高中物理 第六课时 自由落体运动课件 新人教版必修1.ppt

第六课时自由落体运动 匀变速直线运动的研究 比萨斜塔是世界著名建筑 由于一个传说中的实验把它与物理学的发展不可分割地联系了起来 据说这个实验是科学家伽利略在三百年前做的 他在斜塔顶层上同时释放了两个球 一个铁制重球 一个木制轻球 虽然它们的质量差别很大 但它们却几乎同时到达地面 1971年 当 阿波罗15号 宇航员踏上月球表面 他重复了这个实验 让一根羽毛和一柄锤子同时落下 随后激动地说 如果没有伽利略的发现 他就不可能到达他正站着的那个地方 1 了解自由落体运动的条件 特点 2 掌握自由落体运动的规律 并能利用其解决问题 知识清单 自由落体运动 1 影响落体运动快慢的因素是 时 只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢相同 2 物体 开始下落的运动 叫做自由落体运动 空气阻力的作用没有空气阻力只在重力作用下从静止 综合拓展 1 自由落体运动的条件一是只受重力作用 说明物体不受阻力作用 这是自由落体运动的受力条件 二是必须从静止开始下落 说明物体的初速度为0 这是自由落体运动的初始条件 2 自由落体运动是对一类运动 如成熟的苹果脱离树枝落向地面 举起的重锤从最高处自由下落等等 的抽象 严格地说 所有在地球表面上自由下落的物体的运动都不是自由落体运动 包括课堂上老师演示的经抽气后的毛钱管中羽毛与钱币的运动 因为管内不可能是真正的真空 还存在一定的空气阻力 但若在物体自由下落过程中 它所受到的空气阻力远远小于它的重力 则其运动就非常接近于自由落体运动 这使研究自由落体运动具有了实际意义 像上面提到的自由下落的苹果 重锤等 在其速度不是很大的时候都能满足空气阻力远远小于其重力的条件 因此 可以近似看成是自由落体运动 特别提示 对于空间下落的物体是不是自由落体运动判断时易错 在判断时 如题目直接给出物体由静止开始自由下落或忽略空气阻力等提示语时 可将下落的物体看成自由落体运动 对于有空气阻力的问题 若空气阻力远远小于重力 可近似看作自由落体运动 若只是空气阻力很小 则不能认为物体就一定做自由落体运动 因为虽然空气阻力很小 但可能空气阻力与重力大小差不多 故不是自由落体运动 尝试应用 1 下列各种运动中 属于自由落体运动的是 a 在沿水平方向运动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 初速度为零 加速度大小恒定的竖直向下运动d 小铁球由静止下落 空气阻力可略去不计 d 2 小明摇动苹果树 从同一高度有一个苹果和一片树叶同时从静止下落 发现苹果先落地 则以下说法正确的是 a 苹果和树叶的运动都是自由落体运动b 苹果和树叶的运动都不能近似看成自由落体运动c 苹果的运动可以近似看成自由落体运动 树叶的运动则不能看成自由落体运动d 假如地球上没有空气 则苹果和树叶也不会同时落地 c 知识清单 自由落体运动规律 1 自由落体的加速度 1 定义 在 地点 一切物体 的加速度都相同 这个加速度叫做自由落体加速度 也叫做重力加速度 通常用g表示 2 方向 总是 的 3 大小 在地球上 的地方 g的大小是不同的 一般的计算中可以取g 或g 如果没有特别的说明 都按g 进行计算 2 自由落体运动的公式 vt h v2 1 自由落体加速度 1 重力加速度是由地球的引力产生的 因此 它的方向总是竖直向下 其大小在地球上不同的地方略有不同 在地球表面 纬度越高 重力加速度的值越大 在赤道上 重力加速度的值最小 但这种差异并不大 2 在同一地点 一切物体在自由落体运动中的加速度都相同 即物体自由下落时速度变化的快慢都一样 我们平时看到轻重不同 密度不同的物体下落时的快慢不同 加速度也不同 那是因为它们受到的阻力不同的缘故 若空气阻力的影响比较明显 与重力相比不能忽略的话 这个物体的运动就不能看作自由落体运动 即自由落体运动与自由落下不是一回事 综合拓展 3 重力加速度的方向始终竖直向下 其大小与在地球上的位置有关 与离地的高度也有关 通常情况下不考虑高度的影响 是否考虑所处位置的影响呢 有些题目是必须加以区别的 因为赤道上重力加速度最小 两极的最大 在一般计算题中 取g 9 8m s2或者g 10m s2 如无说明 g 9 8m s2 2 自由落体运动的规律自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 结合匀变速直线运动的规律 可推导出自由落体运动的规律如下表所示 特别提示 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 所以匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动 只要把这些公式中的初速度v0取为0 加速度a取为g就可以了 尝试应用 1 下列关于重力加速度的说法中 不正确的是 a 重力加速度g是标量 只有大小没有方向 通常计算中g取9 8m s2b 在地面上不同的地方 g的大小不同 但它们相差不是很大c 在地球上同一地点 一切物体从同一高度做自由落体运动中的加速度都相同d 在地球上的同一地方 离地面高度越高重力加速度g越小 a 2 甲物体的重力比乙物体的重力大5倍 甲从h高处自由落下 乙从2h高处同时自由落下 以下几种说法中正确的是 a 两物体下落过程中 同一时刻甲的速率比乙大b 下落1s末 它们的速度相等c 各自下落1m它们的速度相等d 下落过程中甲的加速度比乙大 bc 自由落体运动规律 从某高处释放一粒小石子 经过1s从同一地点再释放另一粒小石子 不计空气阻力 则在它们落地之前的任一时刻 a 两粒石子间的距离将保持不变 速度之差保持不变b 两粒石子间的距离将不断增大 速度之差保持不变c 两粒石子间的距离将不断增大 速度之差也越来越大d 两粒石子间的距离将不断减小 速度之差也越来越小 名师点睛 同一地点 不同时刻释放的两个物体做自由落体运动时 在落地之前相对做匀速直线运动 变式应用 1 a b两球先后从空中同一点释放 做自由落体运动 释放两球的时间间隔为 t 1s 在某时刻a b两球相距x 15m 两球均没着地 g 10m s2 求 1 此时a球距释放点的距离h 2 此时b球速度大小v 答案 1 20m 2 10m s 自由落体运动的实际应用 人从发现问题到采取相应行动所用的时间称为反应时间 该时间越小说明人的反应越灵敏 反应时间可用自由落体运动来测试 请一个同学用两个手指捏住直尺的顶端 你用一只手在直尺下端做捏住直尺的准备 但手不能碰到直尺 记下这时手指在直尺上的位置 当看到那位同学放开直尺时 你立即捏住直尺 测出直尺下落的高度为10cm 那么你的反应时间是多少 解析 根据自由落体运动规律h gt2得反应时间 t s 0 14s答案 0 14s名师点睛 通过情景的认识 分析出反应时间就是尺子自由下落的时间 变式应用 2 在自来水龙头下放一空罐头盒 调节水龙头 让水一滴一滴的流出 并调节到使第一滴水碰到盒底的瞬间 第二滴水正好从水龙头口开始下落 且能依次持续下去 若给实验者的测量仪器是直尺和秒表 如何利用上述仪器测定重力加速度g的大小 需要测定哪些物理量 试写出计算重力加速度g的表达式 链条下落问题 一条铁链ab长0 49m 悬于a端静止 然后让它自由下落 求整个铁链通过悬点下方2 45m处的小孔o时需要的时间是多少 g取10m s2 解析 作出铁链ab下落过程的示意图 如图所示 因为铁链上各点的运动情况相同 因此可拿ab上的任一点为代表进行讨论 以b端为研究对象 b端到达o点所需的时间为t1 发生的位移为x1 a点到达o点所需的时间为t2 铁链长度l 0 49m b端发生的位移为x2 2 45m 由图可得 名师点睛 铁链做自由落体运动 由于它有一定的长度 所以铁链经过下面的小孔o不是一瞬间 而是一段时间 解决这类问题的关键是选准研究对象 找到与这段时间的起点和终点所对应的位移 变式应用 3 2011年山东济南 一个小石子从离地某一高度处由静止自由落下 某摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹ab 该爱好者用直尺量出轨迹的长度 如图所示 已知曝光时间为s 则小石子出发点离a点约为 a 6 5cmb 10mc 20