高中物理 第2章 勻變速直線運動的研究 5 自由落體運動 6 伽利略對自由落體運動的研究課件 新人教版必修1.ppt

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5 自由落體運動 6 伽利略對自由落體運動的研究,填一填,練一練,一、自由落體運動(見課本第43頁) 1.定義:物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動。 2.特點: (1)運動特點:初速度等于零的勻加速直線運動。 (2)受力特點:只受重力作用。 二、自由落體加速度(見課本第44頁) 1.定義:在同一地點,一切物體自由下落的加速度都相同,這個加速度叫自由落體加速度,也叫重力加速度,符號為g。 2.方向:自由落體加速度的方向總是豎直向下。 3.大小:地球上越靠近赤道的地方重力加速度越小,越靠近兩極的地方重力加速度越大。一般的計算中,g取9.8 m/s2或 10 m/s2。,,,,,,,,,,,,,填一填,練一練,三、自由落體運動規(guī)律(見課本第44頁) 1.自由落體運動的實質(zhì):初速度v0=0、加速度a=g的勻加速直線運動。 2.基本公式:(1)速度公式v=gt。 (2)位移公式h=_______。 (3)位移速度關(guān)系式v2=2gh。,,,,,,,填一填,練一練,四、伽利略對自由落體運動的研究過程(見課本第46、47、48頁),,,,,,,填一填,練一練,,,,,,,,填一填,練一練,某人估測一豎直枯井深度,從井口靜止釋放一石頭并開始計時,經(jīng)2 s聽到石頭落地聲,由此可知井深約為(不計聲音傳播時間,重力加速度g取10 m/s2)( ) A.10 m B.20 m C.30 m D.40 m,答案:B,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,當堂檢測,對自由落體運動的理解 如圖所示,一個小金屬球從離地h高處由靜止釋放,小球下落一段時間落地。試結(jié)合上述現(xiàn)象討論: (1)小球的運動性質(zhì)是什么? (2)怎樣確定小球的落地時間及速度?,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,當堂檢測,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,當堂檢測,1.物體做自由落體運動的條件 (1)初速度為零。 (2)除重力之外不受其他力的作用。 2.自由落體運動是一種理想化的運動模型,在實際中物體下落時由于受空氣阻力的作用,物體并不是做自由落體運動,當空氣阻力比重力小得多,可以忽略時,物體的下落可以當作自由落體運動來處理。 3.自由落體運動的實質(zhì):自由落體運動的實質(zhì)是初速度為零、加速度a=g的勻加速直線運動,它是勻變速直線運動的一個特例。,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,當堂檢測,4.自由落體加速度——重力加速度 (1)產(chǎn)生原因:由于地球上的物體受到地球的吸引力而產(chǎn)生的。 (2)大小:與地球上的位置及距地面的高度有關(guān)。,(3)方向:豎直向下,除地球的兩極處,其他地方的重力加速度的方向并不指向地心。,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,當堂檢測,5.自由落體運動的規(guī)律 (1)自由落體運動的幾個基本公式:自由落體運動是勻變速直線運動的特例,其規(guī)律如下表所示:,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,當堂檢測,(2)自由落體運動的幾個比例關(guān)系 ①第1t末、第2t末、第3t末……第nt末速度之比為 v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n。 ②1t內(nèi)、2t內(nèi)、3t內(nèi)……nt內(nèi)位移之比為 x1∶x2∶x3∶…∶xn=1∶22∶32∶…∶n2。 ③第1t內(nèi)、第2t內(nèi)、第3t內(nèi)……第nt內(nèi)位移之比為 xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xN=1∶3∶5∶…∶(2n-1)。,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,當堂檢測,【例題1】 (多選)下列關(guān)于自由落體運動的說法正確的是( ) A.物體從靜止開始下落的運動叫自由落體運動 B.物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫作自由落體運動 C.從靜止開始下落的小鋼球,因受空氣阻力作用,不能看成自由落體運動 D.從靜止開始下落的小鋼球,所受空氣阻力對其運動的影響很小,可以忽略,可以看成自由落體運動 解析:物體做自由落體運動的條件是(1)初速度為零;(2)除重力之外不受其他力的作用,所以A錯誤,B正確;在實際中,物體下落時,當空氣阻力遠小于重力時,物體的下落才能看作自由落體運動,所以C錯誤,D正確。 答案:BD,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,當堂檢測,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,當堂檢測,變式訓練1 (多選)下列關(guān)于自由落體運動的說法,正確的是( ) A.在真空條件下,石頭將比紙片先落地 B.自由落體運動是初速度為0、加速度大小為g、方向豎直向下的勻加速直線運動 C.離地20 m的高度,物體在赤道落下所用的時間比在北極落下所用的時間長 D.隨著高度的增加,重力加速度大小不變 解析:在真空條件下,石頭與紙片都做自由落體運動,它們下落的速度一樣快,A錯。由自由落體運動的條件知,B對。由于赤道附近的重力加速度小于地球兩極處的重力加速度,由 得下落同樣的高度,在赤道附近用時較長,C對。隨著高度的增加,重力加速度減小,D錯。 答案:BC,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,當堂檢測,【例題2】 從離地500 m的空中由靜止開始自由落下一個小球,g取10 m/s2,求: (1)經(jīng)過多長時間小球落到地面; (2)從開始下落的時刻起,小球在第1 s內(nèi)通過的位移大小; (3)小球落地前最后1 s內(nèi)的位移大小。 點撥:由x=500 m和自由落體加速度,根據(jù)位移公式可直接算出落地時間,根據(jù)運動時間,可算出第1 s內(nèi)的位移。最后1 s內(nèi)的位移是下落總位移和前(n-1) s下落位移之差。,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,當堂檢測,所以最后1 s內(nèi)的位移大小為 Δx=x-x9=500 m-405 m=95 m。 答案:(1)10 s (2)5 m (3)95 m,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,當堂檢測,探究一,探究二,問題導引,名師精講,典例剖析,當堂檢測,答案:A,探究一,探究二,當堂檢測,問題導引,名師精講,典例剖析,測量重力加速度的方法 小球自由下落時的頻閃照片如圖所示,頻閃儀每隔0.04 s 閃光一次。通過這幅照片測量自由落體運動的加速度是多少呢?,探究一,探究二,當堂檢測,問題導引,名師精講,典例剖析,1.打點計時器法 (1)利用如圖所示裝置,讓物體自由下落打出點跡清晰的紙帶;,(2)對紙帶上計數(shù)點間的距離x進行測量,利用 ,求出重力加速度。,探究一,探究二,當堂檢測,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,當堂檢測,問題導引,名師精講,典例剖析,【例題3】 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50 Hz。,探究一,探究二,當堂檢測,問題導引,名師精講,典例剖析,(1)甲、乙兩圖相比較,哪個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(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,重物下落的速度大小為 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)。,探究一,探究二,當堂檢測,問題導引,名師精講,典例剖析,解析:(1)甲圖容易保持紙帶豎直,且可以使紙帶由靜止開始運動,能更有效地減小摩擦力,故甲圖所示裝置更合理。,答案:(1)甲 (2)2.93 9.78(9.75也正確),探究一,探究二,當堂檢測,問題導引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,當堂檢測,問題導引,名師精講,典例剖析,變式訓練3 小球自由下落過程中用頻閃照相的方法獲得的軌跡的一部分如圖所示,用刻度尺量出計量點1、2之間的距離為7.65 cm,2、3之間的距離為8.73 cm,已知每次閃光的時間間隔為 s,則小球運動到計數(shù)點2時的瞬時速度大小為 ,小球下落的重力加速度大小為 。,探究一,探究二,當堂檢測,問題導引,名師精講,典例剖析,答案:2.46 m/s 9.72 m/s2,當堂檢測,探究一,探究二,1,2,3,4,1.(多選)關(guān)于自由落體運動,下列說法正確的是( ) A.自由落體運動的物體初速度為零 B.物體從靜止開始,豎直下落的運動就是自由落體運動 C.自由落體運動的物體只受重力作用 D.自由落體運動是變加速直線運動 解析:自由落體運動是從靜止開始下落,且只在重力作用下的運動,選項A、C正確,B錯誤;自由落體運動的加速度恒定不變,自由落體運動是勻加速直線運動,選項D錯誤。 答案:AC,5,1,2,3,4,當堂檢測,探究一,探究二,2.下列關(guān)于重力加速度的說法中不正確的是( ) A.重力加速度g是標量,只有大小沒有方向,通常計算中g(shù)取9.8 m/s2 B.在地面上不同的地方,g的大小不同,但它們相差不是很大 C.在地球上同一地點,一切物體在自由落體運動中落至同一高度時的加速度都相同 D.在地球上同一地點,離地面高度越大,重力加速度g越小 解析:重力加速度是矢量,方向豎直向下,在地球的表面,不同的地方重力加速度g的大小略有不同,但都在9.8 m/s2左右。在地球表面同一地點,g的值都相同,但隨著高度的增大,g的值逐漸減小。 答案:A,5,1,2,3,4,當堂檢測,探究一,探究二,3.一物體從t=0時刻開始做自由落體運動,它下落的速度v與時間t的關(guān)系圖象是圖中的( ) 解析:由v=gt知,v與t成正比,選項D正確。 答案:D,5,1,2,3,4,當堂檢測,探究一,探究二,4.甲、乙兩物體的質(zhì)量之比為1∶4,不考慮空氣的阻力作用,它們在同一高度處同時自由下落,則下面說法正確的是( ) A.甲比乙先著地 B.乙比甲先著地 C.甲和乙同時著地 D.甲比乙的加速度大 解析:選物體自由下落過程中的運動情況與物體的質(zhì)量無關(guān),加速度相同,故甲、乙兩物體同時開始下落,也同時著地,C正確。 答案:C,5,1,2,3,當堂檢測,探究一,探究二,4,5,5. 比薩斜塔是世界建筑史上的一大奇跡。如圖所示,已知斜塔第一層離地面的高度h1=6.8 m,為了測量塔的總高度,在塔頂無初速度釋放一個小球,小球經(jīng)過第一層到達地面的時間為t1=0.2 s。(重力加速度g取10 m/s2,不計空氣阻力),(1)求小球下落過程中,通過第一層的平均速度大小; (2)求斜塔離地面的總高度h。,1,2,3,當堂檢測,探究一,探究二,4,5,答案:(1)34 m/s (2)61.25 m,