2016-2017高中物理 第二章 匀变速直线运动的研究自由落体运动 伽利略对自由落体运动的研究课件 新人教版必修1

第 4课时 自由落体运 动 伽利略 对 自由落体 运 动 的研究 研究学考 明确要求 知 识 内容 自由落体运 动 考 试 要求 必考 加 试 c c 伽利略 对 自由落体运 动 的研究 a 基本 要求 1.经历 自由落体运 动 模型建立的 过 程，知道物体做自由落体运 动 的条件。通 过 分析打点 计时 器 记录 的 纸带 信息，判断自由落体运 动 的性 质 。知道自由落体加速度的大小和方向 ，知道自由落体加速度就是重力加速度。 2.运用匀 变 速直 线 运 动规 律得出自由落体运 动计 算公式。运用自由落体运 动 的 规 律解决 简单问题 。知道用 频闪摄 影研究运 动 的基本原理，会根据 频闪 照片分析自由落体运 动 。 3.了解伽利略研究落体运 动 的思路和方法。知道伽利略在力学上的主要 贡 献。 认识 伽利略 利用斜面研究自由落体运 动 所 蕴 含的思想方法。 发 展 要求 1.知道地球上不同地方重力加速度大小的差异。 2.体会 实验 在物理 问题 研究中的重要作用。初步 领 会 “ 提出假 设 、数学推理、 实验验证 和合理外推 ” 的科学研究方法。 说 明 不要求掌握伽利略 对 自由落体 进 行 实验 研究的具体 细节 。 知 识 点一 自由落体运 动 基 础 梳 理 1.定 义 自由落体运 动 是物体只在 _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 _； (2)初速度 v0 _。 在 实际 中，物体下落 时 由于受空气阻力的作用，并不做自由 落体运 动 ，只有当空气阻力 _重力 时 ，物体由静止开 始的下落才可看做自由落体运 动 。 重力 静止 重力 0 远 小于 3.自由落体运 动 的 实质 自由落体运 动 是初速度 为 _、加速度 为 _的 _直 线 运 动 ，它只是匀 变 速直 线 运 动 的特例。 思考 (1)一张纸片下落和该纸片揉成团下落快慢不同是什么原 因造成的？ (2)为什么在抽成真空的牛顿管中金属片和羽毛下落的快慢相同 ？ 答案 (1)纸 片受到的空气阻力 较 大，而 纸团 受到的空气阻力 较 小，造成二者下落快慢不同。 (2)抽成真空的牛 顿 管中 对 金属片和羽毛均没有空气阻力，它 们 只在重力作用下做自由落体运 动 。 零 g 匀加速 即 学 即 练 1.下列 说 法正确的是 ( ) 初速度 为 零、 竖 直向下的匀加速直 线 运 动 是自由落体运 动 仅 在重力作用下的运 动 叫自由落体运 动 物体只在重力作用下从静止开始下落的运 动 叫自由落体运 动 当空气阻力的作用 较 小，可以忽略不 计时 ，物体由静止开 始自由下落的运 动 可 视为 自由落体运 动 A. B. C. D. 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 ,它的初速度 为 零。若空气阻力比 较 小 ,可以忽略不 计时 , 物体由静止开始自由下落可 视为 自由落体运 动 。故正确答案 为 C。 答案 C 知 识 点二 自由落体加速度 基 础 梳 理 1.自由落体加速度 (1)重力加速度又叫自由落体加速度，通常用 g来表示。 (2)重力加速度的方向： 总 是 _的。 (3)重力加速度的大小：在同一地点，一切物体的重力加速度都 _，在 不同地理位置 处 的重力加速度一般不同，赤道上物体的重力加速度 _ ；南 (北 )极 处 重力加速度 _；物体所 处 地理位置的 纬 度越大，重力加 速度 _。一般的 计 算中，可以取 g _ m/s2或 g _ m/s2。 竖 直向下 相同 最小 最大越大 9.8 10 2.测 量自由落体加速度的方法 图 1 (1)利用打点 计时 器 (2)利用 频闪 照相 频闪 照相可以每隔相等的 时间 拍 摄 一次。利用 频闪 照相可追 踪 记录 做自由落体运 动 的物体在各个 时 刻的位置 (如 图 1为 一 小球做自由落体运 动 的 频闪 照片 )。根据匀 变 速直 线 运 动 的 推 论 h gT2可求自由落体加速度。 思考 利用如图 2甲所示的实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，并使重物停在靠近打点计时器处 。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。 如何根据打上点的纸带 (如图乙 )求出重物的重力加速度？ 图 2 即 学 即 练 2.(2016金 华 高一期末 )关于自由落体运 动 的加速度 g，下列 说 法 中正确的是 ( ) 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 自由落体加速度又叫做重力加速度。在同一地点，所有 物体的重力加速度都是相等的，与物体的 质 量、运 动 状 态 均 无关， A、 C错误 ， B正确；在不同地点，重力加速度是不同 的，两极 处 大于赤道 处 ， D错误 。 答案 B 3.如 图 3所示，将打点 计时 器固定在 铁 架台上，使重物拖着 纸带 从静止开始自由下落，利用此装置可以 测 定重力加速度。 图 3 (1)所需器材有打点 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，此外 还 需 (填字母代号 )中的器材 。 A.直流 电 源、天平及砝 码 B.直流 电 源、毫米刻度尺 C.交流 电 源、天平及砝 码 D.交流 电 源、毫米刻度尺 (2)通 过 作 图 的方法可以剔除偶然 误 差 较 大的数据，提高 实验 的 准确程度。 为 使所作 图线 的斜率等于重力加速度，除作 v t图 象 外， 还 可作 图 象，其 纵轴 表示的是 ，横 轴 表示的 是 。 知 识 点三 自由落体运 动 的 规 律 基 础 梳 理 1.速度公式： v _。 2.位移公式： h _。 3.速度位移公式： v2 _。 gt 2gh 思考 匀变速直线运动的推论对于自由落体运动是否适用？ 答案 都适用 典 例 精 析 【例 题 】 从离地面 500 m的空中自由落下一个小球， g取 10 m/s2，求小球； (1)经过 多 长时间 落到地面； (2)自开始下落 计时 ，在第 1 s内的位移和最后 1 s内的位移各 为 多少； (3)下落 时间为总时间 的一半 时 的位移。 答案 (1)10 s (2)95 m (3)125 m 技巧点 拨 自由落体运动是初速度 v0 0、加速度 a g的匀加速 直线运动，是最简单的匀加速直线运动。匀加速直线运动的一切 规律 (包括推论公式 )都适用于自由落体运动。 即 学 即 练 4.有一根 长 L 5 m的 铁链悬 挂在某楼 顶 上，楼中有一窗口，窗 口上沿离 铁链 的 悬 点 H 25 m。当 铁链 从静止开始下落后始 终 保持 竖 直，不 计 空气阻力， g 10 m/s2。求： 图 4 (1)铁链 的下端 A下落到窗口的上沿 B时 ， 铁链 的速度大小； (2)接着 铁链经过 整个窗口用了 t 0.3 s的 时间 ，窗口的高度 h为 多少？ 答案 (1)20 m/s (2)1.45 m 知 识 点四 伽利略 对 自由落体运 动 的研究 基 础 梳 理 1.亚 里士多德的 观 点： 物体下落的快慢是由它 们 的 _决定的 。 2.伽利略的研究 (1)归谬 ：伽利略从 _的 论 断出 发 ，通 过逻辑 推理 ，否定了他的 论 断。 (2)猜想：自由落体运 动 是一种最 简单 的 变 速运 动 ，它的速度 应该 是 _的。 重量 亚 里士多德 均匀 变 化 (3)数学推理：伽利略通 过 数学推理得出 对 于初速度 为 0的匀 变 速 直 线 运 动应 有 _。 (4)伽利略采用了 间 接 验证 的方法， 让 小球从斜面上的不同位置 滚 下， 测 出小球从不同起点 滚动 的位移 x和所用 时间 t。 结 果表明：小球沿斜面 滚 下的运 动 的确是 _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：伽利略将斜面 倾 角外推到 _时 的情况，小球的 运 动 就成 为 自由下落，伽利略 认为 小球仍会做匀 变 速直 线 运 动 。 x t2 匀加速直 线 相同 变 大 90 思考 伽利略研究自由落体运动时采用了什么科学方法？ 答案 采用的方法：抽象思 维 、数学推理和科学 实验 相 结 合。 即 学 即 练 5.在学 习 物理知 识 的同 时 ， 还应 当十分注意学 习 物理学研究 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，判定下列哪个 过 程是伽利略的探究 过 程 ( ) A.猜想 问题 数学推理 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 合理外推 得出 结论 C.问题 猜想 数学推理 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 合理外推 得出 结论 解析 伽利略探究物体下落 规 律的 过 程是：先 对亚 里士多德 对 落体运 动 的 观 察得