2.5自由落體運動課件高一上學期物理

第2章勻變速直線運動第5節(jié)自由落體運動用一把刻度尺就可以粗略測量你的反應時間，你相信嗎？如圖2-23所示，從發(fā)現(xiàn)同學開始釋放刻度尺，到你迅速反應抓住刻度尺，這段時間便是你的反應時間。由你抓住尺子的位置，可計算出你的反應時間。試一試看看你的反應有多快。為什么通過刻度尺下落的距離就能算出你的反應時間?學習了自由落體運動的規(guī)律，你就知道答案了。自由落體運動的特點在日常生活中，我們時常能看見落體運動，如屋檐滴水、果實下落等。那么，不同物體下落的快慢與哪些因素有關?其下落規(guī)律是否相同?實驗與探究羽毛和硬幣下落得一樣快嗎如圖2-24所示，將羽毛與硬幣放入有空氣的玻璃管，將彼璃管倒立過來，觀察羽毛和硬幣下落的快慢。觀察結果是_____________________________________.抽去披璃管內的部分空氣，再將玻璃管倒立過來，觀察羽毛和硬幣下落的快慢。觀察結果是____________________________________.繼續(xù)抽去玻璃管內的空氣，使其逐漸接近真空，再觀察羽毛和硬幣下落的快慢。觀察結果是_______________根據(jù)這個實驗，你得到的結論是_______________由實驗可知，當玻璃管內有空氣時，同時釋放羽毛和硬幣，因受空氣阻力的影響，羽毛比硬幣下落慢;當玻璃管內接近真空時，羽毛與硬幣幾乎以相同的速度下落，且?guī)缀跬瑫r到達玻璃管的底端?？梢?，在忽略空氣阻力的情況下，盡管羽毛與硬幣的質量不同，但下落的快慢相同.在物理學中，將物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動稱為自由落體運動(free-fallotion)那么，自由落體運動有什么規(guī)律呢?我們依然可用打點計時器或頻閃照相進行探究。圖2-25為小球做自由落體運動的頻閃照片，從頻閃照片中可知小球在自由落體運動過程中的時間和位移信息，然后通過進一步計算分析可知自由落體運動實質上是一種勻加速直線運動。實際上，物體下落過程中總會受到除重力外的其他因素(如空氣阻力)的影響。不過，當其他因素的影響可忽略時，仍可將這些物體的下落視為自由落體運動。方法啟示進行科學探究時，應學會透過現(xiàn)象看本質。日常生活經驗有時會影響我們的正確判斷。例如，對于羽毛和硬幣(只受重力作用)的下落情形，如果不利用真空實驗裝置進行驗證，我們就可能會根據(jù)日常生活經驗得出錯誤的結論。圖2-26為跳傘者在下降過程中速度變化示意圖。根據(jù)示意圖，跳傘者下降的全過程可看成自由落體運動嗎?為什么?跳傘者在下降過程的不同階段近似做什么運動?請和同學討論并交流著法。(紅色箭頭表示物體受力)自由落體運動的加速度科學研究表明，物體自由下落時具有的加速度源于物體所受的重力作用，稱為重力加速度，常用字母g表示。地球上重力加速度的方向總是豎直向下，不同地點的重力加速度大小有差異。一般情況下，取g=9.8m/s粗略計算時可取g=10m/s2既然自由落體運動是一種初速度為0的勻加速直線運動，那么在分析自由落體運動的規(guī)律時，只需將前面學過的勻變速直線運動公式中的a改為g，同時取V0=0，這樣自由落體運動的位移公式可寫為速度公式可寫為v=gt根據(jù)自由落體運動的規(guī)律，利用前面測反應時間的小實驗，你能夠計算出自己的反應時間嗎?科學書屋某些地點的重力加速度表2-3展示了某些地點的重力加速度大小。從表中可以看出，物體所處地點的緯度越高，重力加速度值越大;緯度越低，重力加速度值越小。自由落體運動規(guī)律探索回眸在做探究羽毛和硬幣下落得是否一樣快的實驗之前，當看見重物比輕物下落得更快時，你是否會認為物體自由下落的速度與物體的質量有關?若真得出這樣的結論，請不要氣餒，因為你的結論與古希臘哲學家亞里士多德的結論是相似的，都受到了日常生活經驗的影響。歷史上，關于自由落體運動規(guī)律的探索還留下了一些故事?；仡櫄v史，對我們了解科學家的探究方法、學習他們的科學精神是非常有益的。亞里士多德認為，重物比輕物下落得快。伽利略在1638年出版的《關于兩門新科學的對話》中指出，如果重物比輕物下落得快，那么把重物和輕物拴在一起，重物會被輕物拖著而使下落速度減慢，輕物則會被重物拖著而使下落速度加快，它們的共同速度應介于兩個物體單獨下落的速度之間。但是，從另一個角度看，重物和輕物拴在一起，總質量增加了，那么對應的下落速度應比單個重物快。伽利略從亞里士多德的理論出發(fā)，得出兩個相互矛盾的推論。伽利略認為，物體下落快慢的差異與空氣阻力有關，在忽略空氣阻力的情況下，所有物體的下落都一樣快。落體運動遵循怎樣的規(guī)律?在伽利略之前有人進行過探討，提出了一些不同的看法。與眾不同的是，伽利略用實驗來驗證自己的猜想。他首先提出自由落體運動是一種最簡單的變速運動(即勻變速直線運動的猜想。怎樣證實這個猜想呢?伽利略認為，當物體從靜止開始運動時，只要物體的位移與所用時間的平方成正比，就可判定這個物體做勻變速直線運動。但在伽利略那個時代，要直接測量物體自由下落的時間非常困難，因為物體下落得太快。為使物體運動速度盡量放慢，運動時間盡量延長，伽利略提出了新的實驗方法:從直接研究自由落體運動轉向研究物體在斜面上的運動，然后進行輯推理，巧妙克服了測量上的困難課堂練習1.如圖所示，漫畫中的人用石塊來估測水井的深度。你認為有道理嗎?為什么?2.伽利略為了研究自由落體運動的規(guī)律，將落體實驗轉化為著名的“斜面實驗”為什么要采用這樣的研究方法?“斜面實驗”得到的結論是什么?由此又是如何得到落體運動的規(guī)律的呢?請作出說明。3.高空墜物常會造成極大的危害。某高模住戶，有一花盤從距地面20m處自由落下。取重力加速度g=10m/s2，不計空氣阻力，花盤經過多長時間落到地面?到達地面時的速度有多大?請根據(jù)計算結果，查找相關資料，討論高空墜物的危害并提出防止高空墜物的建議。4.某物理興趣小組根據(jù)伽利略貓述的方法,設計了如圖所示的實驗裝置，探究物體沿斜面下滑的運動規(guī)律。實驗方最:讓滑塊從不同高度由靜止沿斜面下滑，釋放滑塊時打開閥門，使水箱中的水流入量筒。當滑塊碰到擋板時關閉閥門，測量此時滑塊運動的距離5和量筒中水的體積V。在水流基本均勻的情況下，滑塊運動的時間越長，量簡中的水就越多。(1)水的________________可反映滑塊運動的____________________________.(2)根據(jù)初速度為0的勻速直線運動______________與______________比值不變的規(guī)律對實驗數(shù)據(jù)進行處理和分析，可判斷滑塊沿斜面下滑的運動是否為勻變速直線運動。(3)下表為該實驗小組測得的實驗數(shù)據(jù)，請將計算結果填入表格。你的結論是___________