秋高中物理自由落体运动伽利略对自由落体运动的研究新人教必修实用教案

1、第1页/共53页第一页，共53页。 2自由落体运动的实验探究 (1)实验器材 如图所示，铁架台、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(zhn w)、交流电源、毫米刻度尺第2页/共53页第二页，共53页。 (2)探究方案 打点(d din)计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，通过纸带上的点来研究物体的运动特点操作过程如下： 打点(d din)计时器竖直固定在铁架台上，连接好电源 把纸带穿过两个限位孔，下端用铁夹夹到重物上，让重物靠近打点(d din)计时器第3页/共53页第三页，共53页。第4页/共53页第四页，共53页。第5页/共53页第五页，共

2、53页。第6页/共53页第六页，共53页。有 的 同 学 误 认 为 物 体 从 高 空 自 由 下 落 的 运 动 一 定 是 自 由 落 体 运 动 辨 析 ( b i n x ) ： 物 体 做 自 由 落 体 运 动 的 条 件 ： 一 是 物 体 只 受 重 力 ， 二 是 初 速 度 为 零 当 物 体 所 受 空 气 阻 力 不 能 忽 略 时 ， 物 体 所 做 的 运 动 就 不 是 自 由 落 体 运 动 第7页/共53页第七页，共53页。 要点二自由落体加速度 1定义：实验表明，不同重量的物体自由下落(xilu)时加速度相同，这一加速度称为自由落体加速度，因为是仅在重力作

3、用下产生的加速度，所以又叫重力加速度第8页/共53页第八页，共53页。 2重力加速度的特点 (1)方向：重力加速度是一个矢量，其方向竖直向下 (2)大小(dxio)：重力加速度的大小(dxio)随纬度和高度的变化而变化，在赤道最小，两极最大，随着纬度的增加而增加，随着高度的增加而减小在地面附近一般计算中取g9.8 m/s2.第9页/共53页第九页，共53页。有 的 同 学 误 认 为 自 由 落 体 加 速 度 与 物 体 重 力 有 关 ， 重 力 越 大 ， 自 由 落 体 加 速 度 越 大 辨 析 ： 自 由 落 体 运 动 的 加 速 度 与 地 理 位 置 有 关 ， 与 物 体

4、的 质 量 、 体 积 及 运 动 状 态 ( z h u n g t i ) 无 关 ， 这 一 点 要 特 别 注 意 第10页/共53页第十页，共53页。 要点(yodin)三自由落体运动的规律 1基本规律第11页/共53页第十一页，共53页。 2.推论(tuln)第12页/共53页第十二页，共53页。 3.关于(guny)自由落体运动的几个比例关系式 (1)第1 s末，第2 s末，第3 s末，第n s末速度之比为v1v2v3vn123n. (2)前1 s内，前2 s内，前3 s内，前n s内的位移之比为h1h2h3hn149n2.第13页/共53页第十三页，共53页。第14页/共53页

5、第十四页，共53页。自由落体运动是一种特殊的匀变速直线运动，故一切匀变速运动(binsyndng)的规律、推论对于自由落体运动都是适用的，但加速度为重力加速度g.第15页/共53页第十五页，共53页。 要点四伽利略对自由落体运动的研究 1对自由落体运动的两种观点 (1)亚里士多德的错误观点：物体下落的快慢是由它们的重量来决定( judng)的 (2)伽利略的观点：(归谬法)重物与轻物应该下落得一样快第16页/共53页第十六页，共53页。第17页/共53页第十七页，共53页。第18页/共53页第十八页，共53页。第19页/共53页第十九页，共53页。第20页/共53页第二十页，共53页。关于自由

6、落体运动，下列说法正确的是() A物体竖直向下(xin xi)的运动一定是自由落体运动 B自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直向下(xin xi)的匀加速直线运动题型 1 对自由落体运动的认识 例 1第21页/共53页第二十一页，共53页。 C物体(wt)只在重力作用下从静止开始的运动叫自由落体运动 D当空气阻力的作用比较小、可以忽略不计时，物体(wt)自由下落可视为自由落体运动 【分析】自由落体运动不仅只受重力，还必须满足v00的条件第22页/共53页第二十二页，共53页。 【解析】物体向下的运动可以加速、减速，也可以是匀速，所以选项A错；自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始的运

7、动，故选项C对；它是一种(y zhn)初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动，故选项B对；如果空气阻力的作用比较小，可以忽略不计，物体的下落也可以看做自由落体运动，选项D正确 【答案】BCD第23页/共53页第二十三页，共53页。 【方法总结】 充分理解自由落体运动的定义、特征和性质，重力加速度的特点，排除日常生活经验的干扰(gnro)，紧紧抓住概念的本质，是解决这一类问题的关键第24页/共53页第二十四页，共53页。自由落体运动是() A物体不受任何作用力的“自由”状态下的运动 B物体在真空中的运动 C加速度为g的竖直下落运动 D初速度为零，加速度为g的竖直下落运动 解析：自由落体运动是在重

8、力的作用下，并非不受力，A项错误；物体在真空中也可能做曲线运动，B项错误；根据自由落体运动的定义，可理解(lji)C项错误，D项正确 答案：D 变式训练1-1第25页/共53页第二十五页，共53页。从离地面500 m的空中由静止开始自由落下一个小球，g取10 m/s2，求： (1)小球经过多长时间落到地面； (2)小球最后1 s内的位移； (3)小球下落一半(ybn)时间的位移 【分析】题型 2自由落体运动规律的应用 例 2第26页/共53页第二十六页，共53页。第27页/共53页第二十七页，共53页。 【答案(d n)】(1)10 s(2)95 m(3)125 m第28页/共53页第二十八页

9、，共53页。 【方法总结】 解答自由落体运动问题的方法： (1)确定研究对象，选定(xun dn)研究过程，明确物体做自由落体运动 (2)将v00、ag代入到匀变速直线运动的基本公式及推论中，得到对应于自由落体运动的相关形式 (3)取竖直向下为正方向，把各已知量代入所选的方程中求解第29页/共53页第二十九页，共53页。一个石子从高处(o ch)释放，做自由落体运动，已知它在第1 s内的位移大小是x，则它在第3 s内的位移大小是() A5xB7x C9x D3x 解析：因自由落体运动满足在连续相等时间间隔内的位移：h1h2h3hn135(2n1)，所以它在第3 s内的位移大小是5x. 答案：A

10、 变式训练2-1第30页/共53页第三十页，共53页。如图所示，悬挂的直杆AB长为a，在B以下h处有一长为b的无底(w d)圆柱筒CD，若将悬线剪断，问： (1)直杆下端B穿过圆柱筒的时间是多少？ (2)整个直杆AB穿过圆柱筒的时间是多少？题型 3杆状物的下落问题 例 3【分析】解答本题时可按以下(yxi)思路分析：第31页/共53页第三十一页，共53页。第32页/共53页第三十二页，共53页。第33页/共53页第三十三页，共53页。 【方法总结】 对于杆状物体下落问题，下落的直杆有长度，分析这类问题的关键是将端点转化为质点问题进行处理，并把直杆运动过程(guchng)和对应的自由落体运动的位

11、移分析清楚第34页/共53页第三十四页，共53页。一个长2 m的杆竖直放置，杆的底端距离窗顶5 m，窗高1.5 m，杆在此处自由(zyu)下落，求杆通过窗户所用的时间(g取10 m/s2) 解析：根据题意画出运动过程如图所示，变式训练3-1第35页/共53页第三十五页，共53页。第36页/共53页第三十六页，共53页。伽利略对落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示可大致表示(biosh)其实验和思维的过程，对这一过程的分析，正确的是()题型 4伽利略的科学方法 例 4第37页/共53页第三十七页，共53页。 A其中的甲图是实验现象(xinxing)，丁图是经过合理的外推得到的

12、结论 B其中的丁图是实验现象(xinxing)，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(xinxing)更明显 D运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象(xinxing)更明显第38页/共53页第三十八页，共53页。 【分析】伽利略把斜面实验的结果推广到竖直的情况，是他思维方法上的一种“升华”，这种方法被后人称为“合理外推” 【解析】甲图是实验现象(xinxing)，丁图是经过合理的外推得到的结论，丁图中的现象(xinxing)起到了“放大”重力的作用 【答案】AD第39页/共53页第三十九页，共53页。 【方法总结(zngji)】 伽利略

13、科学方法的核心是把实验和逻辑思维(包括数学推演)和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学认识的发展第40页/共53页第四十页，共53页。伽利略在著名的斜面实验中，让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下，他通过实验观察和逻辑推理，得到的正确结论有() A倾角一定时，小球在斜面上的位移(wiy)与时间成正比 B倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间成正比 C斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关 D斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关 变式训练4-1第41页/共53页第四十一页，共53页。第42页/共53页第四十二页，共53页。第43页/共53页第四十三页

14、，共53页。 1.对于从苹果树上同一高度同时落下的苹果和树叶，下列说法正确的是() A苹果和树叶都可以看成自由落体运动 B苹果可以近似地看成自由落体运动，树叶不能看成自由落体运动 C苹果和树叶都不能看成自由落体运动 D假如地球上没有空气(kngq)，则苹果和树叶将同时落地第44页/共53页第四十四页，共53页。 解析：从树上落下的苹果所受阻力相对重力很小，可看成自由落体运动，而从树上落下的树叶所受阻力相对重力较大，不能看成自由落体运动，选项A、C错误(cuw)，B正确假如地球上没有空气，则苹果和树叶不受空气阻力，都做自由落体运动，下落快慢相同，同时落地，选项D正确 答案：BD第45页/共53页

15、第四十五页，共53页。 2(20132014学年山东师大附中高一上学期期中考试)四个小球在离地面不同高度同时从静止释放，不计空气阻力，从开始运动时刻起每隔相等的时间间隔，小球依次碰到地面下列各图中，能反映(fnyng)出刚开始运动时各小球相对地面的位置的是()第46页/共53页第四十六页，共53页。第47页/共53页第四十七页，共53页。 3某人估测一竖直枯井深度，从井口静止释放一石头并开始计时，经2 s听到石头落底声，由此可知井深约为(不计声音传播时间(shjin)，重力加速度g取10 m/s2)() A10 mB20 m C30 mD40 m第48页/共53页第四十八页，共53页。 4在学

16、习物理(wl)知识的同时，还应当十分注意学习物理(wl)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(wl)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，判断下列哪个过程是伽利略的探究过程()第49页/共53页第四十九页，共53页。 A猜想问题数学推理(tul)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(tul)合理外推得出结论 C问题猜想数学推理(tul)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(tul)合理外推得出结论第50页/共53页第五十页，共53页。 解析：伽利略探究物体