第4節(jié)　自由落體運動 課件

物理第二章勻變速直線運動的研究第4節(jié)自由落體運動[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道自由落體運動的條件、性質(zhì)和特點．(重點)2．掌握自由落體運動的規(guī)律，會通過實驗測定自由落體運動的加速度，知道在地球上不同地方，重力加速度的大小不同．3．了解伽利略研究自由落體運動的過程，領(lǐng)悟他的研究方法．(難點)01必備知識素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)知識點1自由落體運動1．亞里士多德的觀點：物體下落得快慢是由它們的______決定的．2．伽利略的研究(1)歸謬：伽利略從__________________的論斷出發(fā)，通過邏輯推理，否定了他的論斷．(2)猜想：自由落體運動是一種最簡單的變速運動，它的速度應(yīng)該是____________的．重量亞里士多德均勻變化3．自由落體運動(1)定義：物體只在______作用下從靜止開始下落的運動．(2)運動性質(zhì)：初速度為零的____________直線運動．重力勻加速[判一判]1．(1)初速度為0的下落運動就是自由落體運動．(

)(2)只在重力作用下的下落運動就是自由落體運動．(

)(3)空氣中從靜止釋放的鐵球的運動可以近似看作自由落體運動．(

)(4)伽利略研究自然規(guī)律的方法是猜想和假設(shè)，數(shù)學(xué)推理和科學(xué)實驗相結(jié)合的方法．(

)×√×√[想一想](1)一學(xué)生將紙巾卷成筒狀(長約9cm，上半部分可用剪刀剪成絨狀)，手握紙筒放手后另一學(xué)生接??；再同樣地將相同長度的糖罐放手后，讓另一學(xué)生接?。ㄟ^實驗發(fā)現(xiàn)，為什么能夠輕松接住紙巾，而很難接住糖罐？你認(rèn)為影響物體下落快慢的因素有哪些？(2)邏輯的力量，亞里士多德的困境，整體的速度是多少呢？提示：(1)根本原因是紙巾下落時受到的空氣阻力大，下落得慢；影響物體下落快慢的因素有空氣阻力和當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?2)伽利略利用邏輯推理的方法對亞里士多德的論斷進(jìn)行了推斷，得出了相互矛盾的結(jié)論，使亞里士多德的理論陷入了困境．伽利略對落體現(xiàn)象提出了一種新的觀點：重物與輕物下落得同樣快．知識點2自由落體加速度1．定義：在同一地點，一切物體自由下落的加速度都______，這個加速度叫作自由落體加速度，也叫作__________________，通常用g表示．2．方向：總是____________．3．大?。涸诘厍虮砻娌煌牡胤?，g的大小一般是不同的．一般的計算中，g取

____________，近似計算時，g取____________．相同重力加速度豎直向下9.8

m/s210

m/s2[判一判]2．(1)物體越重，重力加速度越大，下落得越快．(

)(2)重力加速度g是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，通常計算中g(shù)取9.8m/s2.(

)(3)在地球上不同的地方，g的大小不同，但它們相差不是很大．(

)(4)在地球上同一地點同一高度，重的物體重力加速度大．(

)(5)在地球上的同一地方，離地面高度越大，重力加速度g越小．(

)×√××√gt2gh[判一判]3．(1)勻變速直線運動的所有規(guī)律對自由落體運動都適用．(

)(2)做自由落體運動的物體的速度與時間成正比．(

)√√1．(對自由落體運動的理解)關(guān)于自由落體運動，下列說法正確的是(

)A．物體豎直向下的運動就是自由落體運動B．加速度等于重力加速度的運動就是自由落體運動C．在自由落體運動過程中，不同質(zhì)量的物體運動規(guī)律相同D．物體做自由落體運動位移與時間成反比√2．(對自由落體運動的理解)甲球的質(zhì)量是乙球質(zhì)量的5倍，兩球從同一高度同時自由落下，下列說法正確的是(

)A．甲、乙都做自由落體運動，所以都不受任何外力作用B．甲、乙從同一高度自由落下，所以兩球同時落地C．甲球質(zhì)量大，所以甲的加速度比乙的加速度大D．甲球質(zhì)量大，所以甲落到地面的速度也大√3．(物理學(xué)史)在物理學(xué)發(fā)展的過程中，許多物理學(xué)家的科學(xué)研究推動了人類文明的進(jìn)程．在對以下幾位物理學(xué)家所做科學(xué)貢獻(xiàn)的敘述中或者研究方法中，正確的說法是(

)A．在對自由落體運動的研究中，伽利略猜想運動速度與下落時間成正比，并直接用實驗進(jìn)行了驗證B．偉大的物理學(xué)家牛頓最先建立了速度、加速度等概念，并創(chuàng)造了一套科學(xué)研究方法C．在推導(dǎo)勻變速直線運動位移公式時，把整個運動過程劃分成很多小段，每一小段近似看成勻速直線運動，然后把各小段的位移相加，物理學(xué)中把這種研究方法叫作“微元法”D．亞里士多德認(rèn)為兩個物體從同一高度自由落下，重物體與輕物體下落一樣快√解析：伽利略猜想自由落體的運動速度與下落時間成正比，并未直接進(jìn)行驗證，而是驗證了位移與時間的平方成正比，故A錯誤；伽利略是偉大的物理學(xué)家，他最先建立了速度、加速度等概念，并創(chuàng)造了一套科學(xué)研究方法，故B錯誤；在推導(dǎo)勻變速直線運動位移公式時，把整個運動過程劃分成很多小段，每一小段近似看成勻速直線運動，然后把各小段的位移相加，物理學(xué)中把這種研究方法叫作“微元法”，故C正確；伽利略認(rèn)為兩個從同一高度自由落下的物體，重物體與輕物體下落一樣快，故D錯誤．4．(自由落體運動規(guī)律的應(yīng)用)(多選)在足球比賽開始之前，裁判員都會把雙方球隊的隊長叫到一起，然后利用擲硬幣的方法讓雙方球隊的隊長來挑選一側(cè)的場地．若硬幣從離地面高為h＝1.8m的空中自由下落，不計空氣阻力，重力加速度g取10m/s2.下列說法正確的是(

)A．硬幣落地時的速度大小為6m/sB．硬幣在下落過程中的平均速度大小為6m/sC．硬幣在最后0.1s內(nèi)下落的位移大小為0.55mD．硬幣在最后0.1s內(nèi)下落的位移大小為0.25m√√探究一自由落體運動的理解和應(yīng)用【情景導(dǎo)入】1.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．(1)為什么物體下落快慢相同？(2)空氣中的落體運動在什么條件下可看作自由落體運動？2．自由落體運動的運動性質(zhì)是什么？根據(jù)你的猜測，如何用x－t圖像、v－t圖像表達(dá)自由落體運動？提示：1.(1)因為沒有空氣阻力(2)空氣的阻力作用可以忽略2．自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動．其

x－t圖像和v－t圖像如圖所示．1．自由落體運動的實質(zhì)自由落體運動是初速度v0＝0，加速度a＝g的勻加速直線運動，它只是勻變速直線運動的特例．2．自由落體加速度——重力加速度產(chǎn)生原因由于地球上的物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的大小與物體質(zhì)量無關(guān)，與所處地球上的位置及距地面的高度有關(guān)，在一般的計算中，可以取g＝9.8m/s2或g＝10m/s2大小與緯度關(guān)系在地球表面上，重力加速度隨緯度的增加而增大，在赤道處重力加速度最小，在兩極處重力加速度最大，但差別很小與高度關(guān)系在地面上的同一地點，隨高度的增加，重力加速度減小，在一般的高度內(nèi)，可認(rèn)為重力加速度的大小不變方向豎直向下．由于地球是一個球體，所以各處的重力加速度的方向是不同的3.勻變速直線運動與自由落體運動的規(guī)律比較【例1】近年來多次發(fā)生高空墜物造成人員傷亡的事件，于是就有人做了一個實驗：在高為80m的樓房陽臺上，自由釋放一顆質(zhì)量為50g的石子，問：(空氣阻力不計，g取10m/s2)(1)石子經(jīng)過多少時間落到地面？(2)石子落地的速度是多大？(3)石子最后1s內(nèi)運動的位移大小是多少？【例2】雨后，屋檐還在不斷滴著水滴，如圖所示．小紅認(rèn)真觀察后發(fā)現(xiàn)，這些水滴都是在質(zhì)量積累到足夠大時才由靜止開始下落．她測得，屋檐到窗臺的距離H＝3.2m，窗戶的高度為h＝1.4m．如果g取10m/s2，試計算：(1)水滴下落到達(dá)窗臺時的速度大??；(2)水滴經(jīng)過窗戶的時間．[針對訓(xùn)練1]

(2022·甘肅秦安一中期中)從離地面405m的空中自由下落一個小球，不計空氣阻力，g取10m/s2.求：(1)小球落到地面所用的時間；(2)小球落地瞬間的速度大?。骄慷嶒灒貉芯孔杂陕潴w運動的規(guī)律

1．實驗儀器——打點計時器(1)按如圖所示連接好實驗裝置，讓重錘做自由落體運動，與重錘相連的紙帶上便會被打點計時器打出一系列點跡．(2)對紙帶上計數(shù)點間的距離h進(jìn)行測量，利用hn－h(huán)n－1＝gT2求出重力加速度的大?。?．實驗步驟(1)把打點計時器豎直固定在鐵架臺上，連接好電源．(2)把紙帶穿過兩個限位孔，下端通過鐵夾將重錘和紙帶連接起來，讓重錘靠近打點計時器．(3)用手捏住紙帶上端，把紙帶拉成豎直狀態(tài)，先接通電源，再松開紙帶讓重錘自由下落，打點計時器在紙帶上打下一系列的點．(4)重復(fù)幾次，選取一條點跡清晰的紙帶分析．(2)v－t圖像法根據(jù)紙帶，求出各時刻的瞬時速度，作出v－t圖像，求出該v－t圖像的斜率k，則k＝a.這種方法的優(yōu)點是可以舍掉一些偶然誤差較大的測量值，有效地減少偶然誤差．4．注意事項(1)應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重錘．增大重錘的重力可使阻力的影響相對減?。?2)打點計時器應(yīng)豎直放置，以減小阻力．(3)重錘應(yīng)從靠近打點計時器處釋放，要先接通打點計時器的電源，再釋放紙帶．【例3】下圖中甲、乙兩圖都是使用電磁打點計時器測量重力加速度g的裝置示意圖，已知該打點計時器的打點頻率為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驗步驟進(jìn)行實驗打出的一條紙帶，其中打出的第一個點標(biāo)為1，后面依次打下的一系列點跡分別標(biāo)為2、3、4、5、…經(jīng)測量，第15至第17點間的距離為11.70cm第1至第16點間距離為43.88cm，則打下第16個點時，重錘下落的速度大小為________m/s，測出的重力加速度g＝________m/s2.(要求保留3位有效數(shù)字)[針對訓(xùn)練2]某同學(xué)在暗室中用如圖甲所示的裝置做“研究水滴的自由落體運動和測定重力加速度”的實驗．實驗器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一把有熒光刻度的刻度尺、頻閃儀．具體實驗步驟如下：①在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，使水滴以一定的頻率一滴滴地落下．②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，當(dāng)頻閃儀閃光頻率等于水滴滴落的頻率時，看到空間有一串仿佛固定不動的水滴．③用豎直放置的刻度尺測得各個水滴所對應(yīng)的刻度．④采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理．(2)滴水法①如圖，讓水滴自水龍頭滴下，在水龍頭正下方放一個盤，調(diào)節(jié)水龍頭，讓水一滴一滴地滴下，并調(diào)節(jié)到使第一滴水碰到盤的瞬間，第二滴水正好從水龍頭口開始下落，并且能依次持續(xù)下去；探究三豎直上拋運動的規(guī)律及應(yīng)用定義物體具有豎直向上的初速度，只在重力作用下的運動運動性質(zhì)先做豎直向上的勻減速運動，上升到最高點后，又開始做自由落體運動，整個過程中加速度始終為g重要特性作出豎直上拋運動的過程圖，如圖所示，結(jié)合圖像分析，可知(1)對稱性①時間對稱性：對同一段距離，上升過程和下降過程時間相等，tAB＝tBA，tO

C＝tC

O；②速度對稱性：上升過程和下降過程通過同一點時速度大小相等，方向相反.(2)多解性通過某一點對應(yīng)兩個時刻，即：物體可能處于上升階段，也可能處于下降階段【例4】氣球下懸掛一重物，以v0＝10m/s勻速上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)離地面h＝17