2022年高中物理必修第一册2.4 自由落体运动 课件PPT

成才之路·物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·必修1 匀变速直线运动的研究第二章 5 自由落体运动6 伽利略对自由落体运动的研究第二章 课堂情景切入2知识自主梳理3重点难点突破4考点题型设计5易错案例剖析6课时作业7学习目标定位1 学习目标定位 ※知道物体做自由落体运动的条件※知道自由落体加速度的大小和方向※※掌握自由落体运动的规律，并能解决相关实际问题※学习伽利略研究自由落体运动的科学思维方法和巧妙的实验构思 课堂情景切入 请一位同学与你合作，让他用两个手指捏住长尺上端，你的拇指与食指弯曲成环状放在尺下端的零刻度周围(手的任何部位都不要碰到尺，见下图)。当他一松手、尺子开始下落时，你立刻把尺握住。记下握住尺的位置，读出尺下落的高度，就能算出你的反应时间，你想知道这样做的道理吗？ 知识自主梳理 1．定义：物体只在________作用下从________开始下落的运动。2．特点(1)运动特点：初速度等于________的匀加速直线运动。(2)受力特点：只受________作用。自由落体运动重力静止零重力 1．定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都________，这个加速度叫自由落体加速度，也叫_____________，通常用g表示。2．方向：_____________。3．大小：在地球上不同的地方，g的大小一般是________，一般计算中g取________或10m/s2。自由落体加速度相同重力加速度竖直向下不同的9.8 自由落体运动规律0g匀加速直线gt2gh 1．亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的________决定的。2．伽利略的研究：(1)归谬：伽利略从________________的论断出发，通过逻辑推理，否定了________________的论断。(2)猜想：伽利略猜想自由落体运动是一种最简单的变速运动，它的速度应该是__________的。(3)数学推理：伽利略通过数学推理得出初速度为零的匀变速直线运动应有_________。伽利略对自由落体运动的研究重量亚里士多德亚里士多德均匀变化x∝t2 (4)实验结果：①小球沿斜面滚下的运动是____________运动。②只要斜面的倾角一定，小球的加速度都是________的。③增大斜面的倾角，小球的加速度随斜面倾角的增大而________。(5)合理外推：伽利略认为当斜面倾角为________时，小球将自由下落，仍会做________________运动。匀加速直线相同增大90°匀变速直线 重点难点突破 一、对自由落体运动的理解1．物体做自由落体运动的条件(1)初速度为零；(2)除重力之外不受其他力的作用。2．自由落体运动是一种理想化模型(1)这种模型忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素——重力。(在地球上，物体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体运动。)(2)当空气阻力远小于重力时，物体由静止开始的下落可看作自由落体运动。如在空气中自由下落的石块可看作自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看作自由落体运动。 3．自由落体运动的实质自由落体运动是初速度v0＝0，加速度a＝g的匀加速直线运动，它只是匀变速直线运动的特例。4．自由落体运动的规律(1)自由落体运动是匀变速直线运动在v0＝0、a＝g时的一个特例。所以匀变速直线运动的基本公式以及推论都适用于自由落体运动。 特别提醒：物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但下落的加速度与在地球表面下落的加速度不同。 如图所示，屋檐上水滴下落的过程可以近似地看做是自由落体运动。假定水滴从5m高的屋檐上无初速滴落，水滴下落到地面时的速度大约是多少？(取g＝10m/s2)答案：10m/s 二、自由落体加速度1．产生原因由于地球上的物体受到地球的吸引力而产生的。2．大小与所处地球上的位置及距地面的高度有关。(1)在地球表面会随纬度的增加而增大，在赤道处最小，在两极最大，但差别很小。(2)在地面上的同一地点，随高度的增加而减小，但在一定的高度范围内，可认为重力加速度的大小不变。通常情况下取g＝9.8m/s2或g＝10m/s2。 3．自由落体加速度的方向(1)方向竖直向下，不是垂直向下，也不是指向地球球心。(2)由于地球是球体，各处重力加速度的方向并不相同。 三、重力加速度的三种测量方法1．打点计时器法(1)按如图所示连接好实验装置，让重锤做自由落体运动，与重锤相连的纸带上便会被打点计时器打出一系列点迹。(2)对纸带上计数点间的距离h进行测量，利用hn－hn－1＝gT2，求出重力加速度的大小。 3．由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运动，伽利略采用了间接验证的方法：①运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速直线运动符合x∝t2。②运用斜面实验测出小球沿光滑斜面向下的运动符合x∝t2，是匀变速直线运动。③伽利略将上述结果合理外推到将斜面倾角增大到90°的情况，成为自由落体。④从而得出结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 伽利略对自由落体的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是() A．其中的丙图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论B．其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论C．运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显D．运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显答案：AC 解析：伽利略研究自由落体运动时，由于当时的条件所限，不能直接对自由落体运动进行研究，而是采取通过斜面实验，来“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显，然后外推的方法得到的，选项BD错误，选项AC正确。 考点题型设计 下列关于自由落体运动的说法正确的是()A．物体从静止开始下落的运动叫自由落体运动B．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动C．从静止开始下落的小钢球，因受空气阻力作用，不能看成自由落体运动D．从静止开始下落的小钢球，所受空气阻力对其运动的影响很小，可以忽略，可以看成自由落体运动对自由落体概念的理解 解析：物体做自由落体运动的条件是：(1)初速度为零；(2)除重力之外不受其他力的作用。所以A错误，B正确；在实际中，物体下落时，当空气阻力远小于重力时，物体的下落才能看做自由落体运动，所以C错误，D正确。答案：BD 踢毽子是我国民间的一项体育游戏，被人们誉为“生命的蝴蝶”。近年来，踢毽子成为全民健身活动之一。毽子由羽毛和铜钱组成，在下落时总是铜钱在下羽毛在上，如图所示，对此分析正确的是()A．铜钱重，所以总是铜钱在下羽毛在上B．如果没有空气阻力，也总是出现铜钱在下羽毛在上的现象C．因为空气阻力的存在，所以总是铜钱在下羽毛在上D．毽子的自由下落不是自由落体运动答案：CD 解析：羽毛受到的空气阻力与自身重力相差不多，对运动的影响很大，而羽毛又和铜钱具有相同的运动情况，故羽毛要受铜钱较大的拖动作用，即羽毛的运动主要是靠铜钱的带动，所以毽子下落时总是铜钱在下面拉着羽毛。铜钱重不是根本原因，A错，C对；如没有空气阻力，铜钱和羽毛的相对位置是随机的，B错；可见空气阻力不能忽略，毽子不是自由落体运动，D正确。 屋檐每隔一定时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于高1m的窗子的上、下沿，如图所示，问：(1)此屋檐离地面多高？(2)滴水的时间间隔是多少？自由落体运动规律的应用 (济南市2014～2015学年高一上学期五校联考)如图所示，某同学测出一棵苹果树树干部分的高度约为1.6m，一个苹果从树冠顶端的树梢上由于受到扰动而自由下落，该同学测出苹果经过树干所用的时间为0.2s，重力加速度取10m/s2，则：(1)苹果树树冠部分的高度约为多少？(2)苹果落地时的速度为多大？答案：(1)2.45m(2)9m/s 某同学用下图所示装置测定重力加速度(已知打点频率为50Hz)(1)实验时下面的步骤先后顺序是_____。A．释放纸带B．打开打点计时器(2)打出的纸带如下图所示，可以判断实验时重物连接在纸带的_____端。(选填“左”或“右”)。实验：测量自由落体加速度 (3)已知纸带上记录的点为打点计时器打的点，打点计时器在打C点时物体的瞬时速度大小为________________m/s，所测得的重力加速度大小为________________m/s2。(4)若当地的重力加速度数值为9.8m/s2，请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的一个原因__________________。 频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段，在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。右图是小球自由下落时的频闪照片的一部分，如果通过这幅照片测量自由落体加速度约为10.00m/s2。则频闪仪每隔_______s闪光一次。小球在图片中最上方的位置时具有的速度为____m/s。(计算结果小数点后保留两位) 请你根据下图漫画“洞有多深？”提供的情境，回答下列问题：(1)他们依据________________规律，估算洞的深度。(2)他们估算洞的深度的方法是(写出主要方程式、计算过程)：_______________________________________________。开放•探究 (3)请你对该方法进行评估：该方法的优点：________________________________；该方法的不足：________________________________。 该方法的不足：①测量方法粗略，误差较大；②石块下落的初速度不为零，不是真正的自由落体运动；③石块下落有空气阻力，会造成一定的误差；④未考虑声音传播需要的时间。 人对周围发生的事情，都需要经过一段时间才会作出反应，从发现情况到采取行动所经过的时间叫反应时间。下面是测定反应时间的方法：甲同学用两手指捏住木尺顶端，乙同学一只手在木尺下部做握住木尺的准备(如图甲)，但手的任何部位都不要碰到木尺，当看到甲同学放开手时，乙同学立即握住木尺，现记录如图乙。 这个实验可以测出哪个同学的反应时间？计算该同学的反应时间。 易错案例剖析 易错点：对两物体下落的运动关系不清导致错解案例：甲、乙两球从同一高度相隔1秒先后自由落下，在下落过程中()A．两球的距离始终不变B．两球的距离越来越大C．两球的速度差始终不变D．两球的速度差越来越大 易错分析：本题易错选项及错误原因具体分析如下：易错选项错误原因A项误认为两球均做自由落体运动，运动状态相同，两球的距离始终不变。应根据自由落体运动的位移公式，寻找两球的距离与时间的关系，然后进行判断。D项只考虑到先下落的小球速度大于后下落的小球的速度，误认为两球的速度差越来越大。应从自由落体运动的速度公式入手，找出速度差与时间的关系，最后做出判断。