人教版高中物理必修一 （自由落體運(yùn)動(dòng)）勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究 課件

第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究2.4

自由落體運(yùn)動(dòng)

目錄一、上節(jié)回溯三、小結(jié)四、練習(xí)二、知識(shí)講解一、上節(jié)回溯

生活中“落體”運(yùn)動(dòng)還是很常見的，秋天樹葉飄落，蘋果成熟落地等等，那么輕重不同的物體哪個(gè)下落的快？什么因素影響物體下落的快慢？問題引入二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)兩千多年前，古希臘學(xué)者亞里士多德，通過平常觀察到的事實(shí)，例如一塊石頭比一片樹葉下落得快些，認(rèn)為物體下落的快慢與它的輕重有關(guān)。歷史上對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究重的快！亞里士多德(Aristotle，前384—322)二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)亞里士多德的理論在之后的兩千年左右的時(shí)間都被奉為經(jīng)典，直到后來，伽利略通過邏輯推理指出了亞里士多德的錯(cuò)誤，最后通過實(shí)驗(yàn)證明重物與輕物下落得同樣快。歷史上對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究大于442介于2和4之間伽利略（1564-1642）如果越重的物體下落越快矛盾二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)思考重的物體一定比輕的物體下落更快嗎？你能否利用桌上的器材探究這一問題？猜想：重的物體下落更快？重、輕物體下落一樣快？輕的物體下落更快？質(zhì)量對(duì)物體下落快慢有何影響？二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)做一做實(shí)驗(yàn)一:一張紙片、一個(gè)硬幣，從同一高度下落重的物體下落快實(shí)驗(yàn)二:兩張一樣的紙，一張卷成團(tuán)，從同一高度下落輕重一樣，體積小的物體下落快二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)做一做實(shí)驗(yàn)三:兩張紙疊在一起，第三張卷成團(tuán)，從同一高度下落體積小時(shí)，輕的物體可能下落快二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)輕物和重物都有可能下落得快，那么到底是什么因素造成了這種結(jié)果呢？如果沒有這個(gè)因素的影響，輕重不同的物體誰會(huì)下落得更快呢？思考空氣阻力二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)通過上面的實(shí)驗(yàn)可以看出：物體下落的快慢與質(zhì)量無關(guān)，下落得快慢不同是空氣阻力造成的。自由落體運(yùn)動(dòng)G鉛球f鉛球G羽毛f羽毛二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)定義：物體只在重力的作用下由靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)，叫作自由落體運(yùn)動(dòng)；條件：只受重力，初速度為零；理想模型：自由落體運(yùn)動(dòng)只有在真空中才能發(fā)生。實(shí)際生活中，當(dāng)空氣阻力的作用比較小的情況下，我們可以把物體的下落近似看作自由落體運(yùn)動(dòng)。自由落體運(yùn)動(dòng)二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究通過牛頓管實(shí)驗(yàn)，我們可以看到物體下落的速度越來越快，那么自由落體運(yùn)動(dòng)是什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)呢？猜想：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：若是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)則應(yīng)滿足：規(guī)律一：初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的平方成正比。規(guī)律二：任意相鄰相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差是一個(gè)常數(shù)，即：xN－xN-1＝aT2二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究實(shí)驗(yàn)裝置（三種方案進(jìn)行選擇）1．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或者電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，分析紙帶2．頻閃儀，分析頻閃照片3．自由落體測定儀加上傳感器，直接給出速度值二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)探究自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：記錄自由落體運(yùn)動(dòng)的軌跡實(shí)驗(yàn)器材：電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重錘、紙帶實(shí)驗(yàn)步驟：1．裝好電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；2．將紙帶一端穿過電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，另一端

夾在重錘中，同時(shí)將紙帶拉至最高點(diǎn)；3．兩人配合，先打開電源，再釋放紙帶；4．立刻關(guān)閉電源。二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究

運(yùn)動(dòng)時(shí)間t/s運(yùn)動(dòng)位移x/cmx/t2的數(shù)值x/t2的單位0—10.020.19475cm/s20—20.040.77481cm/s20—30.061.76489cm/s20—40.083.12488cm/s20—50.104.85485cm/s2二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究利用公式：xN－xN-1＝aT2，計(jì)算分析紙帶，即：xN－xN-1＝常量二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究結(jié)論：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究拓展：除了利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng)，還可以利用頻閃儀或光柵傳感器等更加精準(zhǔn)測量物體自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)例下列說法正確的是（）物體從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)叫作自由落體運(yùn)動(dòng)物體只受重力作用下的運(yùn)動(dòng)叫作自由落體運(yùn)動(dòng)物體只在重力的作用下，從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)叫作自由落體運(yùn)動(dòng)郭晶晶從3米跳板上跳下入水的過程可以看成自由落體運(yùn)動(dòng)C二、知識(shí)講解——自由落體運(yùn)動(dòng)重力加速度通過上面的實(shí)驗(yàn)，我們不僅可以研究自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，還可以測量出自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度。定義：物體只在重力作用下的加速度，叫作自由落體加速度，也叫作重力加速度，用符號(hào)g表示。方向：豎直向下大?。簶?biāo)準(zhǔn)值，g＝9.80665m/s2二、知識(shí)講解——自由落體加速度不同地點(diǎn)的重力加速度在同一地點(diǎn)，一切物體的重力加速度都相同，但是在地球表面不同的地方，重力加速度的大小一般是不同的。地點(diǎn)緯度g（m/s2）赤道0°9.780廣州23°06'9.788武漢30°33'9.794上海31°12'9.794東京35°43'9.798北京39°56'9.801紐約40°40'9.803北極90°9.832同一地點(diǎn)，任何做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體g都相等；不同地點(diǎn)，g隨緯度增加而增加；在月球上的g約為地球上g的六分之一；一般情況下，g取9.8m/s2，或者取10m/s2，具體看題目要求。二、知識(shí)講解——自由落體加速度自由落體運(yùn)動(dòng)與勻加速直線運(yùn)動(dòng)的對(duì)比勻變速直線運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)v＝v0＋atv＝gtv2－v02＝2axv2＝2gx二、知識(shí)講解——自由落體加速度例2（2021年山東濟(jì)寧鄒城高一上期中）物體從高h(yuǎn)處自由下落，它落地前1s內(nèi)共下落45m，g＝10m/s2，下列說法中正確的是（）落地前2s內(nèi)共下落80m物體落地時(shí)的速度為40m/s下落后第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)，每段位移之比為1:2:3物體下落的時(shí)間是3sA二、知識(shí)講解——自由落體加速度科學(xué)漫步伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究伽利略在做銅球沿斜面運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)二、知識(shí)講解——自由落體加速度科學(xué)漫步問題1：伽利略如何用邏輯推理揭示亞里士多德觀點(diǎn)的矛盾？問題2：為何猜想自由落體速度v∝t和v∝x兩種可能，為何判斷v∝x不正確？問題3：為何檢驗(yàn)v∝t，即是檢驗(yàn)x∝t2?

問題4：如何設(shè)計(jì)可行實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)x∝t2?問題5：如何由斜面實(shí)驗(yàn)的結(jié)論外推到落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律？閱讀課本P48頁材料思考：二、知識(shí)講解——自由落體加速度STSE從伽利略的一生看科學(xué)與社會(huì)伽利略制作了天文望遠(yuǎn)鏡二、知識(shí)講解——自由落體加速度1．自由落體運(yùn)動(dòng)2．自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律3．重力加速度三、小結(jié)四、練習(xí)

1．為了測出井口到水面的距離，讓一個(gè)小石塊從井口自由落下，經(jīng)過2.5s后聽到石塊擊水的聲音，估算井口到水面的距離?？紤]到聲音在空氣中傳播需要一定的時(shí)間，估算結(jié)果是偏大還是偏小，g取10m/s2

。

2．從某磚墻前的高處使一個(gè)石子自由落下，拍攝石子在空中的照片如圖。由于石子的運(yùn)動(dòng)，它在照片上留下了一條模糊的徑跡。已知每塊磚的平均厚度為6cm，拍攝到的石子位置A

距石子起落點(diǎn)的豎直距離約2m，請(qǐng)估算相機(jī)的曝光時(shí)間。四、練習(xí)

3．一個(gè)小球從塔頂自由下落，最后1s內(nèi)落下的距離是塔高的9/25（1）求塔高?（g＝10m/s2）（2）求第2s內(nèi)小球的位移？四、練習(xí)

3．一個(gè)小球從塔頂自由下落，最后1s內(nèi)落下的距離是塔高的9/25（1）求塔高?（g＝10m/s2）（2）求第2s內(nèi)小球的位移？四、練習(xí)A4．（2021廣東省揭陽揭東高一期中）以豎直向下為正方向，下列各圖中表示物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的是（）A．B．C．D．vtvtxtxt四、練習(xí)5．（2021浙江浙南名校聯(lián)盟高一上期中）一名宇航員在某星球上完成自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，讓一個(gè)質(zhì)量為2kg的小球從一定的高度自由下落，測得在第5s內(nèi)的位移是18m，則

（）小球在2s末的速度是8m/s小球在第5s內(nèi)的平均速度是3.6m/s小球在第2s內(nèi)的位移