2.4自由落體運(yùn)動(dòng)課件2023-2024學(xué)年高中物理新人教版必修第一冊(cè)師說

4．自由落體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)學(xué)·掌握必備知識(shí)共研·突破關(guān)鍵能力精煉·落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)核心素養(yǎng)定位物理觀念(1)了解亞里士多德關(guān)于物體下落運(yùn)動(dòng)的主要觀點(diǎn)．(2)知道物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件．(3)了解重力加速度的概念，掌握其大小、方向，知道地球上不同地點(diǎn)的重力加速度可能會(huì)不同．科學(xué)思維(1)理解重力加速度的特點(diǎn)．(2)理解自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用．科學(xué)探究(1)了解伽利略通過邏輯推理與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法研究自由落體運(yùn)動(dòng)．(2)通過實(shí)驗(yàn)探究自由落體運(yùn)動(dòng)，經(jīng)歷抽象概括和推理的過程．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任認(rèn)識(shí)伽利略的科學(xué)研究方法對(duì)科學(xué)發(fā)展和人類進(jìn)步中的作用和重大意義．導(dǎo)學(xué)·掌握必備知識(shí)一、自由落體運(yùn)動(dòng)1．定義：物體只在________作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)．

運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)v0＝0

2．物體的下落可看作自由落體運(yùn)動(dòng)的條件：空氣阻力的作用________，可以________.二、自由落體加速度1．定義：在同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的加速度都________，這個(gè)加速度叫作自由落體加速度，也叫作____________，通常用g表示．2．方向：________．3．大小(1)在地球表面，g值隨緯度的增大而逐漸________．(2)一般取值：g＝________或g＝________．重力比較小忽略相同重力加速度豎直向下增大9.8m/s210m/s2三、自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律1．自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為____的____________運(yùn)動(dòng)．2．勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本公式及其推論都________自由落體運(yùn)動(dòng)．3．自由落體運(yùn)動(dòng)的速度、位移與時(shí)間的關(guān)系式：v＝____，x＝________．0勻加速直線適用于gt

【情境思考】在無風(fēng)的雨天，水滴從屋檐無初速度滴落，不計(jì)空氣阻力．(1)水滴做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落的高度與時(shí)間成正比．(

)(2)水滴做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度一定等于9.8m/s2.(

)(3)水滴下落過程中，在1T末、2T末、3T末、…、nT末的瞬時(shí)速度之比為1∶2∶3∶…∶n.(

)××√

自由落體運(yùn)動(dòng)

理想化模型

自由落體運(yùn)動(dòng)忽略了次要因素——空氣阻力，突出了主要因素——重力．

重力加速度的方向重力加速度g的方向是豎直向下的，而不是垂直向下的如下圖所示重力加速度的方向與當(dāng)?shù)刂亓Φ姆较蛳嗤?，是豎直向下的，不能說成垂直向下，也不能說指向地心．(在必修第二冊(cè)第七章會(huì)詳細(xì)講)共研·突破關(guān)鍵能力目標(biāo)一自由落體運(yùn)動(dòng)與自由落體加速度【導(dǎo)思】(1)如圖甲，一個(gè)兩端封閉的玻璃管(也稱牛頓管)，其中一端有一個(gè)開關(guān)，玻璃管可以與外界相通．把質(zhì)量不相同的鐵片和羽毛放到玻璃管中，玻璃管豎直放置，讓鐵片和羽毛從玻璃管上方同時(shí)開始下落，物體下落的情況是怎樣的？(2)如圖乙，把玻璃管里的空氣抽出去，再次觀察物體下落的情況．由此能得出什么結(jié)論？(3)圖甲中鐵片和羽毛下落的快慢不同的原因是什么？提示：(1)鐵片比羽毛下落得快．(2)在真空中，鐵片和羽毛下落得一樣快．結(jié)論：在真空中，輕的物體和重的物體下落得一樣快．(3)空氣阻力對(duì)鐵片與羽毛的影響不同．如果沒有空氣阻力，所有物體下落的快慢都一樣．【歸納】1．自由落體運(yùn)動(dòng)的條件：(1)從靜止開始下落；(2)下落過程中只受重力．2．自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想化的運(yùn)動(dòng)模型，實(shí)際物體在空中下落時(shí)若空氣阻力可以忽略，物體的運(yùn)動(dòng)可看成自由落體運(yùn)動(dòng)．3．自由落體加速度的特點(diǎn)(1)大?。号c所處地球上的位置及距地面的高度有關(guān)．①在地球表面隨緯度的增加而增大，在赤道處最小，在兩極處最大，但差別很?。谠诘孛嫔系耐坏攸c(diǎn)，隨高度的增加而減小，但在一定的高度范圍內(nèi)，可認(rèn)為重力加速度的大小不變．③在一般的計(jì)算中，取g＝9.8m/s2或g＝10m/s2.(2)方向：豎直向下，不一定指向地心．由于地球近似是球體，各處重力加速度的方向并不相同．【典例】例1踢毽子是我國民間的一項(xiàng)體育活動(dòng)，被人們譽(yù)為“生命的蝴蝶”．近年來，踢毽子成為全民健身活動(dòng)之一．毽子由羽毛和“銅錢”組成，在下落時(shí)總是“銅錢”在下羽毛在上，如圖所示，對(duì)此分析正確的是(

)A．“銅錢”重，所以總是“銅錢”在下羽毛在上B．如果沒有空氣阻力，也總是出現(xiàn)“銅錢”在下羽毛在上的現(xiàn)象C．因?yàn)榭諝庾枇Φ拇嬖?，所以總是“銅錢”在下羽毛在上D．毽子的自由下落是自由落體運(yùn)動(dòng)答案：C解析：A錯(cuò)，C對(duì)：羽毛受到的空氣阻力與自身重力相差不多，對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響很大，而羽毛又和“銅錢”具有相同的運(yùn)動(dòng)情況，故羽毛要受“銅錢”向下的拉力作用，所以毽子下落時(shí)總是“銅錢”在下羽毛在上．“銅錢”重不是根本原因．B錯(cuò)：如果沒有空氣阻力，“銅錢”和羽毛的相對(duì)位置是隨機(jī)的．D錯(cuò)：毽子下落過程中空氣阻力不能忽略，毽子下落過程不是自由落體運(yùn)動(dòng)．例2(多選)關(guān)于重力加速度的下列說法中，正確的是(

)A．重力加速度g是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，通常計(jì)算中g(shù)取9.8m/s2B．在地球上不同的地方，g的大小不同，但它們相差不是很大C．在地球上同一地點(diǎn)，一切物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度g都相同D．在地球上的同一地點(diǎn)，離地面高度越大，重力加速度g越小答案：BCD解析：自由落體加速度的大小和方向均與物體所處的地球表面的位置有關(guān)，重力加速度是矢量，方向豎直向下，與重力的方向相同，在地球表面，不同的地方，g的大小略有不同，但都在9.8m/s2左右，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；在地球表面同一地點(diǎn)，g的值都相同，但隨著高度的增大，g的值逐漸減小，故選項(xiàng)C、D正確．目標(biāo)二自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律【導(dǎo)思】?jī)晌煌瑢W(xué)合作，用刻度尺可測(cè)人的反應(yīng)時(shí)間：如圖甲所示，男同學(xué)捏住刻度尺的上端，女同學(xué)在刻度尺的下部做握刻度尺的準(zhǔn)備(但不與刻度尺接觸)，當(dāng)看到男同學(xué)放開手時(shí)，女同學(xué)立即握住刻度尺，若女同學(xué)做握刻度尺準(zhǔn)備時(shí)手指位置和握住刻度尺的位置如圖乙所示，計(jì)算女同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間為多少？(g取10m/s2)

答案：BC

答案：C

目標(biāo)三自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究【歸納】實(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、帶夾子的鐵架臺(tái)、幾個(gè)質(zhì)量不同的重物、夾子、低壓交流電源、毫米刻度尺等．1．實(shí)驗(yàn)步驟(1)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，連接好電源．(如圖所示)(2)把紙帶穿過兩個(gè)限位孔，下端通過鐵夾將重物和紙帶連接起來，讓重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．(3)用手捏住紙帶上端，把紙帶拉成豎直狀態(tài)，先接通電源，再松開紙帶讓重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)．(4)重復(fù)幾次，選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶分析．

3．注意事項(xiàng)(1)對(duì)重物的要求是：密度大、體積小(如鐵球)．

空氣阻力可忽略(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定，整個(gè)裝置不易擺動(dòng)．

減小紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的阻力(3)開始，重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先通電后釋放重物．

打出足夠多的點(diǎn)(4)盡量讓紙帶保持豎直狀態(tài)，重物離地高度適當(dāng)．【典例】例5如圖所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物拖著紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測(cè)定重力加速度．(1)所需器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物，此外還需________(填字母序號(hào))中的器材．A．直流電源、天平及砝碼B．直流電源、毫米刻度尺C．交流電源、天平及砝碼D．交流電源、毫米刻度尺(2)通過作圖的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度．為使所作圖線的斜率等于重力加速度，除作v-t圖像，還可作________圖像，其縱軸表示的是__________________________，橫軸表示的是______________．D

重物下落速度平方的二分之一重物下落的高度

例6圖中甲、乙兩圖都是使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)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50Hz.(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(cè)量，第15至第17點(diǎn)間的距離為11.70cm，第1至第16點(diǎn)間距離為43.88cm，則打下第16個(gè)點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度大小為________m/s，測(cè)出的重力加速度值為g＝________m/s2.(要求保留三位有效數(shù)字)甲2.939.78

精煉·落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)1.下列各圖中，以豎直向上為正方向，其中表示物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的是(

)答案：B解析：v的方向向下，為負(fù)，且v∝t，易知B正確．2．如圖所示，某學(xué)習(xí)小組利用直尺估測(cè)反應(yīng)時(shí)間：甲同學(xué)捏住直尺上端，使直尺保持豎直，直尺零刻度線位于乙同學(xué)的兩指之間．當(dāng)乙看見甲放開直尺時(shí)，立即用手指捏住直尺，根據(jù)乙手指所在位置計(jì)算反應(yīng)時(shí)間．為簡(jiǎn)化計(jì)算，某同學(xué)將直尺刻度進(jìn)行了改進(jìn)，以相等時(shí)間間隔在直尺的反面標(biāo)記反應(yīng)時(shí)間的刻度線，制作了“反應(yīng)時(shí)間測(cè)量?jī)x”，下列四幅圖中刻度線標(biāo)度正確的是(

)答案：B

3．從高空懸停的直升飛機(jī)先后跳下甲、乙兩名極限跳傘運(yùn)動(dòng)員，在打開降落傘之前，他們的運(yùn)動(dòng)可視為自由落體．則二者在做自由落體的過程中，若先跳下的甲向上觀察，他將看到比自己后跳下的乙(

)A．與自己的距離始終保持不變，即乙相對(duì)于自己靜止B．與自己的距離不斷增大，即乙相對(duì)自己向上勻速運(yùn)動(dòng)C．與自己的距離不斷增大，即乙相對(duì)自己向上勻加速運(yùn)動(dòng)D．與自己的距離不斷減小，即乙相對(duì)自己向下勻速運(yùn)動(dòng)答案：B

4．如圖所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物拖著紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測(cè)定重力加速度．通過作圖的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度．為了求出重力加速度，我們可作v-t圖像，如圖所示，圖像剛好經(jīng)過A(0.04，0.40)和B(0.16，1.58)這兩個(gè)點(diǎn)，利用你學(xué)過知識(shí)可求出重力加速度g＝________；除作v-t圖像外，我們還可作v2-h圖像，如圖所示圖像剛好過C(0.05，0.96)和D(0.20，3.84)這兩個(gè)點(diǎn)，