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文档简介
千里之行,始于足下让知识带有温度。第第2页/共2页精品文档推荐2022届教科版物理必修第一册教案+学案:2.5自由落体运动-学案(有答案)自由落体运动
【学习目标】
【学习重难点】
学习重点:探索自由落体运动加速度的大小。
学习难点:体味科学讨论办法并能够分析生活中的自由落体问题.
【学习过程】
一、学问纲要导引
二、基础导学
(一)自由落体运动
1.亚里士多德的观点:物体下落的快慢是由它们的________打算的。
2.伽利略的观点:重物与轻物应当下落得同样快。
3.伽利略对自由落体运动的讨论运用了________和________的巧妙办法举行试验,证明了下落距离与时光的平方成________的猜测。
4.自由落体运动
(1)定义:只在________作用下,物体由________开头下落的运动,称为自由落体运动。
(2)特点:
①受力特点:只受________作用。
②运动特点:________的匀加速直线运动。
(二)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都________,这个加速度叫作自由落体加速度,也叫作重力加速度(gravitationalacceleration),通常用________表示。
2.方向:________________
3.(1)在地球上同一地点,一切物体自由下落的加速度都________。
(2)在地球上不同地点,g的大小普通________,g值随纬度的增大而逐渐________。
(3)普通g=________2
g=。
10ms
m或2
三、思量推断
(1)物体从静止开头下落的运动就是自由落体运动。()
(2)加速度为g的运动是自由落体运动。()
(3)自由落体运动在随意相等的时光内速度变化量相等。()
(4)地球上随意一点的重力加速度相同。()
(5)不同的物体重力加速度相同。()
(6)伽利略通过“冲淡重力”办法直接验证了小球从斜面滑下的速度v与时光t成正比。()
四、启迪思维,突破重点
主题一:自由落体运动
问题探索
探索点
(1)第一幅图左边管中有空气,右边管中是抽成真空的,钱币和羽毛在两种状况下下落有什么不同?
(2)观看其次张图片,然后从两张图片中总结物体下落的运动逻辑。
提醒:(1)抽成真空的钱币和羽毛下落快慢一样,有空气的羽毛下落得慢。
(2)其次张图片两个铁球同时着地,意味着空气阻力对铁球几乎没影响。小结:影响落体运动快慢的因素是空气阻力,假如能忽视空气阻力的影响,只在重力作用下运动,全部物体下落的状况都是一样的,与物体的质量无关。
探索总结
1.自由落体运动的条件
(1)运动条件:初速度为零。
(2)受力条件:只受重力作用。
2.自由落体运动是一种抱负化模型
(1)这种模型忽视了次要因素——空气阻力,突出了主要因素——重力。实际中,物体下落时因为受空气阻力的作用,并不做自由落体运动。
(2)当空气阻力远小于重力时,物体由静止开头的下落可看作自由落体运动。如在空气中石块的自由下落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)自由落体运动是初速度为零、加速度ag
的匀加速直线运动,是匀变速直线运动的一个特例。
学问链接:
(1)从冰柱上滴落的水滴的运动可看作自由落体运动。
(2)月球上没有空气,物块从静止下落的运动均是自由落体运动。
典例示范
例1:(多选)关于自由落体运动,下列说法正确的是()
A.初速度为零、竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动
B.仅在重力作用下的运动叫自由落体运动
C.物体只在重力作用下从静止开头下落的运动叫自由落体运动
D.当空气阻力的作用较小,可以忽视不计时,物体由静止开头自由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头下落的运动,它的初速度为零。若空气阻力比较小,可以忽视不计时,物体由静止开头自由下落可视为自由落体运动。故正确答
案为C、D。
答案:CD
学问链接:自由落体运动的判定办法(1)按照条件判定:①初速度为零②只受重力
(2)按照题目中的一些示意语来判定,如“忽视阻力”、“阻力远小于重力”“月球上”。训练1:[2022·武汉高一检测]某学生摇动苹果树时,一个苹果和一片树叶从同一高度处同时由静止落向地面。下列说法正确的是()
A.苹果和树叶都是自由落体运动
B.苹果和树叶都不能看成自由落体运动
C.如果地球上没有空气,则苹果和树叶会同时落地
D.因为苹果受到空气阻力,所以苹果不能看作自由落体主题二:自由落体加速度问题探索探索点
利用如图所示的试验装置测定重力加速度。用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态,并使重物停在逼近打点计时器处。先接通电源,再松开纸带让重物自由下落,打点计时器在纸带上打下一系列的点。
试结合上述情景研究:
如何按照打上点的纸带求出重物的重力加速度?提醒:由1
2nnnxxvT
++=
求出各点的瞬时速度,作出vt-图像,vt-图像是一条过原点的倾斜直线,直线斜率表示加速度。
注重事项:
(1)应选用质量和密度较大的重物。增大重物的重力可使阻力的影响相对减小。
(2)打点计时器应竖直放置,以减小阻力。
(3)重物应从逼近打点计时器处释放,要先接通打点计时嚣的电源,再释放纸带。探索总结
学问链接:关于重力加速度的测定办法
测定重力加速度的办法无数,以后会继续学习。还有一种我们已经把握的办法:由Gmg=知,重力加速度G
gm
=,用弹簧测力计测出重力,用天平测出质量,就可以计算出当地的重力加速度。
典例示范
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的装置暗示图,已知该打点计时器的打点频率为50Hz。
(1)甲、乙两图相比较,图________所示的装置更合理.
(2)丙图是采纳较合理的装置并按正确的试验步骤举行试验打出的一条纸带,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离标为2、3、4、5…经测量,第15至第17点间的距离为11.70cm,第1至第16点间距离为43.88cm,则打下第16个点时,重锤下落的速度大小为________ms,测出的重力加速度值为g=________2ms。(要求保留三位有效数字)
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。(2)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,所以
1715
162.93ms2xxvT
-=
≈,又按照22gHv=,可得29.78mg≈。答案:(1)甲(2)2.93;9.78(0.02±均可)
训练2:[2022·唐山高一检测](多选)关于重力加速度的下列说法中正确的是()A.重力加速度g是标量,惟独大小,没有方向,通常计算中g取29.8msB.在地球上不同的地方,g的大小不同,但它们相差不是很大
C.在地球上同一地点同一高度,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同
D.在地球上的同一地方,离地面高度越大,重力加速度g越小
解析:重力加速度是矢量,方向竖直向下,与重力的方向相同。在地球表面,不同的地方,g的大小略有不同,但都在29.8ms左右,故A错误、B正确;在地球表面同一地点同一高度,g的值都相同,但随着高度的增大,g的值逐渐减小,故C、D正确。
训练3:
利用图中所示的装置可以讨论自由落体运动.试验中需要调节好仪器,接通打点计时器的电源,松开纸带,使重物下落。打点计时器会在纸带上打出一系列的小点。
(1)为了测得重物下落的加速度,还需要的试验器材有________。(填正确选项前的字母)A.天平
B.停表
C.米尺
(2)若试验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值,而试验操作与数据处理均无错误,写出一个你认为可能引起此误差的缘由:_____________________________。
解析:(1)为了测得重物下落的加速度,必需知道重物下落的时光与位移,时光可由打点计时器测定,位移可由米尺测定,重物的质量没有须要测定,不需要天平,故选C。(2)试验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值,引起此误差的缘由:打点计时器与纸带之间存在摩擦等。
主题三:自由落体运动逻辑的应用
问题探索
探索点
自由落体是一种初速度为0,只受重力作用的运动。
(1)自由落体运动与匀变速直线运动两者是什么关系?
(2)前面所学的匀变速直线运动的基本公式,有哪些适用于自由落体运动?哪些不适用?
提醒:(1)自由落体运动属于匀变速直线运动,自由落体运动是匀变速直线运动中的一个特例。
(2)前面所学的匀变速直线运动的基本公式对自由落体运动都适用。探索总结
1.匀变速直线运动――→特例
自由落体运动2.自由落体运动的基本公式
00022022
20222222vag
vvatvgtxvtathgtvvaxvgh
===+=??????
=+???→=????-==????典例示范例3
如图所示,屋檐上水滴下落的过程可以近似地看做是自由落体运动.假设水滴从10m高的屋檐上无初速度滴落,水滴下落到地面时的速度大约是多大?(g取210ms)
解析:选取水滴最初下落点为位移的起点,竖直向下为正方向,由自由落体运动逻辑知
21
2
hgt=,vgt=
联立得v=
代入数据得m14msv≈
即水滴下落到地面的眨眼,速度大约是14ms。答案:14ms
学问链接:水滴的下落过程可以看作自由落体运动。若分析自由落体运动过程中的一段,则该过程是初速度不为零的匀变速直线运动,相应的速度公式和位移公式分离为0vvgt=+、
201
2
hvtgt=+。
拓展:在[例3]中水滴下落过程中经2m高的窗户所需时光为0.2s。那么窗户上沿到屋檐的距离为多少?
解析:设水滴下落到窗户上沿时的速度为v0,则由2022
hvtgt=+得
201
20.2100.22
v=?+??
解得09msv=按照22vgh=得
窗户上沿到屋檐的距离22
09m4.05m2210
vhg===?。
答案:4.05m
训练4:[2022·深圳高一检测]一个物体从h高处自由下落(空气阻力不计),所用的时光是3s,(g取210ms)
(1)求物体下落的高度h。(2)落地时速度的大小。(3)物体下落最后1s内的位移。
解析:(1)由题意可知,物体做自由落体运动,所以物体下落高度为
2211
=103m45m22
hgt=??=。(2)落地时速度为103ms30mvgt==?=。
(3)前2s内的位移为221
1=102m20m2
2
hgt''=??=,所以最后1s内的位移为
45m20m25mxhh'=-=-=。
五、达标检测
1.关于重力加速度,下面四种说法正确的是()A.重力加速度表示自由下落的物体运动的快慢B.重力加速度表示自由下落的物体运动速度变化的大小C.重力加速度表示自由下落的物体运动速度变化的快慢D.轻重不同的物体的重力加速度不同
2.[2022·浙江温州中学高一上期中]俊俊学生利用打点计时器探索自由落体运动.试验中,纸带将被释放眨眼的四种情景如照片所示,其中最合适的是()
3.[2022·河北唐山高一上检测]丰南一中教学楼之间栽有柿子树,每当深秋时一个个火
红的柿子灯笼般悬挂枝头,实在是一幅绝美的景色.树上一个距离地面3m左右的成熟柿子自然脱落掉下,下落过程中忽视一切阻力,重力加速度g取2
10ms,柿子落地时的速度约为()
A.4ms
B.8ms
C.12ms
D.16ms
4.
如图为甲学生制作的反应时光测量尺,用来测量其他学生的反应时光,乙学生先把手放在直尺0cm的位置做捏住直尺的预备,但手不能碰直尺,看到甲学生敞开直尺时,乙学生立刻捏住下落的直尺,已知乙学生捏住10cm的位置,反应时光为0.14s,若丙学生举行同样的试验,捏住了20cm的位置,则丙学生的反应时光为()
A.0.28s
B.0.24s
C.0.20s
D.0.16s
5.有A、B两个小球在不同高度上做自由落体运动,A球下落1s后,B球开头下落,两球同时落到地面.已知B球离地面高度为20m,问A球从多高处下落?(g取2
10ms)
【参考答案】
【学习过程】
三、答案:(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×
四、启迪思维,突破重点
训练1.解析:选C。苹果和树叶都受重力和空气阻力,但空气阻力相对苹果的重力来说很小,可以忽视不计,故苹果的运动可以看作自由落体运动,而树叶的运动不能看作自由落体运动,故A、B、D项错误;如果地球上没有空气,苹果和树叶都只受重力,都做自由落体运动,同时落地,故C项正确。
训练2.解析:选BCD。重力加速度是矢量,方向竖直向下,与重力的方向相同。在地球表面,不同的地方,g的大小略有不同,但都在29.8ms左右,故A错误、B正确;在地球表面同一地点同一高度,g的值都相同,但随着高度的增大,g的值逐渐减小,故C、D正确。
训练3.解析:(1)为了测得重物下落的加速度,必需知道重物下落的时光与位移,时光可由打点计时器测定,位移可由米尺测定,重物的质量没有须要测定,不需要天平,故选C。(2)试验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值,引起此误差的缘由:打点计时器与纸带之间存在摩擦等。
答案:(1)C
(2)打点计时器与纸带之间存在摩擦(其他合理答案同样正确)
训练4.解:(1)由题意可知,物体做自由落体运动,所以物体下落高度为
2211
=103m45m2
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