粵教版高中物理必修第一冊(cè)第二章第四節(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)課件

第四節(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)1．通過(guò)對(duì)物體下落快慢因素的探究，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究意識(shí)．2．知道物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件，知道自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．3．掌握自由落體運(yùn)動(dòng)加速度的大小、方向，理解影響重力加速度的因素．4．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并能解決相關(guān)實(shí)際問(wèn)題．學(xué)習(xí)任務(wù)必備知識(shí)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備知識(shí)點(diǎn)一影響物體下落快慢的因素1．亞里士多德觀點(diǎn)：重的物體下落__，輕的物體下落__，并斷言物體下落快慢由它們的____決定．2．伽利略觀點(diǎn)：重的物體不會(huì)比輕的物體下落得__．3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體下落快慢與物體的輕重__關(guān)．提醒

沒(méi)有空氣阻力時(shí)，輕重不同的物體只受重力作用，下落的快慢相同．

快慢重量快無(wú)體驗(yàn)

1．(1)亞里士多德認(rèn)為物體下落的快慢與物體的輕重?zé)o關(guān)． (

)(2)牛頓管實(shí)驗(yàn)說(shuō)明沒(méi)有空氣阻力時(shí)，鐵塊和羽毛下落快慢相同． (

)(3)石頭下落比樹葉快，是因?yàn)闃淙~受到空氣阻力，而石頭沒(méi)有受到空氣阻力． (

)×√×知識(shí)點(diǎn)二自由落體運(yùn)動(dòng)及規(guī)律1．定義：物體________作用下從____開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)．2．重力加速度：在同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的加速度都____，方向總是__________，這個(gè)加速度叫作自由落體加速度，也叫重力加速度．在地球不同的緯度，g的大小是______．通常的計(jì)算可以把g取作________，粗略計(jì)算可以取作_________．3．自由落體運(yùn)動(dòng)的速度公式：vt＝__．4．自由落體運(yùn)動(dòng)的位移公式：s＝_______．只在重力靜止相同豎直向下的不同的9.8m/s210m/s2gt

體驗(yàn)

2．(1)自由落體運(yùn)動(dòng)是豎直向下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)． (

)(2)自由落體加速度的方向都是豎直向下的． (

)(3)重力加速度在任何地點(diǎn)都是9.8m/s2． (

)×√√關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成從發(fā)現(xiàn)情況到采取相應(yīng)行動(dòng)經(jīng)過(guò)的時(shí)間叫反應(yīng)時(shí)間．兩位同學(xué)合作，用刻度尺可以測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間：如圖(1)所示，甲捏住尺的上端，乙在尺的下部做握尺的準(zhǔn)備(但不與尺接觸)，當(dāng)看到甲放開(kāi)手時(shí)，乙立即握住尺，若乙做握尺準(zhǔn)備時(shí)，手指位置如圖(2)所示，而握住尺的位置如圖(3)所示．請(qǐng)?zhí)骄浚?1)要測(cè)乙同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間應(yīng)測(cè)量出什么量？(2)應(yīng)用哪個(gè)公式來(lái)計(jì)算，乙同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間約為多少？

考點(diǎn)1影響物體下落快慢的因素1．兩個(gè)截然相反的結(jié)論伽利略指出：根據(jù)亞里士多德的論斷，一塊大石頭的下落速度要比一塊小石頭的下落速度大，假定大石頭的下落速度為8v，小石頭的下落速度為4v．由這一觀點(diǎn)出發(fā)，當(dāng)我們把兩塊石頭拴在一起時(shí)，對(duì)于下落快慢就有兩種結(jié)論：結(jié)論一：下落快的會(huì)被下落慢的拖著而減慢，下落慢的會(huì)被下落快的拖下而加快，結(jié)果整個(gè)系統(tǒng)的下落速度應(yīng)該小于8v而大于4v；結(jié)論二：兩塊石頭拴在一起，加起來(lái)比大石頭還要重，其下落的速度比任何一個(gè)物體都要快，速度應(yīng)該大于8v．2．實(shí)驗(yàn)與探究如圖所示是課題研究小組進(jìn)行自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，用頻閃連續(xù)拍照的方法獲得的兩張照片A和B，任選其中的一張回答下列幾個(gè)問(wèn)題：A．質(zhì)量相等的紙片和紙團(tuán)B．體積相等的鉛球和木球圖A現(xiàn)象：從同一高度同時(shí)由靜止釋放的紙團(tuán)和紙片，紙團(tuán)下落得快，先落地．解釋：質(zhì)量相等的紙團(tuán)和紙片，紙片受到的空氣阻力較大，不能忽略，紙片的運(yùn)動(dòng)不是自由落體運(yùn)動(dòng)，而紙團(tuán)受到的空氣阻力較小，可以忽略，可以看成是自由落體運(yùn)動(dòng)．圖B現(xiàn)象：質(zhì)量不等的鉛球和木球，同時(shí)從同一高度由靜止釋放，它們同時(shí)落地．解釋：鉛球和木球受到的空氣阻力都可以忽略，它們的運(yùn)動(dòng)都可以看成是自由落體運(yùn)動(dòng)，所以同時(shí)落地．結(jié)論：物體下落過(guò)程的運(yùn)動(dòng)情況與物體質(zhì)量無(wú)關(guān)．伽利略的觀點(diǎn)正確．【典例1】甲同學(xué)看到乙同學(xué)從10層樓的樓頂同時(shí)由靜止釋放兩個(gè)看上去完全相同的鐵球(一個(gè)為實(shí)心球，一個(gè)為空心球)，結(jié)果甲同學(xué)看到兩球不是同時(shí)落地的．他分析了兩球未能同時(shí)落地的原因，你認(rèn)為他的下列分析正確的是(

)A．兩球在下落過(guò)程中受到的空氣阻力不同，先落地的受空氣阻力小B．兩球在下落過(guò)程中受到的空氣阻力不同，先落地的受空氣阻力大C．兩球下落過(guò)程中受到的空氣阻力相同，先落地的是實(shí)心球，重力遠(yuǎn)大于阻力D．兩球下落過(guò)程中受到的空氣阻力相同，先落地的是空心球，阻力與重力比，差別較小√思路點(diǎn)撥：空氣阻力與重力大小關(guān)系影響下落快慢，重的下落快．

C

[兩球形狀完全相同，在下落過(guò)程中所受空氣阻力近似相同，下落快慢不同的原因是重力不同，故C正確．]規(guī)律方法

物體下落的規(guī)律(1)兩物體在真空中或阻力可以忽略的空氣中下落時(shí)，它們下落得同樣快．(2)兩物體在阻力不能忽略的空氣中下落時(shí)，空氣阻力比其重力更小的物體下落得快．[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．16世紀(jì)末，意大利比薩大學(xué)的年輕學(xué)者伽利略通過(guò)邏輯推理的方法，使亞里士多德統(tǒng)治人們2000多年的理論陷入困難，伽利略的猜想是(

)A．重的物體下落得快

B．輕的物體下落得快C．輕、重兩物體下落得一樣快

D．以上都不是√C

[伽利略認(rèn)為物體在下落運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)情況與物體的質(zhì)量無(wú)關(guān)，故C正確．]

【典例2】從離地面80m的空中自由下落一個(gè)小球，g取10m/s2，求：(1)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間小球落地；落地速度多大？(2)自開(kāi)始下落時(shí)計(jì)時(shí)，在第1s內(nèi)和最后1s內(nèi)的位移．思路點(diǎn)撥：①小球自由下落的總高度為80m．②小球在最后1s內(nèi)的位移為總位移與前(t－1)s內(nèi)的位移之差．

[答案]

(1)4s

40m/s

(2)5m

35m規(guī)律方法

應(yīng)用自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律解題的思路和方法(1)首先將題目中的日常生活信息進(jìn)行加工處理，選擇有用的已知信息，排除干擾因素．(2)在分析信息的基礎(chǔ)之上進(jìn)行科學(xué)的模型抽象，建立物理模型，將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為理想的物理過(guò)程．(3)根據(jù)已知條件和自由落體運(yùn)動(dòng)模型遵循的物理規(guī)律，選擇準(zhǔn)確的物理公式列方程，代入數(shù)值求解．

√√

考點(diǎn)3重力加速度的測(cè)定1．利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)重力加速度(1)按圖示連接好線路，并用手托重物將紙帶拉到最上端．(2)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要使兩限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力．(3)應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物．增大重力可使阻力的影響相對(duì)減?。辉龃竺芏瓤梢詼p小體積，可使空氣阻力減?。?4)先接通電路再放開(kāi)紙帶，打完一條紙帶后立刻斷開(kāi)電源．(5)對(duì)紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離h進(jìn)行測(cè)量，利用hn－h(huán)n－1＝gT

2求出重力加速度．

【典例3】某同學(xué)用如圖所示的裝置測(cè)定重力加速度．(1)電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓為_(kāi)_______V，它使用________(選填“交流”或“直流”)電源，當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí)，它每隔________s打一次點(diǎn)．220交流0.02(2)打出的紙帶如圖所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶的________端應(yīng)和重物相連接(選填“甲”或“乙”)．(3)由紙帶所示數(shù)據(jù)可算出實(shí)驗(yàn)時(shí)的加速度為_(kāi)_______m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．(4)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2，請(qǐng)列出測(cè)量值與當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹涤胁町惖目赡茉颍篲______________________________________________________________________________________．乙9.60空氣阻力的影響、摩擦阻力的影響、數(shù)據(jù)的測(cè)量……

規(guī)律方法

測(cè)量重力加速度問(wèn)題的兩點(diǎn)提醒(1)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出的重力加速度可能比實(shí)際值偏小，因?yàn)橹匚镌趲?dòng)紙帶通過(guò)計(jì)時(shí)器下落時(shí)要受阻力作用．(2)頻閃照相法測(cè)重力加速度實(shí)驗(yàn)中，照片上的距離不是實(shí)際距離，應(yīng)將其還原成小球下落的實(shí)際距離(或照相時(shí)在物體旁放一標(biāo)尺)．[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．某同學(xué)采用手機(jī)的連續(xù)拍攝功能，拍下了小球自由下落的過(guò)程．該同學(xué)找出連續(xù)拍攝的五張清晰照片，合成到同一張圖中打印出來(lái)(如圖所示)，測(cè)得小球各點(diǎn)相鄰位置間的距離為x1、x2、x3、x4，經(jīng)過(guò)測(cè)量知實(shí)際下落距離是圖中距離的k倍，連續(xù)拍攝每張照片間隔為T．(1)小球在位置B時(shí)的速度表達(dá)式vB＝________．(2)充分利用測(cè)量數(shù)據(jù)，寫出小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力加速度表達(dá)式g＝____________________．(3)在測(cè)量小球相鄰位置間距時(shí)由于實(shí)驗(yàn)者讀數(shù)產(chǎn)生的誤差是________(選填“偶然”或“系統(tǒng)”)誤差．

偶然

學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測(cè)243題號(hào)11．(多選)小紅同學(xué)在探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，從生活情境中選出下列四種運(yùn)動(dòng)情況進(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)符合自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律(

)

√√243題號(hào)1AD

[月球上為真空，羽毛和鐵錘下落過(guò)程中只受重力作用，v0＝0，故它們的運(yùn)動(dòng)符合自由落體運(yùn)動(dòng)，A正確；B、C兩項(xiàng)中運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力和水的阻力都不能忽略，故其運(yùn)動(dòng)不符合自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，B、C錯(cuò)誤；D項(xiàng)中瀑布從山澗下落時(shí)空氣阻力可以忽略，v0近似為零，故可看作自由落體運(yùn)動(dòng)，D正確．]23題號(hào)142．下列v-t圖像，能反映自由落體運(yùn)動(dòng)的是(

)√A

B

C

DD

[由于自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以速度v＝gt，D項(xiàng)正確．]23題號(hào)41

√√23題號(hào)41

243題號(hào)1

243題號(hào)1(1)表格中已給出計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度，請(qǐng)計(jì)算出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度并在表格中標(biāo)出來(lái)，同時(shí)作出v-t

圖像．計(jì)數(shù)點(diǎn)ABCDE對(duì)應(yīng)的速度vA＝0.66m/svB＝0.98m/s_______________vD＝1.64m/svE＝1.97m/svC＝1.31m/s見(jiàn)解析圖243題號(hào)1

BC243題號(hào)1

越小越好有關(guān)243題號(hào)1

243題號(hào)1(2)方法A中，取加速度的平均值后，只能用到第一組和最后一組數(shù)據(jù)，不利于減小偶然誤差，故方法A錯(cuò)誤；方法B中，加速度取平均值后，仍能用到所有的數(shù)據(jù)，可減小實(shí)驗(yàn)的偶然誤差，則方法B正確；在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，如果只使用其中兩個(gè)數(shù)據(jù)，由于偶然誤差的存在可能會(huì)造成最后誤差較大，所以我們可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出v-t圖像，考慮到誤差，不可能是所有點(diǎn)都整齊地排成一條直線，連線時(shí)，應(yīng)該盡量使那些不能畫在線上的點(diǎn)均勻地分布在線的兩側(cè)，這樣圖線上會(huì)舍棄誤差較大的點(diǎn)，243題號(hào)1

提示：①只受重力；②從靜止開(kāi)始下落．2．在地球上的不同位置，g一定不同嗎？提示：不一定．3．自由落體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律和速度—位移關(guān)系式分別是什么？

回歸本節(jié)知識(shí)，自我完成以下問(wèn)題：1．自由落體運(yùn)動(dòng)的條件是什么？閱讀材料·拓寬物理視野亞里士多德的落體理論古代的落體研究的代表人物是亞里士多德(Aristotle，公元前384—公元前322)．亞里士多德的研究一開(kāi)始就是動(dòng)力學(xué)的．這些動(dòng)力學(xué)研究的根據(jù)是從經(jīng)驗(yàn)中歸納出的直覺(jué)，并結(jié)合了教學(xué)的推導(dǎo)．亞里士多德得到了兩個(gè)定律，即強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)定律和落體運(yùn)動(dòng)定律．亞里士多德認(rèn)為影響物體下落運(yùn)動(dòng)快慢的因素有兩個(gè)：(1)運(yùn)動(dòng)所通過(guò)的媒質(zhì)不同(如通過(guò)水或土或空氣)；(2)運(yùn)動(dòng)物體自身輕或重的程度不同．為此，亞里士多德得到的落體運(yùn)動(dòng)定律是：“如果運(yùn)動(dòng)的其他條件相同的話，物體下落的時(shí)間與它們自身的重量成反比，如一物體的重量是另一物體的兩倍，則在同一媒質(zhì)中重物下落只用輕物下落一半的時(shí)間．”遺憾的是，亞里士多德的兩條定律都是錯(cuò)