高中物理 第二章 匀变速直线运动的研究（第4课时）自由落体运动 伽利略对自由落体运动的研究课件 新人教版必修1.ppt

第4课时自由落体运动伽利略对自由落体运动的研究 研究学考 明确要求 知识点一自由落体运动 基础梳理 1 定义自由落体运动是物体只在 作用下从 开始下落的运动 2 物体做自由落体运动的条件 1 只受 2 初速度v0 在实际中 物体下落时由于受空气阻力的作用 并不做自由落体运动 只有当空气阻力 重力时 物体由静止开始的下落才可看做自由落体运动 重力 静止 重力 0 远小于 3 自由落体运动的实质自由落体运动是初速度为 加速度为 的 直线运动 它只是匀变速直线运动的特例 思考 1 一张纸片下落和该纸片揉成团下落快慢不同是什么原因造成的 2 为什么在抽成真空的牛顿管中金属片和羽毛下落的快慢相同 答案 1 纸片受到的空气阻力较大 而纸团受到的空气阻力较小 造成二者下落快慢不同 2 抽成真空的牛顿管中对金属片和羽毛均没有空气阻力 它们只在重力作用下做自由落体运动 零 g 匀加速 即学即练 1 下列说法正确的是 初速度为零 竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动 仅在重力作用下的运动叫自由落体运动 物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动 当空气阻力的作用较小 可以忽略不计时 物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动a b c d 解析自由落体运动是物体只在重力作用下由静止开始下落的运动 它的初速度为零 若空气阻力比较小 可以忽略不计时 物体由静止开始自由下落可视为自由落体运动 故正确答案为c 答案c 知识点二自由落体加速度 基础梳理 1 自由落体加速度 1 重力加速度又叫自由落体加速度 通常用g来表示 2 重力加速度的方向 总是 的 3 重力加速度的大小 在同一地点 一切物体的重力加速度都 在不同地理位置处的重力加速度一般不同 赤道上物体的重力加速度 南 北 极处重力加速度 物体所处地理位置的纬度越大 重力加速度 一般的计算中 可以取g m s2或g m s2 竖直向下 相同 最小 最大 越大 9 8 10 2 测量自由落体加速度的方法 图1 1 利用打点计时器 2 利用频闪照相频闪照相可以每隔相等的时间拍摄一次 利用频闪照相可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置 如图1为一小球做自由落体运动的频闪照片 根据匀变速直线运动的推论 h gt2可求自由落体加速度 思考利用如图2甲所示的实验装置测定重力加速度 用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态 并使重物停在靠近打点计时器处 先接通电源 再松开纸带让重物自由下落 打点计时器在纸带上打下一系列的点 如何根据打上点的纸带 如图乙 求出重物的重力加速度 图2 即学即练 2 2016 金华高一期末 关于自由落体运动的加速度g 下列说法中正确的是 a 重的物体的g值大b 同一地点 轻重物体的g值一样大c g值在地球上任何地方都一样大d g值在赤道处大于在北极处解析自由落体加速度又叫做重力加速度 在同一地点 所有物体的重力加速度都是相等的 与物体的质量 运动状态均无关 a c错误 b正确 在不同地点 重力加速度是不同的 两极处大于赤道处 d错误 答案b 3 如图3所示 将打点计时器固定在铁架台上 使重物拖着纸带从静止开始自由下落 利用此装置可以测定重力加速度 图3 1 所需器材有打点计时器 带导线 纸带 复写纸 带铁夹的铁架台和带夹子的重物 此外还需 填字母代号 中的器材 a 直流电源 天平及砝码b 直流电源 毫米刻度尺c 交流电源 天平及砝码d 交流电源 毫米刻度尺 2 通过作图的方法可以剔除偶然误差较大的数据 提高实验的准确程度 为使所作图线的斜率等于重力加速度 除作v t图象外 还可作图象 其纵轴表示的是 横轴表示的是 知识点三自由落体运动的规律 基础梳理 1 速度公式 v 2 位移公式 h 3 速度位移公式 v2 gt 2gh 思考匀变速直线运动的推论对于自由落体运动是否适用 答案都适用 典例精析 例题 从离地面500m的空中自由落下一个小球 g取10m s2 求小球 1 经过多长时间落到地面 2 自开始下落计时 在第1s内的位移和最后1s内的位移各为多少 3 下落时间为总时间的一半时的位移 答案 1 10s 2 95m 3 125m 技巧点拨 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 是最简单的匀加速直线运动 匀加速直线运动的一切规律 包括推论公式 都适用于自由落体运动 即学即练 4 有一根长l 5m的铁链悬挂在某楼顶上 楼中有一窗口 窗口上沿离铁链的悬点h 25m 当铁链从静止开始下落后始终保持竖直 不计空气阻力 g 10m s2 求 图4 1 铁链的下端a下落到窗口的上沿b时 铁链的速度大小 2 接着铁链经过整个窗口用了t 0 3s的时间 窗口的高度h为多少 答案 1 20m s 2 1 45m 知识点四伽利略对自由落体运动的研究 基础梳理 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 否定了他的论断 2 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 重量 亚里士多德 均匀变化 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 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 运动 只要斜面的倾角一定 小球的加速度都是 的 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 伽利略将斜面倾角外推到 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 x t2 匀加速直线 相同 变大 90 思考伽利略研究自由落体运动时采用了什么科学方法 答案采用的方法 抽象思维 数学推理和科学实验相结合 即学即练 5 在学习物理知识的同时 还应当十分注意学习物理学研究问题的思想和方法 从一定意义上说 后一点甚至更重要 伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用 至今仍然具有重要意义 请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程 判定下列哪个过程是伽利略的探究过程 a 猜想 问题 数学推理 实验验证 合理外推 得出结论b 问题 猜想 实验验证 数学推理 合理外推 得出结论c 问题 猜想 数学推理 实验验证 合理外推 得出结论d 猜想 问题 实验验证 数学推理 合理外推 得出结论 解析伽利略探究物体下落规律的过程是 先对亚里士多德对落体运动的观察得出的结论提出质疑 大小石块捆在一起下