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1、第7節(jié)對自由落體運動的研究,一、對下落物體的認識 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識。 1.古希臘哲學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
2、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，領會伽利略的科學思維方法。 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，它的速度應該是____
3、______的，即_______。,重力,亞里士多德,亞里士多德,均勻變化,vt,(3)數學推理：伽利略通過數學推理得出初速度為零的勻變速直線運動應有______。 (4)實驗結果。 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：伽利略認為當斜面傾角為______時，小球將自由下落，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？ 答案亞里士多德認為物體下落
4、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______
5、__。,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量有關嗎？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量無關。同一物體在月球和地球上自由落體的加速度不相同。,預習完成后，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。當自由下落的物體所受的空氣阻力遠小于重力時，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
6、,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廣東清遠月考)關于自由落體運動，下列說法中正確的是() A.質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，實際問題中當阻力相對于重力可以忽略時，才可以把物體
7、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，與物體質量大小無關，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，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。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，當問題指明(或有暗示)空氣阻力不能忽
8、略時，物體從靜止開始下落的運動就不再是自由落體運動。,針對訓練1 (2018昆明高一檢測)(多選)關于自由落體運動，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，但該阻力遠小于它的重力，可以忽略該阻力，
9、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)產生原因：地球上的物體受到地球的吸引力而產生的。 (2)大?。号c在地球上的緯度以及距地面的高度有關：,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
10、和相應的時刻記錄下來。根據對勻變速直線運動的研究，測量物體下落的加速度，進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，調節(jié)水龍頭，讓水一滴一滴地滴下，并調節(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
11、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行實驗打出的一條紙帶，其中打出的第一個點標為1，后面依次打下的一系列點跡分別標為2、3、4、5經測量，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
12、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hgt2用逐差法求加速度。(注意要盡可能多地選用數據),針對訓練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(
13、圖上所標數據為小球到達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公式和自由落體運動的相關公式進行對比。,自由落體運動規(guī)律及應用,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
14、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,針對訓練3 一石塊從樓房陽臺邊緣處向下做自由落體運動到達地面，把它在空中運動的時間分為相等的3段，如果它在第1段時間內的位移是1.2 m，那么它在第3段時間內的位移為() A.1.2 m B.3.6 m C.6.0 m D.10.8 m 解析利用重要推論x1
15、x315，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：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),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 通過某一點對應兩個時刻
16、，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，設塔足夠高，則物體位移大小為10 m時，物體經歷的時間是多少？,當物體位于拋出點上方時，有：x10 m,答案見解析,當物體位于拋出點下方時，有：x10 m,
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