吉林省长市第五中学高中物理 第二章 第五节 自由落体运动 第六节 伽利略对自由落体运动的研究同步创新课件 新人教版必修1.pptVIP

第五节自由落体运动 第六节伽利略对自由落体运动的研究 学习目标 1 知道自由落体运动的实质 特点 掌握自由落体运动的规律 并能利用规律解决一些实际问题 2 知道自由落体运动的加速度 知道它的方向 知道在地球的不同地方 重力加速度大小不同 3 了解伽利略研究自由落体运动的过程 领悟理想化的科学思维方法 体会科学方法的价值 重点难点 自由落体运动的特点 规律及其应用 易错问题 误认为在自由落体运动中从任一点为起点时公式均成立 一 自由落体运动1 定义 物体只在作用下 从开始下落的运动 2 条件 1 只受力 2 0 基础知识梳理 重力 静止 初速度 重 二 自由落体加速度1 在同一地点 一切物体自由下落的加速度都 这个加速度叫做 也叫做 其方向 2 地球上越靠近赤道的地方重力加速度越 越靠近两极的地方 重力加速度越 一般计算中 g 或g 相同 自由落体加速度 竖直向下 重力加速度 小 大 9 8m s2 10m s2 三 自由落体运动的规律1 位移时间关系式 h 2 速度时间关系式 vy 3 位移速度关系式 vy2 2gh gt 说明 自由落体运动是一种匀变速直线运动 匀变速直线运动的所有规律 公式均可适用于自由落体运动 四 伽利略对自由落体运动的研究1 伽利略的科学假说与理想斜面实验 1 伽利略猜想是一种最简单的匀变速运动 这种运动其速度应是变化的 2 伽利略的理想斜面实验让小铜球从斜槽的不同位置由静止滚下 得出小球滚下的位移x与运动时间的平方成 即 当倾角等于90 即物体竖直下落时 位移x与运动时间的平方仍成 即 从而得到了落体运动的规律 落体运动 均匀 正比 x t2 正比 x t2 2 伽利略的科学方法伽利略科学思想方法的核心是把和 包括数学推演 和谐地结合起来 从而有力地推进了人类科学认识的发展 说明 亚里士多德的理论虽然有很多是错误的或不全面的 但由于亚里士多德为人类的发展做出的巨大贡献 他仍然被人们认为是古代最杰出的人物之一 实验 逻辑推理 一 对自由落体运动的理解1 物体做自由落体运动的条件 第一 初速度为零 第二 除重力之外不受其他力的作用 2 是一种理想化的运动模型 自由落体运动只有在没有空气的空间里才能发生 在实际中物体下落时由于受空气阻力的作用 物体并不是做自由落体运动 只有当空气阻力比重力小得多 可以忽略时 物体的下落才可当作自由落体运动来处理 如在空气中距地面不太高处小铁球或小石块由静止释放后的运动 就可以看做自由落体运动 核心要点突破 3 自由落体运动的实质 自由落体运动的实质是初速度为零 加速度a g的匀加速直线运动 它是我们前面所学的匀变速直线运动的一个特例 4 自由落体加速度 重力加速度 1 产生原因 由于地球上的物体受到地球的吸引力而产生的 2 大小 与地球上的位置及距地面的高度有关 在地球表面上 重力加速度随纬度的增加而增大 在赤道处重力加速度最小 在两极处重力加速度最大 但差别很小 在地面上的同一地点 随高度的增加 重力加速度减小 在一般的高度内 可认为重力加速度的大小不变 在一般的计算中 可以取g 9 8m s2或g 10m s2 3 方向 竖直向下 由于地球是一个球体 所以各处的重力加速度的方向是不同的 5 运动图象 自由落体运动的v t图象是一条过原点的倾斜直线 斜率k g k在数值上等于重力加速度的大小 由匀变速直线运动得到的推论 以及初速度为零时匀加速直线运动的几个结论 对自由落体运动皆成立 在解题过程中注意灵活运用 区别只是加速度为定值g 二 自由落体运动的规律1 三个基本公式 速度公式 v gt 位移与速度关系式 v2 2gh 3 五个常用的比例关系 1 t末 2t末 3t末 瞬时速度之比v1 v2 v3 1 2 3 2 t内 2t内 3t内 位移之比x1 x2 x3 1 4 9 3 第一个t内 第二个t内 第三个t内 位移之比x x x 1 3 5 4 连续相等的位移末的瞬时速度 5 通过连续相等的位移所用时间之比 下落时间 落地时的速度由下落的高度决定 三 测量重力加速度的方法1 打点计时器法 1 利用如图2 5 1所示装置 让物体自由下落打出点迹清晰的纸带 3 滴水法如图2 5 2所示 让水滴自水龙头滴下 在水龙头正下方放一个盘 调节水龙头 让水一滴一滴的滴下 并调节到使第一滴水碰到盘的瞬间 第二滴水正好从水龙头口开始下落 并且能依次持续下去 用刻度尺测出水龙头口距盘面的高度h 再测出每滴水下落的时间t 其方法是 当听到某一滴水滴落在盘上的同时 开启秒表开始计时 之 图2 5 2 一个物体从h高处自由下落 经过最后200m所用的时间为4s g 10m s2 空气阻力忽略不计 求物体下落的总时间t与高度h 思路点拨 物体做自由落体运动 最后4s内的位移等于总高度h减去最后4s前下落的高度 课堂互动讲练 答案 7s245m 1 一个小球自屋檐自由落下 在 t 0 25s内通过高度为 h 2m的窗口 求窗口的顶端距屋檐多高 g取10m s2 答案 2 28m 如图2 5 3所示 悬挂的直杆ab长为l 15m 在距其下端h 5m处 有一长为l 15m的无底圆筒cd 若将悬线剪断 试求 整个直杆ab穿过圆筒的时间 图2 5 3 思路点拨 在处理杆状物下落问题时 下落的直杆有长度 不能看成质点 但杆上各点的运动情况都相同 我们可以通过对其上某点的运动分析来讨论杆的运动 画出初末位置的示意图是分析物体运动 解决问题的基本方法 解析 杆落到图2 5 4中1位置到落到2位置的时间 即为穿过圆筒的时间 图2 5 4 2 两个物体用长10m的细绳连接在一起 从同一高度以1s的时间差先后自由下落 当绳子拉紧时 第二个物体下落的时间是多少 g 10m s2 解析 设第二个物体下落时间t时绳子被拉紧 代入数据得5 t 1 2 5t2 10 解得t 0 5s 法二 第一个物体运动1s时的速度为v gt 10m s 下落的距离h 5m 当第二个物体开始下落时 两个物体都有相同的加速度g 若以第二个物体为参考系 第一个物体以速度v 10m s做匀速直线运动 则vt l h 代入数据得t 10 5 10s 0 5s 答案 0 5s 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 让前一滴水滴到盘子而听到声音时 后一滴恰好离开水龙头 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 g取10m s2 则 a 水龙头距人耳的距离至少为34mb 水龙头距盘子的距离至少为34m 答案 d 3 用 滴水法 可以测量重力加速度g 具体操作方法是 1 将一只空铁皮水桶倒置在水龙头的正下方 可以十分清晰地听到水滴滴到桶底上的声音 细心地调整水龙头的阀门或水桶的高度 使得后一个水滴离开水龙头的同时 恰好听到前一个水滴撞击桶