高中物理 第2章 匀变速直线运动的研究 56 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

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修1 匀变速直线运动的研究 第二章 5自由落体运动6伽利略对自由落体运动的研究 第二章 请一位同学与你合作 让他用两个手指捏住长尺上端 你的拇指与食指弯曲成环状放在尺下端的零刻度周围 手的任何部位都不要碰到尺 见下图 当他一松手 尺子开始下落时 你立刻把尺握住 记下握住尺的位置 读出尺下落的高度 就能算出你的反应时间 你想知道这样做的道理吗 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 或10m s2 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 2gh 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 t2 4 实验结果 小球沿斜面滚下的运动是 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 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v0 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 自由落体运动的规律 1 自由落体运动是匀变速直线运动在v0 0 a g时的一个特例 所以匀变速直线运动的基本公式以及推论都适用于自由落体运动 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 解析 下落高度h 1000m 由v2 2gh得v 140m s b项正确 二 自由落体加速度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 s2或g 10m s2 3 自由落体加速度的方向 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 三 重力加速度的三种测量方法1 打点计时器法 1 按如图所示连接好实验装置 让重锤做自由落体运动 与重锤相连的纸带上便会被打点计时器打出一系列点迹 2 对纸带上计数点间的距离h进行测量 利用hn hn 1 gt2 求出重力加速度的大小 3 由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运动 伽利略采用了间接验证的方法 1 运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速直线运动符合x t2 2 运用斜面实验测出小球沿光滑斜面向下的运动符合x t2 是匀变速直线运动 3 伽利略将上述结果合理外推到将斜面倾角增大到90 的情况 成为自由落体 4 从而得出结论 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 a 其中的丙图是实验现象 丁图是经过合理的外推得到的结论b 其中的丁图是实验现象 甲图是经过合理的外推得到的结论c 运用甲图的实验 可 冲淡 重力的作用 使实验现象更明显d 运用丁图的实验 可 放大 重力的作用 使实验现象更明显答案 ac 解析 伽利略研究自由落体运动时 由于当时的条件所限 不能直接对自由落体运动进行研究 而是采取通过斜面实验 来 冲淡 重力的作用 使实验现象更明显 然后外推的方法得到的 选项bd错误 选项ac正确 对自由落体概念的理解 解析 自由落体运动是指物体只在重力作用下从静止开始的下落运动 而选项a中没有说明是什么样的受力物体 因而不能确定所受空气阻力能否忽略 也不能确定它是否只受重力 a错误 b选项也不正确 例如设想有一大捆棉花和一个小钢球 这一大捆棉花的重量大于小钢球的重量 在高处将它们同时释放 谁下落得快呢 显然是小钢球下落得快 b错误 自由落体加速度的方向是竖直向下的 c正确 自由落体运动的速度与时间成正比 比例常数为重力加速度g 但初速度为零的匀加速直线运动的速度都与时间成正比 d错误 答案 c点评 要准确把握自由落体运动的概念 条件和性质 答案 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 s2 故只有选项d正确 自由落体运动规律的应用 解析 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 ts末 2ts末 3ts末 4ts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 据此可作出解答 解析 根据题意 小球先从空中自由下落 与水平地面相碰后再弹到空中某一高度 由速度 时间图象可知小球下落的最大速度为5m s 小球第一次反弹初速度的大小为3m s 由v2 2gh可以计算出 h 0 45m 综上所述 a c正确 b d错误 实验 测量自由落体加速度 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 s2 4 若当地的重力加速度数值为9 8m s2 请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的一个原因 答案 1 ba 2 左 3 1 17m s9 75m s2 4 纸带与打点计时器的摩擦 空气阻力 1 在实验中 下列做法正确的有 a 电路中的电源只能选用交流电源b 实验前应将m调整到电磁铁的正下方c 用直尺测量电磁铁下端到m的竖直距离作为小球下落的高度d 手动敲击m的同时按下秒表开始计时 2 实验测得小球下落的高度h 1 980m 10个小球下落的总时间t 6 5s 可求出重力加速度g m s2 结果保留两位有效数字 3 在不增加实验器材的情况下 请提出减小实验误差的两个办法 答案 1 bd 2 9 4 3 增加小球下落的高度 多次重复实验 结果取平均值 其他答案只要合理即可 开放 探究 1 他们依据 规律 估算洞的深度 2 他们估算洞的深度的方法是 写出主要方程式 计算过程 3 请你对该方法进行评估 该方法的优点 该方法的不足 该方法的不足 测量方法粗略 误差较大 石块下落的初