21-22版 自由落體運(yùn)動(dòng)課件

1、第5節(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)第2章 勻變速直線運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)要求核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力1.了解伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究方法，領(lǐng)會(huì)伽利略的科學(xué)思想。2.知道自由落體運(yùn)動(dòng)概念，了解物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件。3.理解自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度，知道它的大小和方向。4.掌握自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能解決相關(guān)實(shí)際問題。1.科學(xué)思維伽利略利用斜面實(shí)驗(yàn)沖淡重力和合理的理論外推得出自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，訓(xùn)練了學(xué)生探究物理問題的思維能力。2.關(guān)鍵能力理論推理能力。教材知識(shí)梳理知識(shí)方法探究隨堂對點(diǎn)自測目錄CONTENTS/課時(shí)定時(shí)訓(xùn)練/1.定義：物體只在_作用下從_開始下落的運(yùn)動(dòng)，稱為自由落體運(yùn)動(dòng)。2.特點(diǎn)(1)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：初速度等于零的勻

2、加速直線運(yùn)動(dòng)。(2)受力特點(diǎn)：只受_作用。在實(shí)際中物體下落時(shí)由于受空氣阻力的作用，物體并不是做自由落體運(yùn)動(dòng)，在有空氣的空間，如果空氣阻力的作用比較小，可以忽略，物體的下落可以近似看作自由落體運(yùn)動(dòng)。一、自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)重力靜止重力【想一想】運(yùn)動(dòng)員打開降落傘下落時(shí)，受到的空氣阻力不能忽略，能不能看作自由落體運(yùn)動(dòng)？物體的實(shí)際下落滿足什么條件可近似看作自由落體運(yùn)動(dòng)？答案不能；物體受到的空氣阻力比自身重力小很多可以忽略不計(jì)?！九幸慌小?1)物體從靜止下落的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)。( )(2)只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)。( )(3)空氣中從靜止釋放的鐵球的運(yùn)動(dòng)可以看作自由落體運(yùn)動(dòng)。( )1.重力加速

3、度(1)定義：物體自由下落時(shí)具有的加速度源于物體所受的_作用，稱為重力加速度，通常用g表示。(2)方向：_。(3)大小一般情況下，取g9.8 m/s2，粗略計(jì)算時(shí)可取g10 m/s2。g值隨緯度升高而增大，隨高度升高而減小。二、自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度重力豎直向下2.自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律gt【判一判】(1)重力加速度的方向總是垂直向下的。( )(2)赤道上的重力加速度比兩極點(diǎn)的大。( )(3)重力加速度的大小與物體的質(zhì)量無關(guān)。( )1.亞里士多德的觀點(diǎn)：重物比輕物下落得快。2.伽利略的研究(1)歸謬：伽利略從亞里士多德的論斷出發(fā)，通過_，否定了亞里士多德的論斷。(2)猜想：伽利略猜想自由落體運(yùn)動(dòng)是一

4、種_的變速運(yùn)動(dòng)。(3)實(shí)驗(yàn)方法：從直接研究自由落體運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向研究物體在斜面上的運(yùn)動(dòng)，然后進(jìn)行邏輯推理，巧妙克服測量上的困難。三、自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律探索回眸邏輯推理最簡單(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果小球沿斜面滾下的運(yùn)動(dòng)是_運(yùn)動(dòng)。只要斜面的傾角一定，小球的加速度都是_的。增大斜面的傾角，小球的加速度隨斜面傾角的增大而_。(5)合理外推：伽利略認(rèn)為當(dāng)斜面傾角為_時(shí)，小球?qū)⒆杂上侣洌詴?huì)做_運(yùn)動(dòng)。勻變速直線相同增大90勻變速直線探究1自由落體運(yùn)動(dòng)的理解情境導(dǎo)入如圖所示，在有空氣的玻璃管中，金屬片比羽毛下落得快，在抽掉空氣的玻璃管中，金屬片和羽毛下落快慢相同。討論下列問題：(1)只受重力作用時(shí)，物體下落快慢有什么規(guī)律；

5、(2)空氣中的落體運(yùn)動(dòng)在什么條件下可看作自由落體運(yùn)動(dòng)？答案(1)物體下落快慢相同(2)空氣的阻力作用可以忽略歸納拓展1.自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想模型：當(dāng)自由下落的物體所受的空氣阻力遠(yuǎn)小于重力時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)才可以視為自由落體運(yùn)動(dòng)。如空氣中石塊的下落可以看作自由落體運(yùn)動(dòng)，空氣中羽毛的下落不能看作自由落體運(yùn)動(dòng)。2.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件(1)初速度為零；(2)只受重力。3.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：初速度為零，加速度為重力加速度g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。特別提醒物體在其他星球上也可以做自由落體運(yùn)動(dòng)，但下落的加速度與在地球表面下落的加速度一般不同?！纠?】 (2021長葛市第一高級(jí)中學(xué)高一月考)踢毽子是我國民間的一項(xiàng)體育游

6、戲，被人們稱為“生命的蝴蝶”。毽子由羽毛和膠墊組成。在下落時(shí)總是膠墊在下羽毛在上，如圖所示，毽子在下落時(shí)，下列說法正確的是()DA.毽子在下落過程中做自由落體運(yùn)動(dòng)B.因?yàn)橹氐奈矬w總是比輕的物體下落得快，所以膠墊總在下C.如果沒有空氣阻力，也總是出現(xiàn)膠墊在下羽毛在上的現(xiàn)象D.因?yàn)榭諝庾枇Υ嬖?，所以總是出現(xiàn)膠墊在下羽毛在上的現(xiàn)象解析毽子在自由下落過程，羽毛受到了較大的阻力，故不能看作自由落體運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；膠墊在下羽毛在上的原因是膠墊單獨(dú)下落時(shí)加速度大，而不是膠墊重，故B錯(cuò)誤；如果沒有空氣阻力，膠墊和羽毛單獨(dú)下落的加速度相同，一起下落時(shí)不存在膠墊拖著羽毛的情況，故C錯(cuò)誤；因?yàn)榭諝庾枇Φ拇嬖冢钥?/p>

7、是膠墊在下羽毛在上，故D正確?！踞槍τ?xùn)練1】 如圖所示，真空玻璃管內(nèi)的雞毛、銅線由靜止開始下落。能表示銅線在自由下落過程中加速度隨時(shí)間變化的圖像是()A解析銅線在自由下落過程中受到的空氣阻力可以忽略不計(jì)，所以可以看成是自由落體運(yùn)動(dòng)，自由落體運(yùn)動(dòng)只受重力，加速度為重力加速度，大小方向均不變，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。1.對自由落體加速度的理解(1)產(chǎn)生原因：地球上的物體受到地球的吸引力而產(chǎn)生。(2)大?。号c在地球上的緯度以及距地面的高度有關(guān)。探究2自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度與緯度的關(guān)系在地球表面上，重力加速度隨緯度的增加而增大，即赤道處重力加速度最小，兩極處重力加速度最大，但差別很小與高度的關(guān)系在地面

8、上的同一地點(diǎn)，重力加速度隨高度的增加而減小。但在一定的高度內(nèi)，可認(rèn)為重力加速度的大小不變2.測定重力加速度的方法(3)滴水法如圖所示，讓水滴自水龍頭滴下，在水龍頭正下方放一個(gè)盤，調(diào)節(jié)水龍頭，讓水一滴一滴地滴下，并調(diào)節(jié)使第一滴水碰到盤的瞬間，第二滴水正好從水龍頭開始下落，并且能依次持續(xù)下去?！纠?】 圖中甲、乙兩圖都是使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量重力加速度g的裝置示意圖，已知該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz。(1)甲、乙兩圖相比較，圖_所示的裝置更合理。(2)丙圖是采用較合理的裝置并按正確的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，其中打出的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為1，后面依次打下的一系列點(diǎn)跡分別標(biāo)為2、3、4、5、經(jīng)測

9、量，第15至第17點(diǎn)間的距離為11.70 cm，第1至第16點(diǎn)間距離為43.88 cm，則打下第16個(gè)點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度大小為_m/s，測出的重力加速度值為g_m/s2(要求保留3位有效數(shù)字)。解析(1)甲圖釋放時(shí)更穩(wěn)定，既能更有效地減小摩擦力，又能保證釋放時(shí)初速度的大小為零，所以甲圖更合理。答案(1)甲 (2)2.93 9.78【針對訓(xùn)練2】 (2021鄭集中學(xué)城區(qū)校區(qū)高一月考)在暗室中用如圖甲所示裝置做“測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：甲在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會(huì)以一定的頻率

10、一滴滴地落下。用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮，由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率直到第一次看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴。用豎直放置的米尺測得各個(gè)水滴所對應(yīng)的刻度。采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。(1)實(shí)驗(yàn)中看到空間有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴時(shí)，頻閃儀的閃光頻率滿足的條件是_。(2)實(shí)驗(yàn)中觀察到水滴“固定不動(dòng)”時(shí)的閃光頻率為30 Hz，某同學(xué)讀出其中比較遠(yuǎn)的水滴到第一個(gè)水滴的距離如圖乙所示，根據(jù)數(shù)據(jù)測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭_m/s2；第8個(gè)水滴此時(shí)的速度v8_m/s(結(jié)果都保留3位有效數(shù)字)。乙(3)該值與當(dāng)?shù)刂亓铀俣扔胁町惖脑蚴牵篲。(寫出一個(gè)即可)。答案(1)頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率(2)9.722.28(3

11、)水滴在下落過程中受到空氣阻力，使得測量值偏小解析(1)當(dāng)水滴下落的時(shí)間間隔恰好等于頻閃儀的閃光間隔時(shí)，我們就觀察不到水滴的運(yùn)動(dòng)，看到水滴是靜止的。即頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率時(shí)，我們看到一串不動(dòng)的水滴。1.四個(gè)常用公式下面對勻變速直線運(yùn)動(dòng)的相關(guān)公式和自由落體運(yùn)動(dòng)的相關(guān)公式進(jìn)行對比。探究3自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用2.vt圖像自由落體運(yùn)動(dòng)的vt圖像是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，斜率表示重力加速度g。【例3】 比薩斜塔是世界建筑史上的一大奇跡。如圖所示，已知斜塔第一層離地面的高度h16.8 m，為了測量塔的總高度，在塔頂無初速度釋放一個(gè)小球，小球經(jīng)過第一層到達(dá)地面的時(shí)間t10.2 s，重力加速度g取10

12、 m/s2，不計(jì)空氣阻力。(1)求小球下落過程中，通過第一層的平均速度大?。?2)求斜塔離地面的總高度h?！踞槍τ?xùn)練3】 (多選)(2021定遠(yuǎn)縣育才學(xué)校高一月考)如圖所示，一個(gè)蘋果從樹上由靜止開始做自由落體運(yùn)動(dòng)。經(jīng)0.5 s落到地面，取重力加速度g10 m/s2。下列說法正確的是()A.該蘋果下落前離地面的高度為1.25 mB.該蘋果在0.10.2 s內(nèi)的位移大小為0.25 mC.該蘋果在0.2 s時(shí)的速度大小為2.5 m/sD.該蘋果在0.20.3 s內(nèi)的位移大小與在0.30.4 s時(shí)間內(nèi)的位移大小之比為57AD1.(自由落體運(yùn)動(dòng)的理解)某同學(xué)在探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，從生活情景中選出處于

13、不同狀態(tài)的四種物體進(jìn)行探究，你認(rèn)為哪一個(gè)選項(xiàng)中的物體所做的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)()A.從樹上飄落的樹葉的運(yùn)動(dòng)B.由靜止開始下落的小鋼球的運(yùn)動(dòng)C.被運(yùn)動(dòng)員推出去的鉛球的運(yùn)動(dòng)D.從水面自由落到水底的石子的運(yùn)動(dòng)解析從樹上飄落的樹葉，阻力不是遠(yuǎn)小于重力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由靜止下落的鋼球，由于初速度為0，Gf阻，故可以看成自由落體運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B正確；被推出去的鉛球，由于初速度v00，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從水面自由落到水底的石子，由于f阻不是遠(yuǎn)小于重力，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。BA2.(自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探索)(2021黑龍江鶴崗一中高一月考)如圖為伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)設(shè)計(jì)的斜面實(shí)驗(yàn)。他讓銅球在阻力很小的斜面上從靜止?jié)L

14、下，利用滴水計(jì)時(shí)記錄銅球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。關(guān)于伽利略的“斜面實(shí)驗(yàn)”，下列說法正確的是()A.在傾角較小的斜面上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可“沖淡”重力的作用，使測量時(shí)間更容易B.伽利略通過對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，進(jìn)行合理外推得出銅球在斜面做勻變速運(yùn)動(dòng)C.若斜面傾角一定，不同質(zhì)量的銅球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)速度變化的快慢不同D.若斜面傾角一定，銅球沿斜面運(yùn)動(dòng)的位移與所用時(shí)間成正比解析在傾角較小的斜面上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可“沖淡”重力的作用，銅球沿斜面運(yùn)動(dòng)較慢，使測量時(shí)間更容易，故A項(xiàng)正確；伽利略通過銅球在斜面做勻變速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行合理外推得出自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；若斜面傾角一定，不同質(zhì)量的銅球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)速度變化的快慢相

15、同，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；若斜面傾角一定，銅球沿斜面運(yùn)動(dòng)的位移與所用時(shí)間的平方成正比，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。B3.(自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用)(2021陜西省渭南中學(xué)高一上學(xué)期質(zhì)檢)唐代大詩人李白的“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”描述了廬山瀑布的美景。如果三尺為1 m，則水落到地面的速度約為(設(shè)初速度為零，忽略空氣阻力)()A.100 m/s B.140 m/sC.200 m/s D.300 m/s解析下落高度h1 000 m，由v22gh得v140 m/s，B項(xiàng)正確。D4.(自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用)(2021宜賓市敘州區(qū)第二中學(xué)月考)小球從靠近豎直磚墻的某位置由靜止釋放，用頻閃方法拍攝的小球位置如圖中1、2、3

16、和4所示。已知連續(xù)兩次閃光的時(shí)間間隔均為T，每塊磚的厚度均為d，重力加速度為g，忽略空氣阻力。由此可知小球()題組一自由落體運(yùn)動(dòng)的理解1.(多選)下列說法正確的是()A.初速度為零、加速度豎直向下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)B.物體僅在重力作用下的運(yùn)動(dòng)叫作自由落體運(yùn)動(dòng)C.物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)叫作自由落體運(yùn)動(dòng)D.當(dāng)物體受到的空氣阻力可以忽略不計(jì)時(shí)，物體由靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)可視為自由落體運(yùn)動(dòng)解析自由落體運(yùn)動(dòng)是物體只在重力作用下由靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)空氣阻力比較小，可以忽略不計(jì)時(shí)，物體由靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)也可視為自由落體運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確。CD2.(多選)

17、對于從蘋果樹上同一高度同時(shí)落下的蘋果和樹葉，下列說法正確的是()A.蘋果和樹葉的下落運(yùn)動(dòng)都可以看作自由落體運(yùn)動(dòng)B.蘋果的下落運(yùn)動(dòng)可以近似地看作自由落體運(yùn)動(dòng)，樹葉的下落運(yùn)動(dòng)不能看作自由落體運(yùn)動(dòng)C.假如地球上沒有空氣，則蘋果和樹葉將同時(shí)落地D.蘋果先落地是因?yàn)槠湎侣鋾r(shí)的重力加速度比樹葉的大解析從樹上落下的蘋果所受空氣阻力相對重力很小，可看作自由落體運(yùn)動(dòng)，而從樹上落下的樹葉所受空氣阻力相對重力較大，不能看作自由落體運(yùn)動(dòng)，同一位置重力加速度是相同的，A、D錯(cuò)誤，B正確；假如地球上沒有空氣，則蘋果和樹葉不受空氣阻力，都做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落快慢相同，同時(shí)落地，C正確。BC題組二自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用3.(

18、2021浙江高一期中)金黃的銀杏落葉是秋天里一道美麗的風(fēng)景線，實(shí)驗(yàn)高中校園里某銀杏樹上一片巴掌大的樹葉從6 m高的樹梢飄落下來，落到地面的時(shí)間可能為()DA.0.5 s B.0.8 s C.1.1 s D.3.5 s4.(2021遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)東戴河分校)某人在室內(nèi)以窗戶為背景拍攝照片時(shí)，恰好把從房檐落下的一個(gè)石子拍攝在照片中，石子可看成質(zhì)點(diǎn)。形成如圖所示畫面。畫面中的一條線就是石子運(yùn)動(dòng)痕跡。痕跡長為0.5 cm，已知曝光時(shí)間0.01 s，實(shí)際長度為120 cm的窗戶在照片中長度為3.0 cm。請估算石子是從距窗戶頂端多高的地方落下來的()AA.20 m B.30 m C.2 m D.4 m5

19、.(2021廣東汕頭月考)某科技館中有一個(gè)展品，該展品放在較暗處，有一個(gè)不斷均勻滴水的水龍頭(剛滴出的水滴速度為零)在平行光源的照射下，可以觀察到一種奇特的現(xiàn)象：只要耐心地緩慢調(diào)節(jié)水滴下落的時(shí)間間隔，在適當(dāng)?shù)那闆r下，看到的水滴好像都靜止在各自固定的位置不動(dòng)(如圖中A、B、C、D所示，圖中數(shù)值的單位是cm)。要想出現(xiàn)這一現(xiàn)象，所用光源應(yīng)滿足的條件是(g取10 m/s2)()BA.普通白熾燈光源即可B.頻閃發(fā)光，間歇時(shí)間約0.14 sC.頻閃發(fā)光，間歇時(shí)間約0.20 sD.頻閃發(fā)光，間歇時(shí)間約1.4s解析普通白熾燈光源發(fā)出的光是持續(xù)的，水滴反射光是持續(xù)的，人看到的水滴是運(yùn)動(dòng)的，不符合要求；而使用頻

20、閃光源，就可保證在閃光時(shí)在A、B、C、D四個(gè)位置上都各有一滴水，而且閃光周期不能太長，利用視覺暫留，可知當(dāng)閃光時(shí)間間隔恰好等于相鄰水滴的時(shí)間間隔時(shí)，水滴好像都靜止在各自固定的位置不動(dòng)，符合要求，故A錯(cuò)誤；設(shè)光源發(fā)光間隔的時(shí)間為T，圖中CB0.3 m，BA0.1 m，根據(jù)逐差法有CBBAgT2，解得T0.14 s，故B正確，C、D錯(cuò)誤。6.(多選)如圖是用頻閃周期為t的相機(jī)拍攝的一張真空中羽毛與蘋果自由下落的局部頻閃照片。關(guān)于提供的信息及相關(guān)數(shù)據(jù)處理，下列說法中正確的是()CD題組三自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度7.關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度g，下列說法正確的是()A.重的物體的g值大B.同一地點(diǎn)，輕重物體的g值一樣大C.g值在地球上任何地方都一樣大D.g值在赤道處大于在北極處解析在同一地點(diǎn)，輕重物體的g值一樣大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；g值隨緯度的升高而增大，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。B8.滴水法測重力加速度的過程是這樣的：讓水龍頭的水