广西宾阳中学高三物理阶段复习课件 2.5、6 自由落体运动 伽利略对自由落体运动的研究 新人教版.ppt

5 6自由落体运动伽利略对自由落体运动的研究 1 知道影响物体下落快慢的因素 认识自由落体运动 理解自由落体运动是在理想条件下的运动 2 理解自由落体运动的条件和性质 掌握重力加速度的概念 3 掌握自由落体运动的规律 能用匀变速直线运动的规律解决自由落体问题 4 了解伽利略的实验研究过程 认识伽利略有关实验的科学思想和方法 重点 1 物体自由下落的快慢与所受重力无关 2 自由落体运动的特点和规律 难点 1 自由落体运动的加速度的理解 2 自由落体运动的规律及应用 一 自由落体运动1 定义物体只在 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 作用 2 初速度 3 运动性质自由落体运动是初速度为零的 运动 重力 静止 重力 等于零 匀加速直线 二 自由落体加速度和自由落体运动的规律1 自由落体加速度 1 定义 在同一地点 一切物体自由下落的加速度 这个加速度叫做自由落体加速度 也叫做 通常用g表示 2 方向 都相同 重力加速度 竖直向下 3 大小 一般的计算中可以取g 9 8m s2或g 10m s2 没有特别的说明 都按g 进行计算 在地球上不同的地方 g的大小是 的 纬度越高 g值 填 越大 或 越小 9 8m s2 不同 越大 2 自由落体运动的规律 1 自由落体运动实质上是初速度v0 0 的匀加速直线运动 2 基本公式 加速度a g 速度公式 v 位移公式 h 位移速度关系式 v2 gt 2gh 三 伽利略对自由落体运动的研究1 伽利略的观点重物与轻物下落得 2 猜想落体一定是一种最简单的变速运动 它的速度应该是均匀变化的 3 假设落体运动的速度v与时间t成 同样快 正比 4 实验验证让铜球沿阻力很小的斜面滚下 测出小球从不同起点滚动的 和 1 斜面倾角一定时 小球做 运动 2 改变小球的质量 只要倾角一定 小球的加速度都是 的 3 增大斜面倾角 小球的加速度 4 将斜面倾角外推到 90 时的情况 小球自由下落 认为小球仍会做 运动 从而得到了自由落体运动的规律 位移x 所用的时间t 匀加速直线 相同 增大 匀变速直线 5 科学方法伽利略科学思想方法的核心是把 和 和谐地结合起来 实验 逻辑推理 判一判 1 物体越重 下落得越快 2 一个人从楼顶的边缘 竖直向下投出一小石块 石块的运动就是自由落体运动 3 重力加速度的方向竖直向下 4 在同一地点 质量不同的物体 重力加速度不相同 提示 1 物体下落的快慢与物体的轻重无关 如果没有空气阻力的影响 所有物体下落得一样快 1 错 2 石块开始运动时初速度不为零 不符合自由落体运动的条件 故 2 错 3 重力加速度的方向和重力的方向相同 都是竖直向下 故 3 对 4 在同一地点 任何物体的重力加速度都相同 与物体的质量大小无关 故 4 错 自由落体运动的特点探究物体下落的快慢与重力的大小是否有关试根据下面三个小实验 结合表格 分析现象 总结规律 点拨 美国宇航员斯科特在月球上 无大气 同时释放羽毛和铁锤 发现它们下落得一样快 实验1 将一张纸片和一张金属片同时在同一高度释放 如图甲 实验2 将纸片团成团和金属片同时在同一高度释放 如图乙 实验3 将毛钱管管内空气几乎全部抽出后 管内形状 质量不同的金属片 鸡毛 在管直立过来时 如图丙 提示 先着地 能否表明重的物体下落较快 纸团和金属片几乎 实验1中为什么金属片比纸片先着地 是空气阻力的影响吗 它们 没有 时 轻重不同的物体下落快慢都相同 归纳总结 物体下落的快慢与物体的重力的大小 金属片 同时着地 同时到达管底 空气阻力 无关 知识点拨 对自由落体运动的理解 1 物体下落过程的运动情况与物体质量无关 物体在空气中下落的运动快慢不同 是由于空气阻力作用的结果 2 自由落体运动是一种理想化的运动 实际物体在下落时只要受到的空气阻力远小于重力 即可忽略不计 可近似看成自由落体运动 3 自由 的含义是只受重力 初速度为零 探究归纳 自由落体运动1 物体下落的快慢与物体质量的大小无关 2 不同物体从同一高度做自由落体运动 它们的运动情况是相同的 典例1 关于自由落体运动 下列说法正确的是 a 物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动b 如果空气阻力比重力小得多 空气阻力可以忽略不计 这时由静止开始下落的运动是自由落体运动c 跳伞运动员从飞机上由静止开始下落 忽略空气阻力的影响 打开降落伞以前的运动是自由落体运动 打开降落伞以后的运动不是自由落体运动d 一雨滴从屋顶落下 途中经过一个窗子 雨滴经过窗子的这一段运动是自由落体运动 思路点拨 解答本题时应把握以下两点 1 明确自由落体运动的条件 2 如果空气阻力可以忽略不计 由静止开始下落的运动也可以看做自由落体运动 解析 对各选项进行逐一分析答案 b c 变式训练 2012 徐州高一检测 在忽略空气阻力的情况下 让石块和木块从同一高度同时从静止开始下落 下列说法中正确的是 a 重的石块先着地b 轻的木块先着地c 在着地前的任一时刻 二者具有相同的速度 相同的位移d 二者在下落这段时间内的平均速度相等 解析 选c d 在忽略空气阻力的情况下 只在重力作用下由静止释放的物体的运动可以看做自由落体运动 快慢程度与质量无关 运动情况是一样的 同时落地 初 末位置相同 位移相同 a b错 c对 由平均速度的定义可知 d对 自由落体加速度重力加速度的大小与距地面的高度有关吗 在地面上同一地点 随高度的增加重力加速度如何变化 在一定的高度内重力加速度的大小变化明显吗 提示 1 重力加速度的大小与距地面的高度有关 2 在地面上同一地点 随高度的增加 重力加速度减小 3 在一定的高度内 重力加速度的大小变化不明显 可认为重力加速度的大小不变 规律方法 测定重力加速度的其他方法 1 频闪照相法 由频闪照相获得照片 根据 x gt2求g 其中t为闪光的时间间隔 x为相邻的相等时间间隔t内的位移之差 2 滴水法 在水龙头下放一容器 调节水龙头的开关 使水一滴一滴地下落 当调节到使第一滴水碰到容器底部的瞬间 第二滴水刚好从水龙头口开始下落 测出n滴水下落的总时间t0 用刻度尺量出水龙头口到容器底部的距离h 由h 得 探究归纳 自由落体加速度1 在同一地点 一切物体在自由落体运动中的加速度都相同 2 重力加速度随距离地面高度的增加而减小 典例2 关于自由落体运动的加速度g 下列说法正确的是 a 重的物体的g值大b g值在地面任何地方一样大c g值在赤道处大于南北两极处d 同一地点的不同重量物体的g值一样大 思路点拨 解答本题把握以下三点 1 g与物体的轻重无关 2 在同一地点 重力加速度相同 3 g随纬度的增加而增大 解析 选d 在同一地点的不同重量物体的g值一样大 与物体的轻重无关 a错 d对 在地球上不同的地方 g的大小是不同的 纬度越高 g值越大 g值在赤道处小于南北两极处 b c错误 变式训练 关于重力加速度的说法中 不正确的是 a 重力加速度g是标量 只有大小没有方向 通常计算中g取9 8m s2b 在地球上不同的地方 g值的大小不同 但它们相差不是很大c 在地球上同一地方 一切物体在自由落体运动中的加速度都相同d 在地球上同一地方 离地面高度越高重力加速度g越小 解析 选a 重力加速度是矢量 方向竖直向下 与重力的方向相同 a错 在地球的表面 不同的地方 g值的大小略有不同 但都在9 8m s2左右 b对 在地球表面同一地点 g值都相同 但随着高度的增大 g值逐渐减小 c d对 故选a 自由落体运动规律让一物体从某一高度自由下落 下落的时间由什么因素决定 提示 由公式h 可知 做自由落体运动的物体下落的时间与高度h和重力加速度g有关 而在同一地点 g值相同 故下落的时间由下落的高度决定 即 规律方法 自由落体运动常用的比例关系式 1 t末 2t末 3t末 瞬时速度之比v1 v2 v3 1 2 3 2 t内 2t内 3t内 下落高度之比x1 x2 x3 1 4 9 3 第一个t内 第二个t内 第三个t内 下落高度之比x x x 1 3 5 4 连续下落相同高度时的瞬时速度之比v1 v2 v3 探究归纳 自由落体运动规律1 运动特点 初速度为零的匀加速直线运动v0 0 a g 2 物体从某一高度自由下落的时间由下落的高度决定 典例3 雨滴通常从1500m左右的高度落下 如果没有空气阻力 问经过多长时间落到地面 它落到地面时的速度是多少 此种情况会产生怎样的后果 思路点拨 不考虑空气阻力 雨滴下落可看做自由落体运动 可运用自由落体运动的规律求解 解析 如果没有空气阻力 雨滴下落的运动可以看成是自由落体运动 由公式h 得 17 5s雨滴落地时的速度为v gt 9 8 17 5m s 171 5m s如果没有空气阻力 每下一次雨都会对地球上的动植物及建筑物带来毁灭性的破坏 答案 见解析 变式训练 2012 烟台高一检测 前不久媒体报道 从某大厦28楼窗口落下半块砖头 竟将停在楼下的一辆轿车车顶砸了个口 幸好车内无人 否则后果更加严重 假定此砖头可看做质点 它是从距车顶80m高处由静止开始落下 且空气阻力忽略不计 g取10m s2 求 1 砖头在空中的运动时间 2 砖头砸到车上时的速度大小 解析 1 由运动学公式h 得 4s 2 由运动学公式2gh v2 得v 40m s答案 1 4s 2 40m s 伽利略对自由落体运动的研究1 伽利略进行了怎样的猜想 提示 猜想落体运动是一种最简单的变速运动 速度应该均匀变化 速度可能与时间成正比 也可能是速度与位移成正比 2 伽利略在从猜想到进行实验验证的过程中 遇到了哪些困难 又是如何解决的 提示 困难之一 无法测量瞬时速度 解决方案 改测位移与时间的关系 从静止开始做匀加速直线运动的物体x t2 困难之二 没有准确的计时工具 无法测定像自由落体这样较短的时间 解决方案 设计了著名的斜面实验 3 伽利略是如何进行实验验证的 提示 1 让小球沿斜面滚下 减小加速度 延长运动时间 便于观测 2 他进行的是坡度较小的斜面实验 后来将实验进行了合理外推 当倾角增大到90 时 小球的运动就是自由落体运动 知识点拨 认识伽利略的科学方法 1 伽利略第一次把实验和逻辑推理 包括数学推演 和谐地结合了起来 打开了近代科学的大门 2 伽利略对自由落体运动的研究 开创了研究物理规律的科学方法 抽象思维 数学推导和科学实验相结合 探究归纳 伽利略对自由落体运动的研究1 过程 问题 猜想 数学推理 实验验证 合理外推 得出结论 2 思想方法 实验和逻辑推理相结合 典例4 如图所示 大致地表示了伽利略探究自由落体运动的实验和思维过程 对于此过程的分析 以下说法正确的是 a 其中甲图是实验现象 丁图是经过合理的外推得出的结论b 其中丁图是实验现象 甲图是经过合理的外推得出的结论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 思路点拨 解答本题时应把握以下两点 1 理解伽利略设计 冲淡 重力的斜面实验的原因 2 明确斜面实验的过程及结论是如何获得的 解析 选a c 伽利略探究自由落体运动时 是让小球从斜面上滚下 此时可以 冲淡 重力的作用 使实验现象更明显 然后合理外推到斜面竖直的状态 故正确选项为a c 变式训练 伽利略用巧妙的方法推翻了亚里士多德的错误观点 从而提出了 自由落体是一种最简单的变速运动 速度应该是均匀变化的 观点 这种方法在科学研究中叫 a 数学推演b 实验验证c