21-22版 自由落体运动课件

1、第5节自由落体运动第2章 匀变速直线运动学习目标要求核心素养和关键能力1.了解伽利略对自由落体运动的研究方法，领会伽利略的科学思想。2.知道自由落体运动概念，了解物体做自由落体运动的条件。3.理解自由落体运动的加速度，知道它的大小和方向。4.掌握自由落体运动规律，并能解决相关实际问题。1.科学思维伽利略利用斜面实验冲淡重力和合理的理论外推得出自由落体运动的规律，训练了学生探究物理问题的思维能力。2.关键能力理论推理能力。教材知识梳理知识方法探究随堂对点自测目录CONTENTS/课时定时训练/1.定义：物体只在_作用下从_开始下落的运动，称为自由落体运动。2.特点(1)运动性质：初速度等于零的匀

2、加速直线运动。(2)受力特点：只受_作用。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，在有空气的空间，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略，物体的下落可以近似看作自由落体运动。一、自由落体运动的特点重力静止重力【想一想】运动员打开降落伞下落时，受到的空气阻力不能忽略，能不能看作自由落体运动？物体的实际下落满足什么条件可近似看作自由落体运动？答案不能；物体受到的空气阻力比自身重力小很多可以忽略不计。【判一判】(1)物体从静止下落的运动是自由落体运动。( )(2)只在重力作用下的运动是自由落体运动。( )(3)空气中从静止释放的铁球的运动可以看作自由落体运动。( )1.重力加速

3、度(1)定义：物体自由下落时具有的加速度源于物体所受的_作用，称为重力加速度，通常用g表示。(2)方向：_。(3)大小一般情况下，取g9.8 m/s2，粗略计算时可取g10 m/s2。g值随纬度升高而增大，随高度升高而减小。二、自由落体运动的加速度重力竖直向下2.自由落体运动的规律gt【判一判】(1)重力加速度的方向总是垂直向下的。( )(2)赤道上的重力加速度比两极点的大。( )(3)重力加速度的大小与物体的质量无关。( )1.亚里士多德的观点：重物比轻物下落得快。2.伽利略的研究(1)归谬：伽利略从亚里士多德的论断出发，通过_，否定了亚里士多德的论断。(2)猜想：伽利略猜想自由落体运动是一

4、种_的变速运动。(3)实验方法：从直接研究自由落体运动，转向研究物体在斜面上的运动，然后进行逻辑推理，巧妙克服测量上的困难。三、自由落体运动规律探索回眸逻辑推理最简单(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。匀变速直线相同增大90匀变速直线探究1自由落体运动的理解情境导入如图所示，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，金属片和羽毛下落快慢相同。讨论下列问题：(1)只受重力作用时，物体下落快慢有什么规律；

5、(2)空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体运动？答案(1)物体下落快慢相同(2)空气的阻力作用可以忽略归纳拓展1.自由落体运动是一种理想模型：当自由下落的物体所受的空气阻力远小于重力时，物体的运动才可以视为自由落体运动。如空气中石块的下落可以看作自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看作自由落体运动。2.物体做自由落体运动的条件(1)初速度为零；(2)只受重力。3.运动特点：初速度为零，加速度为重力加速度g的匀加速直线运动。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一般不同。【例1】 (2021长葛市第一高级中学高一月考)踢毽子是我国民间的一项体育游

6、戏，被人们称为“生命的蝴蝶”。毽子由羽毛和胶垫组成。在下落时总是胶垫在下羽毛在上，如图所示，毽子在下落时，下列说法正确的是()DA.毽子在下落过程中做自由落体运动B.因为重的物体总是比轻的物体下落得快，所以胶垫总在下C.如果没有空气阻力，也总是出现胶垫在下羽毛在上的现象D.因为空气阻力存在，所以总是出现胶垫在下羽毛在上的现象解析毽子在自由下落过程，羽毛受到了较大的阻力，故不能看作自由落体运动，故A错误；胶垫在下羽毛在上的原因是胶垫单独下落时加速度大，而不是胶垫重，故B错误；如果没有空气阻力，胶垫和羽毛单独下落的加速度相同，一起下落时不存在胶垫拖着羽毛的情况，故C错误；因为空气阻力的存在，所以总

7、是胶垫在下羽毛在上，故D正确。【针对训练1】 如图所示，真空玻璃管内的鸡毛、铜线由静止开始下落。能表示铜线在自由下落过程中加速度随时间变化的图像是()A解析铜线在自由下落过程中受到的空气阻力可以忽略不计，所以可以看成是自由落体运动，自由落体运动只受重力，加速度为重力加速度，大小方向均不变，故A正确，B、C、D错误。1.对自由落体加速度的理解(1)产生原因：地球上的物体受到地球的吸引力而产生。(2)大小：与在地球上的纬度以及距地面的高度有关。探究2自由落体运动的加速度与纬度的关系在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，即赤道处重力加速度最小，两极处重力加速度最大，但差别很小与高度的关系在地面

8、上的同一地点，重力加速度随高度的增加而减小。但在一定的高度内，可认为重力加速度的大小不变2.测定重力加速度的方法(3)滴水法如图所示，让水滴自水龙头滴下，在水龙头正下方放一个盘，调节水龙头，让水一滴一滴地滴下，并调节使第一滴水碰到盘的瞬间，第二滴水正好从水龙头开始下落，并且能依次持续下去。【例2】 图中甲、乙两图都是使用电磁打点计时器测量重力加速度g的装置示意图，已知该打点计时器的打点频率为50 Hz。(1)甲、乙两图相比较，图_所示的装置更合理。(2)丙图是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中打出的第一个点标为1，后面依次打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5、经测

9、量，第15至第17点间的距离为11.70 cm，第1至第16点间距离为43.88 cm，则打下第16个点时，重锤下落的速度大小为_m/s，测出的重力加速度值为g_m/s2(要求保留3位有效数字)。解析(1)甲图释放时更稳定，既能更有效地减小摩擦力，又能保证释放时初速度的大小为零，所以甲图更合理。答案(1)甲 (2)2.93 9.78【针对训练2】 (2021郑集中学城区校区高一月考)在暗室中用如图甲所示装置做“测定重力加速度”的实验。实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下：甲在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率

10、一滴滴地落下。用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴。用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度。采集数据进行处理。(1)实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率满足的条件是_。(2)实验中观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为30 Hz，某同学读出其中比较远的水滴到第一个水滴的距离如图乙所示，根据数据测得当地重力加速度g_m/s2；第8个水滴此时的速度v8_m/s(结果都保留3位有效数字)。乙(3)该值与当地重力加速度有差异的原因是：_。(写出一个即可)。答案(1)频闪仪频率等于水滴滴落的频率(2)9.722.28(3

11、)水滴在下落过程中受到空气阻力，使得测量值偏小解析(1)当水滴下落的时间间隔恰好等于频闪仪的闪光间隔时，我们就观察不到水滴的运动，看到水滴是静止的。即频闪仪频率等于水滴滴落的频率时，我们看到一串不动的水滴。1.四个常用公式下面对匀变速直线运动的相关公式和自由落体运动的相关公式进行对比。探究3自由落体运动规律的应用2.vt图像自由落体运动的vt图像是一条过原点的倾斜直线，斜率表示重力加速度g。【例3】 比萨斜塔是世界建筑史上的一大奇迹。如图所示，已知斜塔第一层离地面的高度h16.8 m，为了测量塔的总高度，在塔顶无初速度释放一个小球，小球经过第一层到达地面的时间t10.2 s，重力加速度g取10

12、 m/s2，不计空气阻力。(1)求小球下落过程中，通过第一层的平均速度大小；(2)求斜塔离地面的总高度h。【针对训练3】 (多选)(2021定远县育才学校高一月考)如图所示，一个苹果从树上由静止开始做自由落体运动。经0.5 s落到地面，取重力加速度g10 m/s2。下列说法正确的是()A.该苹果下落前离地面的高度为1.25 mB.该苹果在0.10.2 s内的位移大小为0.25 mC.该苹果在0.2 s时的速度大小为2.5 m/sD.该苹果在0.20.3 s内的位移大小与在0.30.4 s时间内的位移大小之比为57AD1.(自由落体运动的理解)某同学在探究自由落体运动规律时，从生活情景中选出处于

13、不同状态的四种物体进行探究，你认为哪一个选项中的物体所做的运动是自由落体运动()A.从树上飘落的树叶的运动B.由静止开始下落的小钢球的运动C.被运动员推出去的铅球的运动D.从水面自由落到水底的石子的运动解析从树上飘落的树叶，阻力不是远小于重力，选项A错误；由静止下落的钢球，由于初速度为0，Gf阻，故可以看成自由落体运动，故选项B正确；被推出去的铅球，由于初速度v00，故选项C错误；从水面自由落到水底的石子，由于f阻不是远小于重力，故选项D错误。BA2.(自由落体运动规律的探索)(2021黑龙江鹤岗一中高一月考)如图为伽利略研究自由落体运动规律时设计的斜面实验。他让铜球在阻力很小的斜面上从静止滚

14、下，利用滴水计时记录铜球运动的时间。关于伽利略的“斜面实验”，下列说法正确的是()A.在倾角较小的斜面上进行实验,可“冲淡”重力的作用，使测量时间更容易B.伽利略通过对自由落体运动的研究，进行合理外推得出铜球在斜面做匀变速运动C.若斜面倾角一定，不同质量的铜球在斜面上运动时速度变化的快慢不同D.若斜面倾角一定，铜球沿斜面运动的位移与所用时间成正比解析在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力的作用，铜球沿斜面运动较慢，使测量时间更容易，故A项正确；伽利略通过铜球在斜面做匀变速运动，进行合理外推得出自由落体运动是匀变速运动，故B项错误；若斜面倾角一定，不同质量的铜球在斜面上运动时速度变化的快慢相

15、同，故C项错误；若斜面倾角一定，铜球沿斜面运动的位移与所用时间的平方成正比，故D项错误。B3.(自由落体运动规律的应用)(2021陕西省渭南中学高一上学期质检)唐代大诗人李白的“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”描述了庐山瀑布的美景。如果三尺为1 m，则水落到地面的速度约为(设初速度为零，忽略空气阻力)()A.100 m/s B.140 m/sC.200 m/s D.300 m/s解析下落高度h1 000 m，由v22gh得v140 m/s，B项正确。D4.(自由落体运动规律的应用)(2021宜宾市叙州区第二中学月考)小球从靠近竖直砖墙的某位置由静止释放，用频闪方法拍摄的小球位置如图中1、2、3

16、和4所示。已知连续两次闪光的时间间隔均为T，每块砖的厚度均为d，重力加速度为g，忽略空气阻力。由此可知小球()题组一自由落体运动的理解1.(多选)下列说法正确的是()A.初速度为零、加速度竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动B.物体仅在重力作用下的运动叫作自由落体运动C.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D.当物体受到的空气阻力可以忽略不计时，物体由静止开始下落的运动可视为自由落体运动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，选项A、B错误，C正确；当空气阻力比较小，可以忽略不计时，物体由静止开始下落的运动也可视为自由落体运动，选项D正确。CD2.(多选)

17、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.苹果和树叶的下落运动都可以看作自由落体运动B.苹果的下落运动可以近似地看作自由落体运动，树叶的下落运动不能看作自由落体运动C.假如地球上没有空气，则苹果和树叶将同时落地D.苹果先落地是因为其下落时的重力加速度比树叶的大解析从树上落下的苹果所受空气阻力相对重力很小，可看作自由落体运动，而从树上落下的树叶所受空气阻力相对重力较大，不能看作自由落体运动，同一位置重力加速度是相同的，A、D错误，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，C正确。BC题组二自由落体运动规律的应用3.(

18、2021浙江高一期中)金黄的银杏落叶是秋天里一道美丽的风景线，实验高中校园里某银杏树上一片巴掌大的树叶从6 m高的树梢飘落下来，落到地面的时间可能为()DA.0.5 s B.0.8 s C.1.1 s D.3.5 s4.(2021辽宁省实验中学东戴河分校)某人在室内以窗户为背景拍摄照片时，恰好把从房檐落下的一个石子拍摄在照片中，石子可看成质点。形成如图所示画面。画面中的一条线就是石子运动痕迹。痕迹长为0.5 cm，已知曝光时间0.01 s，实际长度为120 cm的窗户在照片中长度为3.0 cm。请估算石子是从距窗户顶端多高的地方落下来的()AA.20 m B.30 m C.2 m D.4 m5

19、.(2021广东汕头月考)某科技馆中有一个展品，该展品放在较暗处，有一个不断均匀滴水的水龙头(刚滴出的水滴速度为零)在平行光源的照射下，可以观察到一种奇特的现象：只要耐心地缓慢调节水滴下落的时间间隔，在适当的情况下，看到的水滴好像都静止在各自固定的位置不动(如图中A、B、C、D所示，图中数值的单位是cm)。要想出现这一现象，所用光源应满足的条件是(g取10 m/s2)()BA.普通白炽灯光源即可B.频闪发光，间歇时间约0.14 sC.频闪发光，间歇时间约0.20 sD.频闪发光，间歇时间约1.4s解析普通白炽灯光源发出的光是持续的，水滴反射光是持续的，人看到的水滴是运动的，不符合要求；而使用频

20、闪光源，就可保证在闪光时在A、B、C、D四个位置上都各有一滴水，而且闪光周期不能太长，利用视觉暂留，可知当闪光时间间隔恰好等于相邻水滴的时间间隔时，水滴好像都静止在各自固定的位置不动，符合要求，故A错误；设光源发光间隔的时间为T，图中CB0.3 m，BA0.1 m，根据逐差法有CBBAgT2，解得T0.14 s，故B正确，C、D错误。6.(多选)如图是用频闪周期为t的相机拍摄的一张真空中羽毛与苹果自由下落的局部频闪照片。关于提供的信息及相关数据处理，下列说法中正确的是()CD题组三自由落体运动的加速度7.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.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在同一地点，轻重物体的g值一样大，选项A错误，B正确；g值随纬度的升高而增大，选项C、D错误。B8.滴水法测重力加速度的过程是这样的：让水龙头的水