高中物理滬科版必修1學(xué)案第2章研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律2.1-2.2伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

學(xué)案1伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究學(xué)案2自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律[目標(biāo)定位]1.學(xué)習(xí)伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究方法，感悟科學(xué)探究的過程.2.知道物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件和性質(zhì)，知道重力加速度的大小和方向.3.能夠運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和特點(diǎn)解決有關(guān)問題．一、伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究1．亞里士多德的觀點(diǎn)：重的物體比輕的物體下落得___________________________________．2．伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究(1)伽利略的邏輯結(jié)果：重物與輕物下落得_____________________________．(2)伽利略的猜想：下落物體的速度隨著時(shí)間________________，即________．(3)伽利略的數(shù)學(xué)推理結(jié)果：從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體通過的位移一定與運(yùn)動(dòng)時(shí)間的平方成________________，即________________．(4)伽利略的“________________”的斜面實(shí)驗(yàn)．如圖1所示，讓小球從斜面上不同位置滾下，觀測(cè)到小球多次從不同起點(diǎn)滾下的位移和所用時(shí)間的平方的比值eq\f(s,t2)總是________________，即有eq\f(s1,t\o\al(2,1))＝eq\f(s2,t\o\al(2,2))＝eq\f(s3,t\o\al(2,3))＝…＝常數(shù)．圖1(5)合理外推：當(dāng)斜面傾角為90°，即物體自由下落時(shí)，其比值也________________，即s∝t2.(6)伽利略的結(jié)論：物體在做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度隨時(shí)間________________，即v∝t.3．伽利略的科學(xué)方法(1)伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究思路問題→猜想→______________→______________→合理外推→得出結(jié)論(2)科學(xué)思想方法的核心：把________和邏輯推理結(jié)合起來．二、自由落體運(yùn)動(dòng)和自由落體加速度[問題設(shè)計(jì)]1．在空氣中，將一張紙片和一石塊從同一高度同時(shí)釋放，哪個(gè)下落得快？若把這張紙片團(tuán)緊成一團(tuán)，再與石塊從同一高度釋放，情況會(huì)怎樣？2．錢毛管實(shí)驗(yàn)：玻璃管中有羽毛、小軟木片、小鐵片……玻璃管中抽成了真空，將物體聚于一端，再將玻璃管倒立，讓所有物體同時(shí)下落．看到什么現(xiàn)象？說明什么問題？[要點(diǎn)提煉]1．自由落體運(yùn)動(dòng)：(1)定義：物體只在________作用下從________開始下落的運(yùn)動(dòng)．(2)條件：①只受________；②初速度v0＝________.(3)在實(shí)際中，物體下落時(shí)由于受空氣阻力的作用，并不做自由落體運(yùn)動(dòng)，只有當(dāng)空氣阻力____________重力時(shí)，物體由靜止開始的下落才可看做自由落體運(yùn)動(dòng)．2．自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為________、加速度為________的____________直線運(yùn)動(dòng)，它是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特例．3．自由落體加速度(重力加速度)(1)大?。涸谕坏攸c(diǎn)，重力加速度都________；地球上緯度不同的地點(diǎn)重力加速度不同，其大小隨緯度的增加而________，赤道上________，兩極處________．一般計(jì)算中，常取g＝________m/s2，粗略計(jì)算中可取g＝10m/s2.(2)方向：豎直向下．三、自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律[問題設(shè)計(jì)]1．由加速度的定義式推導(dǎo)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在t時(shí)刻速度與時(shí)間的關(guān)系式2．推導(dǎo)自由落體運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間的關(guān)系式(1)如圖2甲所示為物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖像．物體在t時(shí)間內(nèi)的位移在圖像中如何表示？圖2(2)如圖乙所示為自由落體運(yùn)動(dòng)的v－t圖像．物體在t時(shí)間內(nèi)的位移在圖像中如何表示？并求出自由落體運(yùn)動(dòng)t時(shí)間內(nèi)的位移．3．推導(dǎo)自由落體運(yùn)動(dòng)的速度與位移的關(guān)系式根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的速度公式vt＝gt和位移公式h＝eq\f(1,2)gt2，消去時(shí)間t，得出什么關(guān)系？四、實(shí)驗(yàn)探究：測(cè)定重力加速度的大小[問題設(shè)計(jì)]利用如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定重力加速度．用手捏住紙帶上端把紙帶拉成豎直狀態(tài)，并使重物停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處．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)．圖3如何根據(jù)打上點(diǎn)的紙帶求出重物的重力加速度？[要點(diǎn)提煉]測(cè)定重力加速度的方法1．利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．圖42．利用頻閃照相法．頻閃照相可以每隔相等的時(shí)間拍攝一次．利用頻閃照相可追蹤記錄做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在各個(gè)時(shí)刻的位置(如圖4為一小球做自由落體運(yùn)動(dòng)的頻閃照片)．根據(jù)vn＝eq\f(sn＋sn＋1,2T)求出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，作出v－t圖像，圖線的斜率表示加速度，由g＝eq\f(vt－v0,t)，也可以求出重力加速度．一、對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)及重力加速度的理解例1(多選)關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)和重力加速度，下列說法正確的是()A．重力加速度g是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，通常g取9.8m/s2B．在地面上的不同地方，g的大小不同，但相差不是很大C．地球上的同一地點(diǎn)，一切物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度都相同D．不考慮空氣阻力的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)二、自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律例2從離地面500m的空中自由落下一個(gè)小球，取g＝10m/s2，求小球：(1)落到地面所用的時(shí)間；(2)自開始下落計(jì)時(shí)，在第1s內(nèi)的位移和最后1s內(nèi)的位移．針對(duì)訓(xùn)練一顆自由下落的小石頭，經(jīng)過某點(diǎn)時(shí)的速度是10m/s，經(jīng)過另一點(diǎn)時(shí)的速度為30m/s，求經(jīng)過這兩點(diǎn)的時(shí)間間隔和兩點(diǎn)間的距離．(g＝10m/s2)1．(伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究)(多選)關(guān)于伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，下列說法中正確的是()A．運(yùn)用“歸謬法”否定了亞里士多德的“重的物體下落快、輕的物體下落慢”的論斷B．提出“自由落體”是一種最簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)蛩僦本€運(yùn)動(dòng)C．通過斜面上物體的勻加速運(yùn)動(dòng)外推出：斜面傾角為90°時(shí)，物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，且加速度的大小跟物體的質(zhì)量無關(guān)D．總體的思維過程是：?jiǎn)栴}→猜想→數(shù)學(xué)推理→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→合理外推→得出結(jié)論2．(自由落體運(yùn)動(dòng)和重力加速度)關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．自由落體運(yùn)動(dòng)是一種勻速直線運(yùn)動(dòng)B．物體剛下落時(shí)，速度和加速度都為零C．物體的質(zhì)量越大，下落時(shí)加速度就越大D．當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2，則物體在該處自由下落的過程中，每秒速度都增加9.8m/s3．(自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律)一物體從H高處自由下落，經(jīng)時(shí)間t落地，則當(dāng)它下落eq\f(t,2)時(shí)，離地的高度為()圖5A.eq\f(H,2)B.eq\f(H,4)C.eq\f(3H,4)D.eq\f(3H,2)4．(重力加速度的測(cè)量)登上月球的宇航員利用頻閃儀(頻率為每秒20次)給自由下落的小球拍照所拍的頻閃照片如圖5所示(圖上所標(biāo)數(shù)據(jù)為小球到達(dá)各位置時(shí)總的下落高度)，則月球表面的重力加速度為________________m/s2(保留兩位有效數(shù)字)．

答案精析知識(shí)探究一、問題設(shè)計(jì)1．快2．(1)一樣快(2)均勻增加v∝t(3)正比s∝t2(4)沖淡重力保持不變(5)保持不變(6)均勻增加3．(1)數(shù)學(xué)推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(2)實(shí)驗(yàn)二、問題設(shè)計(jì)1．石塊下落得快；紙團(tuán)和石塊幾乎同時(shí)著地．2．下落快慢相同．在沒有空氣阻力影響的情況下，所有物體下落快慢是相同的，與質(zhì)量無關(guān)．要點(diǎn)提煉1．(1)重力靜止(2)重力0(3)遠(yuǎn)小于2．零g勻加速3．(1)相同增大最小最大9.8三、問題設(shè)計(jì)1．根據(jù)加速度的定義式，a＝eq\f(vt－v0,t)得vt＝v0＋at，由于自由落體運(yùn)動(dòng)的初速度為0，加速度為g，所以有vt＝gt.2．(1)勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移s＝vt，位移可以用圖線與t軸所圍的“面積”表示．(2)思想方法(如圖所示)：①將時(shí)間t分割成許多很小的時(shí)間間隔Δt——微元；②Δt內(nèi)是簡(jiǎn)單的勻速直線運(yùn)動(dòng)——簡(jiǎn)化；③所有Δt內(nèi)的位移之和即總位移——求和；④當(dāng)時(shí)間間隔無限減小(Δt→0)時(shí)，平行于t軸的折線就趨近于物體的速度圖線，則速度圖線與t軸包圍的面積為自由落體運(yùn)動(dòng)的位移——極限；⑤根據(jù)圖中“三角形的面積”求出物體在t時(shí)間內(nèi)的位移h＝eq\f(1,2)vt＝eq\f(1,2)gt2.3．根據(jù)vt＝gt得：t＝eq\f(vt,g)，代入h＝eq\f(1,2)gt2得：h＝eq\f(1,2)g(eq\f(vt,g))2＝eq\f(v\o\al(2,t),2g)即veq\o\al(2,t)＝2gh.四、問題設(shè)計(jì)可用下列兩種方法求出重力加速度：(1)由vn＝eq\f(sn＋sn＋1,2T)求出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度(比如v2＝eq\f(s2＋s3,2T))，作出v－t圖像，v－t圖像是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，斜率表示加速度．(2)由g＝eq\f(vn－vn－1,T)計(jì)算出多個(gè)g值然后求平均得重力加速度的大?。淅隼?BC[重力加速度g是矢量，方向豎直向下，在一般計(jì)算中g(shù)取9.8m/s2，A錯(cuò)誤；在地面上的不同地點(diǎn)重力加速度一般不同，但相差不大，B正確；在地球表面同一地點(diǎn)，重力加速度相同，C正確；自由落體運(yùn)動(dòng)的條件是初速度為0，僅受重力作用，D錯(cuò)誤．]例2(1)10s(2)5m95m解析(1)由h＝eq\f(1,2)gt2，得落地所用時(shí)間：t＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×500,10))s＝10s(2