高中物理 3.3 匀变速直线运动实例自由落体运动课件 鲁科版必修1.ppt

第3节匀变速直线运动实例 自由落体运动 温故知新 1 做匀变速直线运动的物体 若初速度为v0 加速度为a 那么它的速度公式vt 位移公式s 位移与速度关系式vt2 v02 2 初速度为零的匀加速直线运动在连续相等时间内的位移之比为s1 s2 s3 在连续相等位移内所用的时间之比为t1 t2 t3 精彩回眸 1 自由落体运动的特点 1 自由落体运动的定义 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 物体只受 作用 物体的 等于零 3 运动性质 自由落体运动是初速度为零的 运动 新知梳理 重力 静止 重力 匀 加速直线 初速度 4 如果空气阻力的作用比较小 可以忽略 物体的下落也可以近似看作是做 运动 5 研究自由落体运动的方法 利用 进行研究 利用频闪照片进行研究 2 自由落体的加速度 1 定义 物体做自由落体运动时的加速度 也叫做 加速度 2 方向 竖直 3 大小 在地球表面其大小随纬度的增加而增大 通常情况下取g 有时也可以取g 自由落体 打点计时器 向下 9 8m s2 10m s2 重力 2gh gt 3 自由落体运动规律探究 1 从逻辑推理上否定了亚里士多德关于重物下落得 轻物下落得慢的论断 从而提出了一种新的观点 忽略空气阻力时 重物与轻物下落得 一样快 快 2 伽利略的科学猜想与假说伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的 运动 并指出这种运动的速度应该是 变化的假说 3 伽利略的理想斜面实验 如果速度随时间的变化是均匀的 初速度为零的匀变速直线运动的位移s与运动所用的时间t的平方成 匀变速 均匀 正比 将斜面倾角外推到 90 时的情况 小球自由下落 认为小球仍会做 运动 从而得到了落体运动的规律 匀变速直线 合作探究 1 定义 物体只在重力作用下从静止开始的下落运动 2 运动性质 初速度为零的匀加速直线运动 3 特点 1 初速度为零 2 受力特点 只受重力作用 无空气阻力或空气阻力可以忽略不计 3 加速度就是重力加速度 a g 大小不变 方向竖直向下 自由落体运动 4 运动特点 是初速度为零的方向向下的匀加速直线运动 5 注意 1 严格地讲 只有在真空中才能发生自由落体运动 2 在有空气的空间里 当空气阻力对运动的影响可以忽略不计时 即物体所受的重力远大于空气阻力时 物体自由下落的运动可以近似地看作自由落体运动 3 与物体质量无关 1 关于自由落体运动 下列说法正确的是 a 物体竖直向下的运动就是自由落体运动b 加速度等于重力加速度的运动就是自由落体运动c 在自由落体运动过程中 不同质量的物体运动规律相同d 物体做自由落体运动位移与时间成反比 答案 c 1 自由落体加速度也叫重力加速度 是由物体受到的重力产生的 2 符号g 单位是米 秒2 m s2 3 特点 1 重力加速度的方向总是竖直向下的 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 因此 一切物体自由下落的快慢是相同的 自由落体加速度 平时我们看到轻重不同 形状不同 密度不同的物体下落时快慢不同 是由于它们受到空气阻力的影响不同造成的 3 在地球上的不同地方 自由落体加速度的大小略有不同 在地球表面上 从赤道到两极 自由落体的加速度逐渐增大 在赤道上最小 为9 780m s2 在两极最大 为9 832m s2 4 在地球上同一地方的不同高度上 自由落体加速度的大小也略有不同 随高度的升高 重力加速度逐渐减小 但在高度相差不太大时 不需要考虑重力加速度的微小差异 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 下面几种说法中正确的是 物体均未落地 a 两物体下落过程中 同一时刻甲的速度比乙的大b 下落1s末 它们的速度相等c 各自由下落1m 它们的速度相等d 下落的过程中甲的加速度比乙的大 解析 根据自由落体运动的概念可知 d是错误的 同时下落 由vt gt可知 只要下落时间相同 它们的速度就会相同 故a错b对 由vt2 2gh可知 只要两物体下落的高度相同 它们的速度就会相同 答案 bc 自由落体运动的规律 2 图象自由落体运动的v t图象是一条通过原点的斜向上的直线 它的斜率是g 图线与横轴包围的 三角形的面积 为物体下落的高度h 如图3 3 1所示 图3 3 1 3 从离地500m的空中由静止开始自由落下的一个小球 取g 10m s2 求 1 经过多少时间落到地面 2 从开始落下的时刻起 在第1s内的位移 最后1s内的位移 3 落下一半时间的位移 4 落地时小球的速度 答案 1 10s 2 5m95m 3 125m 4 100m s 典例精析 自由落体运动规律的应用 典例1 一物体从高为h处自由下落 经过最后196m所用的时间是4s 若空气阻力可以不计 求物体下落的总时间t和下落的高度h 思路分析 解答本题的关键是根据题意正确选择运动学公式 答案 7s240m 反思领悟 从典例1中我们可以看出这类题有多种解法 解法一用自由落体运动的位移公式来求物体下落的总时间 解法二是利用做匀变速直线运动的物体 在某段时间内的平均速度 等于这段时间中间时刻的瞬时速度来求物体下落的总时间 解法三是利用匀变速直线运动位移公式求出前一段的末速度 再利用速度公式求时间 相比较而言 解法二的过程比较简捷 因此 灵活利用平均速度来解题 往往能起到事半功倍的效果 一物体从某一高处自由下落 在最后1s内下落的距离为全程的一半 求物体从开始下落到落地所用的时间及该物体开始下落时离地面的高度 答案 3 4s56 6m 重力加速度的测定 典例2 滴水法测重力加速度的过程是这样的 让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里 调整水龙头 在听到前一滴水滴到盘子的声音时 让后一滴水恰好离开水龙头 从第1次听到水击盘声时开始计时 测出n次听到水击盘声的总时间为t 用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差为h 即可算出重力加速度 设人耳能区别两个声音的时间间隔为0 1s 声速为340m s 则 思路分析 滴水法测g值利用了水滴的自由落体运动 解答本题的关键点是正确分析水滴在空中下落的运动时间 答案 d反思领悟 本题给我们提供了一种在实际生活中测量重力加速度的简便方法 其实验原理是自由落体运动的规律 另外还可以用挡光板及频闪照相法等来测定 对于这类试题 我们只要掌握了它们的工作原理则很容易解答 在用图3 3 2甲所示装置测量自由落体运动的加速度的实验中 打点计时器所用电源的频率为50hz 实验中得到一条点迹清晰的纸带 把第一个点记为o 另选连续的4个点a b c d作为测量点 如图乙所示 每相邻两个测量点之间还有4个实际打出的点 图中未画出 图中所标数据是各测量点到o点的距离 单位 mm 那么由此可以算出自由落体运动的加速度为多少 图3 3 2 答案 9 8m s2 反应时间的测定利用自由落体运动规律测定反应时间可以使同学们体会到物理知识在生活中的应用 从而增强学习物理的兴趣 自由落体运动是匀加速直线运动的一个特例 其初速度为零 加速度为g g的大小与重力大小无关 自由落体运动在生活中有许多应用 分析这类问题的关键是正确理解运动学的规律 创新拓展 典例3 人对周围发生的事情 都需要一段时间才作出反应 从人发现情况到采取行动所经历的时间称为反应时间 下面是一个测定反应时间的方法 甲同学用两手指捏住刻度尺顶端距地面一定高度 乙同学一只手在刻度尺下部做握住刻度尺的准备 但手的任何部位都不要碰到刻度尺 当看到甲同学放开手时 乙同学立即握住刻度尺 如图3 3 3所示 请回答下列问题 图3 3 3 1 这个实验可