2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 運動的描述 第7節(jié) 對自由落體運動的研究課件 教科版必修1.ppt

第7節(jié)對自由落體運動的研究,一、對下落物體的認(rèn)識 閱讀教材第27頁“觀察思考”部分，知道亞里士多德對物體運動的認(rèn)識。 1.古希臘哲學(xué)家亞里士多德提出了物體_下落越快的觀點。 2.通過實驗說明造成“重快輕慢”的真正原因是： _對物體的阻礙作用。 二、自由落體運動 閱讀教材第28頁“自由落體運動”部分，知道自由落體運動的概念。 1.自由落體運動：只在_的作用下，物體由靜止開始下落的運動。 2.如果物體下落時所受空氣阻力與重力相比，可以_。那么也可當(dāng)做自由落體運動。,越重,空氣,重力,忽略不計,思維拓展 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)只受重力作用時，物體下落快慢有什么規(guī)律。 (2)空氣中的落體運動在什么條件下可看作自由落體運動？ 答案(1)物體下落快慢相同(2)空氣阻力作用可以忽略,三、伽利略對落體運動規(guī)律的探究 閱讀教材第2830頁，了解自由落體運動研究的史實，領(lǐng)會伽利略的科學(xué)思維方法。 1.亞里士多德的觀點：物體下落的快慢是由它們的_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_的論斷。 (2)猜想：伽利略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，即_。,重力,亞里士多德,亞里士多德,均勻變化,vt,(3)數(shù)學(xué)推理：伽利略通過數(shù)學(xué)推理得出初速度為零的勻變速直線運動應(yīng)有_。 (4)實驗結(jié)果。 小球沿斜面滾下的運動是_運動。 只要斜面的傾角一定，小球的加速度都是_的。 增大斜面的傾角，小球的加速度隨斜面傾角的增大而_ 。 (5)合理外推：伽利略認(rèn)為當(dāng)斜面傾角為_時，小球?qū)⒆杂上侣?，仍會做_ _運動。,ht2,勻加速直線,相同,增大,90,勻變,速直線,思維拓展,以上圖畫中可以推翻亞里士多德的什么觀點？ 答案亞里士多德認(rèn)為物體下落的快慢是由它們的重力決定的。,四、自由落體加速度 閱讀教材第3031頁“自由落體加速度”部分，知道自由落體加速度的概念，說出地球上自由落體加速度大小隨地理緯度的變化而變化的規(guī)律。 1.定義：在同一地點，一切物體自由下落的加速度都_。這個加速度叫自由落體加速度，也叫重力加速度，通常用g表示。 2.方向： _。 3.大小 (1)在地球上的同一地點：一切物體自由下落的加速度都_。 (2)在地球上不同的地點，g的大小一般是_(A.相同B.不同)的，g值隨緯度的增大而逐漸_ 。 (3)通常計算中，g取_，粗略計算時g可取_。,相同,豎直向下,相同,B,增大,9.8 m/s2,10 m/s2,思維拓展 自由下落加速度的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)嗎？同一物體在月球和地球上做自由落體運動時加速度相同嗎？ 答案自由下落加速度的大小與物體的質(zhì)量無關(guān)。同一物體在月球和地球上自由落體的加速度不相同。,預(yù)習(xí)完成后，請把你疑惑的問題記錄在下面的表格中,自由落體運動的理解,1.自由落體運動是一種理想模型。當(dāng)自由下落的物體所受的空氣阻力遠(yuǎn)小于重力時，物體的運動才可以視為自由落體運動。如空氣中石塊的下落可以看做自由落體運動，空氣中羽毛的下落不能看做自由落體運動。 2.物體做自由落體運動的條件 (1)初速度為零；(2)只受重力。,要點歸納,3.運動特點：初速度為零，加速度為重力加速度g的勻加速直線運動。是勻變速直線運動的特例。 4.運動圖像：自由落體運動的vt圖像是一條過原點的傾斜直線，斜率是kg。,特別提醒物體在其他星球上也可以做自由落體運動，但下落的加速度與在地球表面下落的加速度不同,例1 (2017廣東清遠(yuǎn)月考)關(guān)于自由落體運動，下列說法中正確的是() A.質(zhì)量大的物體自由下落時的加速度大 B.從水平飛行的飛機上釋放的物體將做自由落體運動 C.雨滴下落的過程是自由落體運動 D.從水龍頭上滴落的水滴的下落過程，可以近似看成自由落體運動 思路探究自由落體運動是一種理想化模型，實際問題中當(dāng)阻力相對于重力可以忽略時，才可以把物體由靜止下落的運動看成自由落體運動。,精典示例,解析所有物體在同一地點的重力加速度相等，與物體質(zhì)量大小無關(guān)，A錯誤；從水平飛行的飛機上釋放的物體，具有水平初速度，不是自由落體運動，B錯誤；雨滴下落過程所受空氣阻力與速度大小有關(guān)，速度增大時阻力增大，雨滴速度增大到一定值時，阻力與重力相比不可忽略，不能認(rèn)為是自由落體運動，C錯誤；從水龍頭上滴落的水滴所受的空氣阻力與重力相比可忽略不計，可認(rèn)為只受重力作用，D正確。 答案D,自由落體運動是一種初速度為零的勻加速直線運動，其加速度為g，g的大小與重力大小無關(guān)。所有的勻變速直線運動的規(guī)律都適用于自由落體運動。但要注意，當(dāng)問題指明(或有暗示)空氣阻力不能忽略時，物體從靜止開始下落的運動就不再是自由落體運動。,針對訓(xùn)練1 (2018昆明高一檢測)(多選)關(guān)于自由落體運動，下列說法正確的是 () A.豎直向下的運動一定是自由落體運動 B.自由落體運動是初速度為零、加速度為g的豎直向下的勻加速直線運動 C.物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫自由落體運動 D.熟透的蘋果從樹枝開始自由下落的運動可被視為自由落體運動 解析物體做自由落體運動的條件是初速度為零且只受重力作用，A錯誤，C正確；所有物體做自由落體運動的加速度均為g，運動性質(zhì)是由靜止開始的勻加速直線運動，B正確；熟透的蘋果在下落過程中雖受空氣阻力作用，但該阻力遠(yuǎn)小于它的重力，可以忽略該阻力，故可將該過程視為自由落體運動，D正確。 答案BCD,自由落體加速度,1.對自由落體加速度的理解 (1)產(chǎn)生原因：地球上的物體受到地球的吸引力而產(chǎn)生的。 (2)大小：與在地球上的緯度以及距地面的高度有關(guān)：,要點歸納,(3)方向：豎直向下。由于地球是一個球體，各處的重力加速度的方向是不同的。 特別提醒 (1)我們在研究自由落體運動時，物體下落的高度不太高，一般認(rèn)為重力加速度大小不變。 (2)重力加速度的方向既不能說是“垂直向下”，也不能說是“指向地心”，只有在赤道或兩極時重力加速度才指向地心。 2.測定重力加速度的方法 (1)實驗設(shè)計 利用頻閃照片，或利用打點計時器能夠把做自由落體運動的物體的位置和相應(yīng)的時刻記錄下來。根據(jù)對勻變速直線運動的研究，測量物體下落的加速度，進(jìn)而研究自由落體運動是否是勻加速直線運動，以證實猜想。,(2)實驗方法 打點計時器法 a.實驗裝置如圖所示。打點計時器固定在鐵架臺上，紙帶一端系著重物，另一端穿過計時器。用夾子夾住紙帶，啟動計時器，松開夾子后重物自由下落，計時器在紙帶上留下一串小點。,滴水法 a.如圖所示，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)使第一滴水碰到盤的瞬間，第二滴水正好從水龍頭開始下落，并且能依次持續(xù)下去。,例2 圖1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50 Hz。,精典示例,圖1,(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11.70 cm，第1至第16點間距離為43.88 cm，則打下第16個點時，重錘下落的速度大小為_m/s，測出的重力加速度值為g_m/s2。(要求保留三位有效數(shù)字) 思路探究 (1)實驗中，對下落物體的初速度和所受摩擦力有什么要求？ (2)由“第15至第17點間的距離”可求出哪一點的速度？,解析(1)(甲)圖釋放時更穩(wěn)定，既能更有效地減小摩擦力，又能保證釋放時初速度的大小為零，所以(甲)圖更合理。,又根據(jù)2gHv2， 可得g9.78 m/s2。 答案(1)(甲) (2)2.93 9.78(0.02均可),利用紙帶計算重力加速度的方法 (1)計算出紙帶上一個點或幾個點的速度，根據(jù)勻變速直線運動的公式求加速度。 (2)計算出紙帶上各點的速度，畫出vt圖像，由圖像的斜率可求得重物下落的加速度即重力加速度。 (3)根據(jù)hgt2用逐差法求加速度。(注意要盡可能多地選用數(shù)據(jù)),針對訓(xùn)練2 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，所拍的閃光照片如圖2所示(圖上所標(biāo)數(shù)據(jù)為小球到達(dá)各位置時總的下落高度)，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1.6,圖2,1.三個基本公式 下面對勻變速直線運動的相關(guān)公式和自由落體運動的相關(guān)公式進(jìn)行對比。,自由落體運動規(guī)律及應(yīng)用,要點歸納,特別提醒 自由落體運動的運動時間由下落的高度決定。自由落體運動中下落的位移與離地高度是兩個不同的概念，運算取值時要注意區(qū)分。 2.vt圖像 自由落體運動的vt圖像是一條過原點的傾斜直線，斜率表示重力加速度g。,例3 如圖3所示，懸掛的直桿AB長為a，在B端以下h處有一長為b的無底圓柱筒CD，若將懸線剪斷，問：,精典示例,圖3,(1)直桿下端B穿過圓柱筒的時間是多少？ (2)整個直桿AB穿過圓柱筒的時間是多少？ 思路探究,解析(1)直桿下端B穿過圓柱筒，即從B下落到C點(自由下落h)起到B下落到D點(自由下落hb)止。,則直桿下端B穿過圓柱筒的時間是,(2)整個直桿AB穿過圓柱筒，從B下落到C點(自由下落h)起到A下落到D點(自由下落hab)止。,則整個直桿AB穿過圓柱筒的時間,針對訓(xùn)練3 一石塊從樓房陽臺邊緣處向下做自由落體運動到達(dá)地面，把它在空中運動的時間分為相等的3段，如果它在第1段時間內(nèi)的位移是1.2 m，那么它在第3段時間內(nèi)的位移為() A.1.2 m B.3.6 m C.6.0 m D.10.8 m 解析利用重要推論x1x315，得x35x11.25 m6.0 m，故C正確。 答案C,1.定義：物體具有豎直向上的初速度，只在重力作用下的運動。 2.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。,豎直上拋運動(選學(xué)),要點歸納,3.豎直上拋運動的重要特性 作出豎直上拋運動的過程圖，如圖所示，結(jié)合圖像分析，可知豎直上拋運動的對稱性和多解性。 (1)對稱性 時間對稱性：對同一段距離，上升過程和下降過程時間相等，tABtBA，tOCtCO。 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，vBvB，vAvA。 (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 一個以40 m/s勻速豎直上升的氫氣球，在某時刻從氣球上掉下一個重物，已知重物掉下時距離地面的高度為100 m，此重物從氫氣球上掉下來后，要經(jīng)過多長時間返回地面？(g10 m/s2) 解析重物從氫氣球上掉下來時，由于慣性，具有初速度，故做豎直上拋運動，而并非做自由落體運動。,法1分段法 上升階段：初速度v040 m/s,精典示例,上升最大高度,答案10 s,tt1t210 s 法2整體法,針對訓(xùn)練4 在塔頂上將一物體豎直向上拋出，拋出點為A，物體上升的最大高度為20 m，不計空氣阻力，g取10 m/s2，設(shè)塔足夠高，則物體位移大小為10 m時，物體經(jīng)歷的時間是多少？,當(dāng)物體位于拋出點上方時，有：x10 m,答案見解析,當(dāng)物體位于拋出點下方時，有：x10 m,