2023年度高一物理全区教研活动现场观摩集体备课第5节 自由落体运动第6节 伽利略对自由落体运

第5页2023-2023学年度高一物理全区教研活动现场观摩集体备课第五节自由落体运动第六节伽利略对自由落体运动的研究【教学内容】匀变速直线运动的研究第五节自由落体运动第六节伽利略对自由落体运动的研究【教学目标与要求】1．认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动。2．能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析。3．知道什么是自由落体运动的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度的大小不同。4．掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律。并能够运用自由落体规律解决实际问题。5．知道伽利略对落体运动的猜测及验证及其科学研究方法。【要点解读】1．自由落体运动定义：只在重力作用下从静止开始下落的运动。条件：只受重力；初速度为零实例：在地面附近不很高处，从静止下落的运动〔如下落小球的运动，从屋檐缓慢滴下的雨滴的运动等〕都可以看成自由落体运动。2．自由落体运动的性质自由落体运动实质是初速度为零的匀加速直线运动，故相邻相等时间内的位移之比为自然奇数比，即x1：x2：x3：…：xn=1：3：5…：〔2n-1〕3．自由落体加速度测定：⑴利用电磁打点计时器或火花放电计时器，研究自由落体运动，通过对纸带的分析计算，测得当地的重力加速度值。利用悬挂重物的纸带，测出从静止开始下落高度h的时间t，得加速度⑵用频闪照相研究自由落体运动频闪照相机可每隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机可追踪记录作自由落体运动的物体在各时刻的位置。利用照片，可以研究自由落体是否为匀变速运动〔是否为恒量〕；可以测量重力加速度〔假设T，利用求解〕；可以测量物体在某一位置的瞬时速度〔vt/2==〕。⑶水滴法测量重力加速度也是利用水滴的自由落体运动来测量的。特点：①自由落体加速度的方向始终竖直向下，大小与位置有关。②在同一地点，一切物体自由落体运动的加速度都相同。③在地面上从赤道向两极移动，自由落体加速度的大小逐渐变大；在同一纬度处，离地面越高，自由落体加速度的大小越小。4．自由落体运动的规律：自由落体运动可以看成是匀变速直线运动在初速v0=0，加速度时的一个特例。因此其运动规律可由匀变速直线运动的一般公式来得出。⑴速度公式：t⑵位移公式：⑶速度和位移关系:5.竖直上抛运动⑴定义：物体以初速度v0=0竖直向上抛出，不计空气阻力，抛出后物体只受重力作用的运动。⑵运动规律：将匀变速直线运动的规律方程变形即可：设初速度为正方向①速度公式：②位移公式：③速度位移公式：⑶v-t图⑷竖直上抛运动的特征量：①上升时间：②上升最大高度：③落回抛出点速度：vt=-v0④对称性：速率对称〔竖直上抛运动的上升和下降过程中，经过同一点的速率相同〕时间对称〔竖直上抛运动的上升和下降过程中，经过同一段所需的时间相同〕【典型例题】例1有两个小球分别作自由落体运动，甲球比乙球先释放，那么在它们掉落到地面之前，距离之差越来越大，速度之差越来越大距离之差越来越大，速度之差越来越小距离之差越来越大，速度之差不变距离之差越来越小，速度之差不变解法一：图象法两条图线平行〔甲和乙的加速度均为重力加速度〕，因此速度之差不变，而v-t图的面积是位移，随着时间变化，面积之差越来越大，因此距离之差越来越大。解法二：转换参考系假设以乙球作参考系，甲球的运动是向下匀速直线运动，那么速度之差不变，位移之差越来越大。例2一个小球从楼顶自由下落，过一个高1m的窗户所用时间为0.1s，求楼顶到船台的距离多大？g=10m解：自由落体运动的实物图很重要从A→B不是自由落体运动。只有从O点开始才是自由落体运动。因此我们可以用O→A，O→B来进行运算。设O→A距离为h，用时为t；利用公式可得：O→Ah=O→Bh+1=解得：t=0.95sh=4.5125m≈例3一条直杆AB长为15m，上端挂起，然后让它自由下落，求直杆AB经过离杆下端5m处O点所需的时间？g=10m解：直杆AB通过O点的时间等于直杆上端A到达O点的时间tA与下端B到达O点的时间tB之差解法一：直接用自由落体公式tA-tB=解法二：利用平均速度公式设B端到达0点处速度为v0，那么v0=A端到达0点处速度为vt，那么vt=那么直杆通过0点的平均速度为，直杆通过0点的时间为t=例4一矿井深h=125m，在井口每隔一定时间自由下落一小球。当第11个小球刚从井口开始下落时，第一个刚好到达井底，那么相邻小球开始下落的时间间隔为多少？这是第3个小球和第5个小球相距多少？g=10m解：设相邻小球开始下落的时间间隔为，那么第1个小球从开始下落到到达井底所用时间为10，由h=解得=0.5s第3个球下落时间为8=4s，下落的高度第5个球下落时间为6=3s，下落的高度故第3个小球和第5小球相距=h3-h5=35m例5以初速v0=40m/s竖直上抛取g=10g=10m/s2解法一