2019_2020学年高中物理第2章探究匀变速直线运动规律第1节探究自由落体运动学案（含解析）粤教版.docx

第一节探究自由落体运动学 习 目 标知 识 脉 络1.了解亚里士多德与伽利略关于物体下落运动的不同观点2.理解自由落体运动的概念(重点)3.会分析自由落体运动的纸带或频闪照片上的运动信息(难点)一、落体运动的思考1亚里士多德认为，物体下落的快慢是由它们的质量决定的，物体越重，下落得越快2伽利略认为，物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关3实验观察：将羽毛和金属片放入有空气的玻璃管中，让它们同时下落，这些物体下落的快慢不同；将玻璃管中的空气抽去，再让它们同时下落，它们下落的快慢相同影响物体下落快慢的因素是受到空气阻力的作用二、记录自由落体运动轨迹1自由落体运动定义：物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动2实验与探究(1)用打点计时器打出的纸带得到运动的轨迹(2)分析纸带上记录的信息轨迹是一条直线纸带上点的间隔越来越大，说明物体下落的速度变大用尺子测量物体下落的位移s，发现s与t2成正比1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)重的物体比轻的物体下落得快()(2)物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关()(3)影响物体下落快慢的因素是空气阻力的作用()(4)在空气中运动的物体，若忽略空气阻力对它的影响，它做的运动一定是自由落体运动()(5)做自由落体运动的物体，刚开始下落时，速度为零，而加速度不为零()2伽利略以前的学者认为，物体越重，下落越快伽利略等一些物理学家否定了这种看法在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛到达地面，这主要是因为()A它们的质量不等B它们的密度不等C它们的材料不同 D它们所受的空气阻力不同D玻璃球下落时空气阻力可以忽略羽毛下落得比玻璃球慢，是羽毛受到的空气阻力较自身重力而言影响大的缘故，羽毛下落时空气阻力不能忽略；玻璃球受到的空气阻力较自身重力而言很小，下落时空气阻力可以忽略落体运动的思考1.两个截然相反的结论伽利略指出：根据亚里士多德的论断，一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大，假定大石头的下落速度为8v，小石头的下落速度为4v.由这一观点出发，当我们把两块石头拴在一起时，对于下落快慢就有两种结论：结论一：下落快的会被下落慢的拖着而减慢，下落慢的会被下落快的拖下而加快，结果整个系统的下落速度应该小于8v而大于4v；结论二：两块石头拴在一起，加起来比大石头还要重，其下落的速度比任何一个物体都要快，速度应该大于8v.2实验与探究如图所示是课题研究小组进行自由落体运动实验时，用频闪连续拍照的方法获得的两张照片A和B，任选其中的一张回答下列几个问题：A质量相等的纸片和纸团 B体积相等的铅球和木球图A现象：从同一高度同时由静止释放的纸团和纸片，纸团下落得快，先落地解释：质量相等的纸团和纸片，纸片受到的空气阻力较大，不能忽略，纸片的运动不是自由落体运动，而纸团受到的空气阻力较小，可以忽略，可以看成是自由落体运动图B现象：质量不等的铅球和木球，同时从同一高度由静止释放，它们同时落地解释：铅球和木球受到的空气阻力都可以忽略，它们的运动都可以看成是自由落体运动，所以同时落地结论：物体下落过程的运动情况与物体质量无关伽利略的观点正确【例1】甲同学看到乙同学从10层楼的楼顶同时由静止释放两个看上去完全相同的铁球(一个为实心球，一个为空心球)，结果甲同学看到两球不是同时落地的他分析了两球未能同时落地的原因，你认为他的下列分析正确的是()A两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力小B两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力大C两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是实心球，重力远大于阻力D两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是空心球，阻力与重力比，差别较小C两球形状完全相同，在下落过程中所受空气阻力相同，下落快慢不同的原因是重力不同，故C正确物体下落的规律(1)两物体在真空中或阻力可以忽略的空气中下落时，它们下落得同样快(2)两物体在阻力不能忽略的空气中下落时，空气阻力比其重力更小的物体下落得快116世纪末，意大利比萨大学的年轻学者伽利略通过逻辑推理的方法，使亚里士多德统治人们2 000多年的理论陷入困难，伽利略的猜想是()A重的物体下落得快B轻的物体下落得快C轻、重两物体下落得一样快D以上都不是C伽利略认为物体在下落运动过程中运动情况与物体的质量无关，故C正确记录自由落体运动轨迹1.实验原理及器材(1)重锤拖动纸带竖直下落时，如果可以忽略纸带与打点计时器之间的摩擦阻力，且重锤的重力远大于空气阻力，那么重锤的下落可以近似认为是自由落体运动可以根据打出的纸带研究重锤下落的规律(2)实验器材有：打点计时器、低压交流电源、纸带、重锤、铁夹、铁架台2.主要实验步骤(1)按图所示固定打点计时器，并接好电路(2)把纸带的一端固定在重锤上，另一端穿过打点计时器，用夹子固定纸带，使重锤靠近打点计时器(3)接通电源，然后松开纸带3实验注意的事项(1)重锤选质量大、体积小的，以减小空气阻力(2)打点计时器应竖直固定好，减小摩擦(3)重锤靠近打点计时器释放，且要先接通电源再释放纸带，以便充分利用纸带4从纸带上获得的信息猜想与验证(1)猜想：物体做自由落体运动时，运动方向始终向下，即速度的方向不变；由频率为50 Hz打点计时器记录自由落体运动信息的纸带可以看出，如图所示，在相同时间内物体的位移变大，即速度增大，自由落体运动可能是匀变速直线运动(2)自由落体运动是否为匀变速直线运动，还需要求出物体下落过程的加速度【例2】如图是小球做自由落体运动时的频闪照片，照片中相邻小球的像是相隔同样的时间拍摄到的根据这张频闪照片，能获取关于自由落体运动的哪些规律性的东西？解析：测量与分析位移和对应的时间之间的关系：设频闪照相的时间间隔为T，则小球从1位置分别到2、3、4、5、6、7位置所用时间t12T，t132T，t176T，对应的位移是s12、s13、s17，由测量数据进行分析可得出，即位移和对应的时间的平方成正比st2.同时还可得出s23s12s34s23s67s56，即相邻相同时间间隔内的位移差相等，s恒量答案：见解析2(多选)下列各运动中可看作是自由落体运动的是()A在沿水平方向飞行的飞机上释放一个物体B纸片由静止释放，在空气中下落C小铁球由静止下落，空气阻力忽略不计D水龙头上滴落的水滴的下落过程CD在沿水平方向飞行着的飞机上释放一个物体，由于惯性具有水平初速度，不是自由落体，故A错纸片由静止释放，在空气中下落，空气阻力对其影响较大，故B错小铁球由静止下落，空气阻力忽略，可看作自由落体运动，故C对水龙头上滴落的水滴所受的空气阻力与重力相比可忽略不计，认为只受重力作用，故D对故选C、D.1在物理学的发展历程中，下面的哪位科学家首先建立了用来描述物体的运动的概念，并首先采用了实验检验、猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展()A亚里士多德B伽利略C牛顿 D爱因斯坦B在物理学发展史上，是伽利略建立了物理学的正确的研究方法，推进了人类科学的发展2如图所示，在牛顿管实验中，有空气的和抽掉空气的两根管中的钱币和羽毛下落情况不同，这个实验说明的道理是()A真空管中的羽毛比有空气的管中的羽毛受到的重力大B羽毛比钱币下落慢的原因是由于羽毛受到空气阻力作用，钱币不受空气阻力作用C羽毛比钱币下落慢的原因是因为羽毛的体积比钱币大D所有物体如果不受空气阻力，只在重力作用下，在同一地方由静止释放，下落的快慢均相同D在空气中，羽毛受到的空气阻力不能忽略，对其运动影响较大，钱币受到的空气阻力远小于重力，对其运动的影响很小，所以羽毛比钱币下落慢，真空中，不受空气阻力，只受重力时，二者下落的快慢相同，故D正确3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C伽利略的科学方法思路是通过对现象的观察分析、产生疑问、提出猜想，然后运用逻辑推理，或是数学推理，得出推论，然后通过实验加以验证，最后对验证了的猜想进行总结、外推，从而得出正确的结论，所以C正确4如图所示是实验中记录了一个小球做自由落体运动信息的纸带，根据所给出的纸带分析：(1)说明自由落体运动是直线运动；(2)说明小球是否具有加速度；(3)位移与时间的关系是st还是st2?解析：从