人教版高一物理必修一课件：第2章匀变速直线运动的研究 5、6.ppt

物 理 必修 ① · 人教版 新课标导学 第二章 匀变速直线运动的研究 5　自由落体运动　 6　伽利略对自由落体运动的研究 ※ 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 ※ 了解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 1 课前预习 2 课内探究 3 素养提升 4 课堂达标 5 课时作业 课 前 预 习 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 _______m /s 2 或 10m/ s 2 。 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 0 g 匀加速直线 gt 2 gh 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 ∝ t 2 (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 『 判一判 』 (1) 在空气中自由释放的物体做自由落体运动。 ( 　　 ) (2) 物体在真空中一定做自由落体运动。 ( 　　 ) (3) 自由释放的物体只在重力作用下一定做自由落体运动。 ( 　　 ) (4) 在同一地点，轻重不同的物体自由落体加速度一样大。 ( 　　 ) (5) 自由落体加速度的方向垂直地面向下。 ( 　　 ) (6) 自由落体运动是初速度为零，加速度为 g 的匀加速直线运动。 ( 　　 ) × × √ √ × √ D 解析： 因为月球上没有空气，所以铁锤和羽毛的运动情况完全相同都做自由落体运动，但重力加速度小于 9.8m/s 2 ，故只有选项 D 正确。 (1) 他们依据 ___________________ 规律，估算洞的深度。 (2) 请你对该方法进行评估： 该方法的优点： ______________ ； 该方法的不足： ______________ 。 (3) 若石块自由下落的时间为 3s ，估算洞的深度为 ________m 。 自由落体运动 见解析 见解析 45 解析： (1) 自由落体运动 (2) 该方法的优点： ① 所使用的仪器设备简单； ② 测量方法方便； ③ g 的取值熟悉； ④ 运算简便； 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。 课 内 探 究 在有空气的玻璃管中，金属片比羽毛下落得快；在抽掉空气的玻璃管中，金属片和羽毛的下落快慢相同。 (1) 实验表明：只受重力作用时，物体下落快慢有什么规律？ (2) 空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体运动？ 提示： (1) 相同； (2) 初速度为零，忽略空气阻力。 探究一　对自由落体运动的理解　 1 ．物体做自由落体运动的条件 (1) 运动条件：初速度为零； (2) 受力条件：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 v 0 ＝ 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 ．自由落体加速度 —— 重力加速度 (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 /s 2 或 g ＝ 10m/ s 2 。 (3) 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。 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。　　 C 解题指导： 根据自由落体运动的条件判断。 解析： 自由下落的物体的加速度相同都是重力加速度 g ；雨滴下落的空气阻力不能忽略；从水平飞行着的飞机上释放的物体不是从静止开始下落即初速度不为零。故选 C 。 C 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 错误。 如图所示，屋檐上水滴下落的过程可以近似地看作是自由落体运动。 请思考： (1) 自由落体运动与匀变速直线运动存在什么关系？ (2) 假定水滴从 5m 高的屋檐上无初速滴落，水滴下落的重力加速度约为 9.8m/s 2 ，你能求出水滴落到地面时的速度吗？ 探究二　自由落体运动的规律与应用　 解题指导： 如果将这 5 滴水的运动等效为一滴水的自由落体，并且将这一滴水运动的全过程分成时间相等的 4 段，设时间间隔为 T ，则这一滴水在 0 时刻， T s 末、 2 T s 末、 3 T s 末、 4 T s 末所处的位置，分别对应图示第 5 滴水、第 4 滴水、第 3 滴水、第 2 滴水、第 1 滴水所处的位置，据此可用多种方法作出解答。 由题意知： h 2 － h 3 ＝ 1m 由 ①②③ 解得： T ＝ 0.2s ， h ＝ 3.2m 。 答案： (1)3.2m ， (2)0.2s 是 C 小球自由下落时的频闪照片如图所示，频闪仪每隔 0.04s 闪光一次。如何根据右图的频闪照片求出重物的重力加速度？ 探究三　自由落体加速度的测量　 1 ．利用打点计时器测重力加速度： (1) 按图示连接好线路，并用手托重物将纸带拉到最上端。 (2) 安装打点计时器时要使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。 (3) 应选用质量和密度较大的重物。增大重力可使阻力的影响相对减小；增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。 (4) 先接通电路再放开纸带。打完一条纸带后立刻断开电源。 (5) 对纸带上计数点间的距离 h 进行测量，利用 h n － h n － 1 ＝ gT 2 ，求出重力加速度的大小。 (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” ) 。 (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/s 2 。 BA 左 1.17 9.75 (4) 若当地的重力加速度数值为 9.8m/s 2 ，请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的一个原因 _____________________________ 。 纸带与打点计时器的摩擦；空气阻力 解题指导： 根据用打点计时器测加速度的方法步骤作答。 〔 对点训练 3〕 　登上月球的宇航员利用频闪仪 ( 频率为每秒 20 次 ) 给自由下落的小球拍照，所拍的闪光照片如图所示 ( 图上所标数据为小球到达各位置时总的下落高度 ) ，则月球表面的重力加速度为 ______m/s 2 ( 保留两位有效数字 ) 。 1.6 素 养 提 升 自由落体运动在生活中的实际应用 (1) 这个实验可以测出哪个同学的反应时间？该同学的反应时间是多少呢？ (2) 若甲同学用此实验左手放，右手捏，是否可测出自己的反应时间？ 答案： (1) 乙， 0.20s 　 (2) 不能 B 课 堂 达 标 课 时 作 业