.8m/s7從某一高度相隔1s釋放兩個相同的小球甲和乙，不計空氣阻力，它在空中任一時刻（ ）A甲、乙兩球距離越來越大，甲、乙兩球速度之差越來越大 B甲、乙兩球距離始終保持不變，甲、乙兩球速度之差保持不變C甲、乙兩球距離越來越大，但甲、乙兩球速度之差保持不變D甲、乙兩球距離越來越小，甲、乙兩球速度之差越來越小8、雜技演員用一只手把四只小球依次豎直向上拋出，為了使節(jié)目能持續(xù)下去，并保證手中只有一個小球，他必須讓回到手中的小球隔一個相等的時間再向上拋出，并在拋球同時接住下一小球。假設拋出的每個小球上升的最大高度均為1.25m，那么每個小球在手中停留的時間必須是（不計空氣阻力，取地面g=10m/s2）（ ）A、1s/3B、1s/4C、1s/5 D、1s/69.某人在高層樓房的陽臺外側以2 0 m/s的速度豎直向上拋出一個石塊，石塊運動到離拋出點15m處時，所經(jīng)歷的時間為多少？10.跳傘運動員做低空跳傘表演，他在離地面224 m高處，由靜止開始在豎直方向做自由落體運動.一段時間后，立即打開降落傘，以12.5 m/s2的平均加速度勻減速下降，為了運動員的安全，要求運動員落地速度最大不得超過5 m/s（g取10 m/s2）.（1）求運動員展開傘時，離地面高度至少為多少?著地時相當于從多高處自由落下?（2）求運動員在空中的最短時間是多少?參考答案1、AC 2、C 3D 4.D 5C 6.B 7C 8A 9 【解析】當石塊在拋出點上方距拋出點15m處時取向上為正方向，則位移x = +15m，a= - g = - 10 m/s2 ，代入公式得：解得 t1=1 s；t2=3 s; 石塊落到拋出點下方“離拋出點15m處”時，自由下落的總高度為HOB=20m+15m=35m，下落此段距離所用的時間s,石塊從拋出到第三次經(jīng)過“離拋出點15m處”時所用的時間為：t3=2 s+s