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.ppt

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 8m s2或10m 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 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x t2 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 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 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1s内 2s内 3s内的位移之比是1 3 5b 在1s末 2s末 3s末的速度之比是1 2 3c 在第1s内 第2s内 第3s内的平均速度之比是1 4 9d 在相邻两个1s内的位移之差都是9 8m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1s内 2s内 3s内的位移之比是1 4 9 a项错 由v gt可知 b项正确 第1s内 第2s内 第3s内的平均速度分别等于0 5s 1 5s 2 5s时刻的速率 所以平均速度之比是1 3 5 c项错 相邻两个1s内的位移之差 h gt2 9 8m 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1m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 加速度大小为g 方向竖直向下的匀加速直线运动c 离地20m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 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 2m的细杆ab 在杆的正下方离b端0 8m的地方有一个水平放置的圆环c 若让杆自由下落 g取10m 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4s内的位移 可以用自由落体前4s的位移与前3s的位移的差求得 匀加速直线运动法 如求物体下落后第4s内的位移 可以先根据v0 gt1求出第4s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8m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10m s2 a 2mb 2 5mc 2 9md 3 5m 知识点一 知识点二 知识点三 自由落体加速度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 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 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50hz 测得ab 7 65cm bc 9 17cm 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 解析 vb 2 1m s 由hbc hab gt2可得g 9 5m s2 比真实值偏小 答案 2 19 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 05s x6 x5 x4 7 20cm 1 80cm 5 40cm x1 x2 x3 1 80cm 代入数据得a 1 6m 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 a 自由落体运动是一种匀速直线运动b 在同一地点 轻重不同的物体的g值一样大c 物体的质量越大 下落时加速度就越大d 当地重力加速度为9 8m s2 则物体在该处自由下落的过程中 每秒速度都增加9 8m s解析 自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动 故a错误 加速度的大小与物体的重量无关 同一地点加速度相同 b正确 自由落体运动是忽略空气阻力的运动 无论质量是大是小 下落时加速度都是g 故c错误 加速度等于单位时间内速度的变化量 当地重力加速度为9 8m s2 则物体在该处自由下落的过程中 每秒速度都增加9 8m s2 故d正确 答案 bd 1 2 3 4 1 2 3 4 3 多选 关于伽利略对自由落体运动的研究 下列说法中正确的是 a 运用 归谬法 否定了亚里士多德的 重的物体下落快 轻的物体下落慢 的论断b 提出 自由落体 是一种最简单的直线运动 匀速直线运动c 通过斜面上物体的匀加速运动外推出 斜面倾角为90 时 物体做自由落体运动 且加速度的大小跟物体的质量无关d 总体的思维过程是 对现象观察研究 提出假说 逻辑推理 实验检验 对假