《2017_2018学年高中物理第二章匀变速直线运动的研究2_5自由落体运动2_6伽利略对自由落体运动的研究课件新人教版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017_2018学年高中物理第二章匀变速直线运动的研究2_5自由落体运动2_6伽利略对自由落体运动的研究课件新人教版必修1（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5 自由落体运动 6 伽利略对自由落体运动的研究,自主阅读,自我检测,一、自由落体 1.定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。 2.自由落体运动的初速度和受力有什么特点? 初速度等于零的匀加速直线运动。受力特点:只受重力作用。 二、自由落体加速度 1.什么是重力加速度?通常用什么符号表示? 在同一地点,一切物体自由下落的加速度都相同,这个加速度叫自由落体加速度,也叫重力加速度,符号为g。 2.自由落体加速度的方向总是竖直向下。一般的计算中,g取9.8 m/s2或 10 m/s2。 3.随着地球上纬度不同,重力加速度怎样变化? 地球上越靠近赤道的地方重力加速度越小,越靠近两极的地方重力加
2、速度越大。,自主阅读,自我检测,三、自由落体运动的规律 1.自由落体运动的实质:初速度v0=0、加速度a=g的匀加速直线运动。 2.基本公式:(1)速度公式v=gt。 (2)位移公式h=_。 (3)位移速度关系式v2=2gh。,自主阅读,自我检测,四、伽利略对自由落体运动的研究 1.亚里士多德的观点:物体下落的快慢是由它们的重量决定的。 2.伽利略的研究 (1)伽利略通过怎样的逻辑推理否定了亚里士多德的论断? 提示:根据亚里士多德的论断,大小石块捆绑在一起时下落的速度变大还是变小可以得出两种不同的结论。 (2)伽利略猜想自由落体运动会是一种怎样的运动? 提示:自由落体运动是一种最简单的变速运动
3、,它的速度应该是均匀变化的。 (3)数学推理:伽利略通过数学推理得出对于初速度为0的匀变速直线运动应有xt2。,自主阅读,自我检测,(4)伽利略采用了间接验证的方法,让小球从斜面上的不同位置滚下,测出小球从不同起点滚动的位移x和所用时间t。 结果表明:小球沿斜面滚下的运动的确是匀加速直线运动,只要斜面的倾角一定,小球的加速度都是相同的。增大斜面的倾角,小球的加速度随斜面倾角的增大而变大。 (5)伽利略将得到的实验结果进行了怎样的合理外推? 提示:伽利略将斜面倾角外推到90时的情况,小球的运动就成为自由下落,伽利略认为小球仍会做匀变速直线运动。,自主阅读,自我检测,1.正误辨析 (1)物体从静止
4、开始下落的运动就是自由落体运动。 ( ) 解析:自由落体运动是从静止开始、只在重力作用下的运动,自由落体运动必须同时满足这两个条件。 答案: (2)物体在真空中一定做自由落体运动。 ( ) 解析:如果物体在真空中运动的初速度不为零或运动中除受重力外还受其他力作用,物体在真空中的运动就不是自由落体运动。 答案: (3)自由落体运动在任意相等的时间内速度变化量相等。 ( ) 解析:因自由落体运动是匀变速直线运动,加速度恒定,所以相等时间内速度的变化量相等。 答案:,自主阅读,自我检测,(4)在同一地点,轻重不同的物体的g值一样大。 ( ) 解析:加速度的大小与物体的重量无关,同一地点加速度相同。
5、答案: (5)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。 ( ) 解析:只受重力且初速度为零的运动是自由落体运动。 答案:,自主阅读,自我检测,2.下列运动中可视为自由落体运动的是( ) A.苹果成熟后自由掉落 B.羽毛释放后向下飘落 C.乒乓球下抛后竖直落下 D.降落伞从空中缓缓降落 解析:苹果成熟后自由下落,阻力可以忽略,初速度为零,仅受重力,可视为自由落体运动,A正确;羽毛下落过程中所受的阻力不能忽略,不能视为自由落体运动,B错误;乒乓球下抛后,初速度不为零,不能视为自由落体运动,C错误;降落伞从空中缓缓降落,阻力不能忽略,不能视为自由落体运动,D错误。 答案:A,自主阅读,
6、自我检测,3.(多选)对于自由落体运动,下列说法中正确的是( ) A.在1 s内、2 s内、3 s内的位移之比是135 B.在1 s末、2 s末、3 s末的速度之比是123 C.在第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度之比是149 D.在相邻两个1 s内的位移之差都是9.8 m 解析: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,由h= gt2可知在1 s内、2 s内、3 s内的位移之比是149,A项错。由v=gt可知,B项正确。第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度分别等于0.5 s、1.5 s、2.5 s时刻的速率,所以平均速度之比是135,C项错。相邻两个1 s内的位
7、移之差h=gT2=9.8 m,D项正确。故选B、D。 答案:BD,知识点一,知识点二,知识点三,对自由落体运动的理解 问题导引 如图所示,有两根长约1 m的玻璃管,内装羽毛、小球、小金属片、小铜钱等,其中一根用抽气机抽成真空。让玻璃管竖直,观察各种物体两根管中下落时的现象。 (1)两根管中物体下落的现象有什么不同? (2)实验表明:只受重力作用时,物体下落快慢有什么规律? (3)空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体运动?,知识点一,知识点二,知识点三,要点提示:(1)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。 (2)同一地点,只受重力作用
8、时,物体下落的快慢相同。 (3)当空气阻力远小于重力时,空气中物体由静止开始的下落可看作自由落体运动。,知识点一,知识点二,知识点三,知识归纳 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的运动模型,在实际中物体下落时由于受空气阻力的作用,物体并不是做自由落体运动,当空气阻力比重力小得多,可以忽略时,物体的下落可以当作自由落体运动来处理。 3.自由落体运动的实质:自由落体运动的实质是初速度为零、加速度a=g的匀加速直线运动,它是匀变速直线运动的一个特例。,知识点一,知识点二,知识点三,4.自由落体加速度重力加速度 (1)产生
9、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:与地球上的位置及距地面的高度有关。,(3)方向:竖直向下,除地球的两极处,其他地方的重力加速度的方向并不指向地心。,知识点一,知识点二,知识点三,典例剖析 【例1】 (多选)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作自由落体运动 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 解析:物体做自由落体运动的条件是(1)初速度为零;(2)除
10、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,物体的下落才能看作自由落体运动,所以C错误,D正确。 答案:BD,知识点一,知识点二,知识点三,规律方法1.解答关于自由落体运动的问题时,必须抓住自由落体运动的两个条件,一是初速度v0=0,二是仅受重力作用。 2.对自由落体运动条件不清,往往误认为物体仅在重力作用下的运动就看作是自由落体运动或者是误认为只要物体从静止下落,物体就做自由落体运动。,知识点一,知识点二,知识点三,变式训练1(多选)下列关于自由落体运动的说法,正确的是( ) A.在真空条件下,石头将比纸片先落地 B.自由落体运动是初速度为0、
11、加速度大小为g、方向竖直向下的匀加速直线运动 C.离地20 m的高度,物体在赤道落下所用的时间比在北极落下所用的时间长 D.随着高度的增加,重力加速度大小不变 解析:在真空条件下,石头与纸片都做自由落体运动,它们下落的速度一样快,A错。由自由落体运动的条件知,B对。由于赤道附近的重力加速度小于地球两极处的重力加速度,由 得下落同样的高度,在赤道附近用时较长,C对。随着高度的增加,重力加速度减小,D错。 答案:BC,知识点一,知识点二,知识点三,自由落体运动的规律 问题导引 如图所示,一个小金属球从离地h高处由静止释放,小球下落一段时间落地。试结合上述现象讨论: (1)小球的运动性质是什么? (
12、2)怎样确定小球的落地时间及速度? 要点提示:小球做自由落体运动,是初速度为零的匀加速直线运动:v0=0,a=g。可由运动学公式h= gt2及v2=2gh确定落地时间和速度。,知识点一,知识点二,知识点三,知识点一,知识点二,知识点三,典例剖析 【例2】 有一条竖直悬挂起来的长为4.2 m的细杆AB,在杆的正下方离B端0.8 m的地方有一个水平放置的圆环C,若让杆自由下落(g取10 m/s2)。求: (1)从杆下落开始,上端A及下端B到达圆环所经历的时间。 (2)AB杆通过圆环的过程中所用时间。,知识点一,知识点二,知识点三,知识点一,知识点二,知识点三,规律方法自由落体运动的中间一段过程的分
13、析方法 自由落体运动法:从物体开始下落开始研究,物体做自由落体运动,如求物体下落后第4 s内的位移,可以用自由落体前4 s的位移与前3 s的位移的差求得。 匀加速直线运动法:如求物体下落后第4 s内的位移,可以先根据v0=gt1求出第4 s内的初速度,再利用 求出相应的位移。,知识点一,知识点二,知识点三,变式训练2一观察者发现,每隔一定时间就有一个水滴自8 m高处的屋檐落下,而且当看到第五滴水刚要离开屋檐时,第一滴水正好落到地面,那么这时第二滴水离地面的高度是(g取10 m/s2)( ) A.2 m B.2.5 m C.2.9 m D.3.5 m,知识点一,知识点二,知识点三,自由落体加速度
14、的测量 问题导引 小球自由下落时的频闪照片如图所示,频闪仪每隔0.04 s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?,知识点一,知识点二,知识点三,要点提示:可用下列两种方法求出重力加速度: (1)由 求出各点的瞬时速度,作出v-t图象,v-t图象是一条过原点的倾斜直线,斜率表示加速度。 (2)由位移差公式x=aT2计算加速度。,知识点一,知识点二,知识点三,知识归纳 测量重力加速度的方法 1.打点计时器法 (1)利用如图所示装置,让物体自由下落打出点迹清晰的纸带;,(2)对纸带上计数点间的距离x进行测量,利用 ,求出重力加速度。,知识点一,知识点二,知识点三,注意(1)用打点计时
15、器测出的重力加速度可能比实际值偏小,因为重物在带动纸带通过计时器下落时要受阻力作用。 (2)频闪照相法测重力加速度实验中,照片上的距离不是实际距离,应将其还原成小球下落的实际距离(或在照相时在物体旁放一标尺)。,知识点一,知识点二,知识点三,典例剖析 【例3】 某同学用如图甲所示装置测量自由落体加速度g,得到如图乙所示的一段纸带,他每两个点取一个计数点(已知交流电频率为50 Hz),测得AB=7.65 cm,BC=9.17 cm。则打B点时重物的瞬时速度为 m/s,测得的自由落体加速度g= m/s2,它比真实值偏 (选填“大”或“小”)。(结果均保留两位有效数字),知识点一,知识点二,知识点三
16、,解析:vB= 2.1 m/s,由hBC-hAB=gt2可得g=9.5 m/s2,比真实值偏小。 答案:2.1 9.5 小,知识点一,知识点二,知识点三,知识点一,知识点二,知识点三,变式训练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/s2(保留两位有效数字)。,知识点一,知识点二,知识点三,解析:由O到F,每两个相邻位置间的距离依次记为x1、x2、x3、x4、x5、x6,根据逐差法有,小球的加速度为 ,其中T=0.05 s,x6+x5+x4=7.20 cm-1.80 cm=5.40 cm,x1+x2+x3=1.80 cm,代入数据得a=1.6 m/s2。 答案:1.6,1,2,3,4,1.(多选)关于自由落体运动,下列说法正确的是(
