高中物理 第二章 匀变速直线运动的研究 2.5 自由落体运动 2.6 伽利略对自由落体运动的研究课件 新人教版必修1(1).ppt

第5节自由落体运动第6节伽利略对自由落体运动的研究 一 自由落体运动阅读教材第43 44页 自由落体运动 部分 知道自由落体运动的概念 1 定义 物体只在 作用下从 开始下落的运动 重力 静止 2 特点 1 运动性质 初速度等于 的匀加速直线运动 2 受力特点 只受 作用 3 物体下落可看作自由落体运动的条件 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 运动来处理 零 重力 自由落体 二 自由落体加速度阅读教材第44页 自由落体加速度 部分 知道自由落体加速度的概念 说出地球上自由落体加速度大小随地理纬度的变化而变化的规律 1 定义 在同一地点 一切物体自由下落的加速度都 这个加速度叫自由落体加速度 也叫重力加速度 通常用g表示 2 方向 相同 竖直向下 3 大小 1 在地球上的同一地点 一切物体自由下落的加速度都 2 在地球上不同的地点 g的大小一般是 a 相同b 不同 的 g值随纬度的增大而逐渐 3 一般取值 g 或g 相同 b 增大 9 8m s2 10m s2 思维拓展自由下落加速度的大小与物体的质量有关吗 同一物体在月球和地球上做自由落体运动时加速度相同吗 答案自由下落加速度的大小与物体的质量无关系 同一物体在月球和地球上自由落体的加速度也不相同 gt 2gh 思维拓展我们已经知道 自由落体运动是一种初速度为0 只受重力作用的运动 那么前面所学的匀变速直线运动的规律 还有哪些适用于自由落体运动 请举出一些 答案平均速度公式 初速度为零的匀变速直线运动的比例式等均可用 四 伽利略对自由落体运动的研究阅读教材第46 49页内容 了解自由落体运动研究的史实 领会伽利略的科学思维方法 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 的论断 2 猜想 伽利略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 重力 亚里士多德 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初速度为零的匀变速直线运动应有 4 实验结果 小球沿斜面滚下的运动是 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 伽利略认为当斜面倾角为 时 小球将自由下落 仍会做 运动 x t2 匀加速直线 相同 增大 90 匀变速直线 思维拓展以上图画中可以推翻亚里士多德的什么观点 答案亚里士多德认为物体下落的快慢是由它们的重力决定的 预习完成后 请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 要点归纳 1 自由落体运动是一种理想模型 当自由下落的物体所受的空气阻力远小于重力时 物体的运动才可以视为自由落体运动 如空气中石块的下落可以看做自由落体运动 空气中羽毛的下落不能看做自由落体运动 2 物体做自由落体运动的条件 1 初速度为零 2 只受重力 自由落体运动的理解 3 运动特点 初速度为零 加速度为重力加速度g的匀加速直线运动 是匀变速直线运动的特例 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 斜率是k g 特别提醒物体在其他星球上也可以做自由落体运动 但下落的加速度与在地球表面下落的加速度不同 精典示例 例1 2017 广东清远月考 关于自由落体运动 下列说法中正确的是 a 质量大的物体自由下落时的加速度大b 从水平飞行的飞机上释放的物体将做自由落体运动c 雨滴下落的过程是自由落体运动d 从水龙头上滴落的水滴的下落过程 可以近似看成自由落体运动思路探究自由落体运动是一种理想化模型 实际问题中当阻力相对于重力可以忽略时 才可以把物体由静止下落的运动看成自由落体运动 解析所有物体在同一地点的重力加速度相等 与物体质量大小无关 a错误 从水平飞行的飞机上释放的物体 具有水平初速度 不是自由落体运动 b错误 雨滴下落过程所受空气阻力与速度大小有关 速度增大时阻力增大 雨滴速度增大到一定值时 阻力与重力相比不可忽略 不能认为是自由落体运动 c错误 从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 可认为只受重力作用 d正确 答案d 自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动 其加速度为g g的大小与重力大小无关 所有的匀变速直线运动的规律都适用于自由落体运动 但要注意 当问题指明 或有暗示 空气阻力不能忽略时 物体从静止开始下落的运动就不再是自由落体运动 针对训练1 2017 昆明高一检测 多选 关于自由落体运动 下列说法正确的是 a 竖直向下的运动一定是自由落体运动b 自由落体运动是初速度为零 加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动c 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d 熟透的苹果从树枝开始自由下落的运动可被视为自由落体运动 解析物体做自由落体运动的条件是初速度为零且只受重力作用 a错 c对 所有物体做自由落体运动的加速度均为g 运动性质是由静止开始的匀加速直线运动 b对 熟透的苹果在下落过程中虽受空气阻力作用 但该阻力远小于它的重力 可以忽略该阻力 故可将该过程视为自由落体运动 d对 答案bcd 要点归纳 1 对自由落体加速度的理解 1 产生原因 地球上的物体受到地球的吸引力而产生的 2 大小 与在地球上的纬度以及距地面的高度有关 自由落体加速度 3 方向 竖直向下 由于地球是一个球体 各处的重力加速度的方向是不同的 特别提醒 1 我们在研究自由落体运动时 物体下落的高度不太高 一般认为重力加速度大小不变 2 重力加速度的方向既不能说是 垂直向下 也不能说是 指向地心 只有在赤道或两极时重力加速度才指向地心 2 测定重力加速度的方法 1 实验设计利用频闪照片 或利用打点计时器能够把做自由落体运动的物体的位置和相应的时刻记录下来 根据对匀变速直线运动的研究 测量物体下落的加速度 进而研究自由落体运动是否是匀加速直线运动 以证实猜想 特别提醒 1 为尽量减小空气阻力的影响 重物应选密度大的 如铁锤等 2 打点计时器应竖直固定好 3 重物应靠近打点计时器释放 且要先打开打点计时器的电源再放开重物 4 改变重物的质量 重复打出几条纸带 5 选点迹清晰 且1 2两点间距离小于或接近2mm的纸带分析探究 精典示例 例2 图1中 甲 乙 两图都是使用电磁打点计时器测量重力加速度g的装置示意图 已知该打点计时器的打点频率为50hz 1 甲 乙 两图相比较 图 所示的装置更合理 2 丙 图是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带 其中打出的第一个点标为1 后面依次打下的一系列点迹分别标为2 3 4 5 经测量 第15至第17点间的距离为11 70cm 第1至第16点间距离为43 88cm 则打下第16个点时 重锤下落的速度大小为 m s 测出的重力加速度值为g m s2 要求保留三位有效数字 思路探究 1 实验中 对下落物体的初速度和所受摩擦力有什么要求 2 由 第15至第17点间的距离 可求出哪一点的速度 答案 1 甲 2 2 939 78 0 02均可 利用纸带计算重力加速度的方法 1 计算出纸带上一个点或几个点的速度 根据匀变速直线运动的公式求加速度 2 计算出纸带上各点的速度 画出v t图象 由图象的斜率可求得重物下落的加速度即重力加速度 3 根据 h gt2用逐差法求加速度 注意要尽可能多地选用数据 针对训练2 登上月球的宇航员利用频闪仪 频率为每秒20次 给自由下落的小球拍照 所拍的闪光照片如图2所示 图上所标数据为小球到达各位置时总的下落高度 则月球表面的重力加速度为 m s2 保留两位有效数字 答案1 6 要点归纳 1 四个基本公式下面对匀变速直线运动的相关公式和自由落体运动的相关公式进行对比 自由落体运动规律及应用 特别提醒自由落体运动的运动时间由下落的高度决定 自由落体运动中下落的位移与离地高度是两个不同的概念 运算取值时要注意区分 2 v t图象自由落体运动的v t图象是一条过原点的倾斜直线 斜率表示重力加速度g 精典示例 例3 如图3所示 悬挂的直杆ab长为a 在b端以下h处有一长为b的无底圆柱筒cd 若将悬线剪断 问 1 直杆下端b穿过圆柱筒的时间是多少 2 整个直杆ab穿过圆柱筒的时间是多少 思路探究 针对训练3 设宇航员在某行星上从高32m处自由释放一重物 测得在下落最后1s内所通过的距离为14m 则重物下物落的时间是多少 该星球表面的重力加速度为多大 要点归纳 1 定义 物体具有竖直向上的初速度 只在重力作用下的运动 2 运动性质 先做竖直向上的匀减速运动 上升到最高点后 又开始做自由落体运动 整个过程中加速度始终为g