高中物理人教版必修第一册2.4 自由落体运动 课件PPT

]匀变速直线运动的规律第一节探究自由落体运动 飘落的树叶滴下的雨水树上掉落的果实机舱里跳下的伞兵下落运动“落体运动” 问题：是果实掉落的快还是树叶掉落得快？是重的物体掉落的快还是轻的物体掉落得快？ 历史上关于落体运动的两种观点1、根据直接观察，亚里士多德提出物体越重，下落得越快。亚里士多德2、根据巧妙的逻辑推理，伽利略提出轻与重的物体下落一样快。伽利略 古稀拉伟大的思想家、科学家、教育家——亚里士多德物体越重，下落越快！！两千年前： 亚氏的观点对吗？老亚，你的理论是错的！伟大的意大利物理学家、天文学家——伽利略几百年前： 伽利略的推理：ABA球比B球重的多，按照亚氏的理论：B球落得就要比A球慢得多。 AB用铁条将A球与B球连接，连接体比原两球都要重，那么连接体的下落速度会比原A球更快。 AB但是，如用铁条将A球与B球连接，速度小的B球就会牵制速度大的A球，从而使连接体的下落速度会比原A球更慢。同一假设条件，通过合理推论，得出两个相互矛盾的结论。——推谬法 传说的比撒斜塔实验：实验结果：A球与B球同时落地，连接体的下落不比A球快，也不存在B球牵制A球的事实。地面× 实验与探究：[实验Ⅰ]：硬币和展开的纸片同时从同一高度由静止开始下落。结论：[实验Ⅱ]：纸团和展开的纸片同时从同一高度由静止开始下落。结论：越重的物体落得越快。一样重的物体，体积小的下落快。 [实验Ⅲ]：硬币和贴纸的硬币同时从同一高度由静止开始下落。结论：体积相同质量不同的物体，下落一样快。我们也得出亚氏的理论是错误的。 一对矛盾：理论推导和实验证实都说明不是越重的物体落得越快！现实生活中的的却看到果实比树叶下落得快！怎么解释呢？是不是有什么关键的因素我们没有考虑到呢？ 真相大白：原来整个事情的元凶就是：空气阻力就是说：如果没有空气阻力，同一高度静止下落的一切物体，其下落情况都是一样的。 [实验]实验仪器:牛顿管抽气孔及阀门 【牛顿管实验】1．空气阻力是影响物体下落快慢的重要因素.2．在没有空气阻力时，在同一地方任何物体自由下落的快慢相同．【结论】 练习１：在忽略空气阻力的情况下，让静止的石块和木块从同一高度同时自由下落，下列说法中正确地是（）A、重的石块先落地B、轻的木块先落地C、在着地前的任一时刻，两者具有相同的速度、相同的位移。D、二者在下落这段时间内的平均速度相等CD 练习２：下列哪一个物体的运动可视为自由落体运动（）A、树叶从树上掉下落到地面的运动B、运动员推出的铅球的运动C、由桌边从静止掉落的钢笔的运动D、石子从水面由静止下落到水底的运动C DB 2、研究自由落体运动对于自由落体运动，我们有哪些方法来获得（测量到）它的运动信息？利用打点计时器纸带法。 １．定义：物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。２．自由落体运动的特点：（1）初速度Vo=0（2）仅受重力作用（3）是一种理想化的模型３．在日常的生活中，空气是无处不在的，物体在下落的过程中就会受到空气的阻力，当物体的重力远大于阻力时（G»f），空气的阻力可以忽略。由静止自由下落的物体（如：实心的铁球、石头等），可近似认为物体做的是自由落体运动。一、自由落体运动 互动实验(记录自由落体的运动信息) 用打点计时器记录自由落体运动轨迹实验注意事项：实验前的思考：重锤在下落的过程中，除了受到空气阻力外，还有没有受到其他的阻力的影响呢？纸带与限位孔之间存在着摩擦力解决方法：条件：物体的重力远大于阻力（G»f）1、调节打点计时器与垂直面的位置，尽可能减少纸带与限位孔的摩擦力。2、纸带要拉直，不要弯曲。1、当我们打开打点计时器时，要保持纸带和重锤静止，保证纸带上的第一个点清晰。2、要先通电后才放开手让重锤自由下落。 ※实验步骤（1）按上图实验装置固定电磁打点计时器，并接好电路。（2）把纸带的一端固定在重锤上，另一端穿过打点计时器，用手竖直向上提着纸带，使重物靠近打点计时器。（3）接通电源，然后松开纸带，让重锤带着纸带下落，打点计时器就在纸带上打下一列点，关闭电源，取下纸带。（4）更换纸带，重复作3~4次实验。 自由落体运动的轨迹实验器材：打点计时器、铁架台、重锤、纸带、（电源）实验步骤：（略）纸带示意图：实验探究：分析纸带，探索物体自由下落的规律提示：自己用打点计时器所打的纸带，第一点和第二点之间的距离为２mm者为好。0ΔtΔtΔtΔtΔt123452 纸带分析A：物体的运动轨迹是？直线B：物体下落的方向是？竖直向下C：纸带上的点与点之间的距离有什么变化？说明了什么？距离越来越大物体在做加速运动 练习和分析下图所示的实例用打点计时器记录的一个重锤自由下落时的一段纸带，已知纸带上左端的第一个点是开始运动的起点，每两个点间的时间间隔T=0.02s.经测量得到下面表格内的以下数据，请填完下面的表格。运动时间t/s运动位移s/cms/t的数值s/t2的数值A－B0.19A－C0.77A－D1.73A－E3.07A－F4.800.020.040.060.080.10475481.25480.56479.694809.519.2528.8338.3848ocm/s2s/t2的单位cm/s2cm/s2cm/s2cm/s2根据单位猜猜看,这是什么物理量?说明:取点不同时,时间和位移不同,但是s/t2仍接近常数1CDEFAB1.95.89.613.417.3单位：mm 猜想猜想1：s/t=v,因此s/t应为平均速度。猜想2：s/t2从单位cm/s2(m/s2)来看,应为加速度。因此猜测自由落体运动中应为加速度不变。即自由落体运动为匀变速直线运动速度公式位移公式呢?如何通过纸带分析来得到自由落体运动的规律呢? 重力加速度前面计算中出现的s/t2在实验误差范围内可视为衡量。从单位可推测该衡量是加速度重力加速度符号：gg=9.8m/s2重力加速度g是矢量，方向竖直向下。其数值在地球上不同地点一般是不同的，要求不是太高时可以取g＝9.8m／s2.有时甚至可取g＝10m／s2. 地球上不同地区的重力加速度不同．随着纬度的增加而增加随着高度的增加而减小重力加速度与质量有关吗？？？无关2）不同地点，g值一般不同。两极最大，赤道最小；距地面越高，g值越小注意：1）同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同 二、自由落体加速度1、在同一地点，一切物体的自由落体运动加速度都相同。这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用g来表示。(1)方向:总是竖直向下的。(2)大小:g=9.8m/s2，粗略计算可取g=10m/s2一、自由落体性质自由落体是一种初速度为零的匀加速直线运动(3)在地球上不同的地方,g的大小不同.g随纬度的增加而增大（赤道g最小，两极g最大),g随高度的增加而减小。 三、自由落体运动规律1、自由落体运动的速度公式：位移公式：2、自由落体运动的图像 例题教材P33-例：屋檐上水滴下落的过程可以近似地看作是自由落体运动。假定水滴从10m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大？0＋解：设坚直向下为正方向，由得水滴下落到地面时的速度实践拓展练习 ＊讨论交流教材P34-在现实中，雨滴大约在1.5km左右的高空形成并开始下落。计算一下，若该雨滴做自由落体运动，到达地面时的速度是多大？遇到过这样的雨滴吗？据资料显示，落到地面的雨滴速度一般不超过8m／s.为什么它们的差别会这么大？参考解答:如果雨滴自由下落1.5km,则实际上，从1.5km下落已经不可能忽略空气阻力了。因此不能看作自由下落。