高中物理 第2章 研究匀变速直线运动的规律 2.1 伽利略对落体运动的研究 2.2 自由落体运动的规律课件 沪科版必修1.ppt

2 1伽利略对落体运动的研究2 2自由落体运动的规律 第2章研究匀变速直线运动的规律 目标定位 1 学习伽利略对自由落体运动的研究方法 感悟科学探究的过程 2 知道物体做自由落体运动的条件和性质 知道重力加速度的大小和方向 3 能够运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题 内容索引 知识探究新知探究点点落实 达标检测当堂检测巩固反馈 知识探究 1 亚里士多德的观点 重的物体比轻的物体下落得 2 伽利略对落体运动的研究 1 伽利略的逻辑结果 重物与轻物下落得 2 伽利略的猜想 下落物体的速度随着时间 即 3 伽利略的数学推理结果 从静止开始做匀加速直线运动的物体通过的位移一定与运动时间的平方成 即 一 伽利略对落体运动的研究 快 一样快 均匀增加 v t 正比 s t2 冲淡重力 保持不变 图1 5 合理外推 当斜面倾角为90 即物体自由下落时 其比值也 即s t2 6 伽利略的结论 物体在做自由落体运动时 其速度随时间 即v t 保持不 变 均匀增加 3 伽利略的科学方法 1 伽利略对落体运动的研究思路问题 猜想 合理外推 得出结论 2 科学思想方法的核心 把和逻辑推理结合起来 数学推理 实验验证 实验 问题设计 1 在空气中 将一张纸片和一石块从同一高度同时释放 哪个下落得快 若把这张纸片团紧成一团 再与石块从同一高度释放 情况会怎样 二 自由落体运动和自由落体加速度 答案石块下落得快 纸团和石块几乎同时着地 答案 2 钱毛管实验 玻璃管中有羽毛 小软木片 小铁片 玻璃管中抽成了真空 将物体聚于一端 再将玻璃管倒立 让所有物体同时下落 看到什么现象 说明什么问题 答案下落快慢相同 在没有空气阻力影响的情况下 所有物体下落快慢是相同的 与质量无关 答案 要点提炼 1 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 只受 初速度v0 3 在实际中 物体下落时由于受空气阻力的作用 并不做自由落体运动 只有当空气阻力重力时 物体由静止开始的下落才可看做自由落体运动 2 自由落体运动的实质 自由落体运动是初速度为 加速度为的直线运动 它是匀变速直线运动的特例 重力 静止 重力 0 远小于 零 匀加速 g 3 自由落体加速度 重力加速度 1 大小 在同一地点 重力加速度都 地球上纬度不同的地点重力加速度不同 其大小随纬度的增加而 赤道上 两极处 一般计算中 常取g m s2 粗略计算中可取g 10m s2 2 方向 竖直向下 相同 增大 最小 最大 9 8 问题设计 1 由加速度的定义式推导做自由落体运动的物体在t时刻速度与时间的关系式 三 自由落体运动的规律 答案 2 推导自由落体运动位移与时间的关系式 1 如图2甲所示为物体做匀速直线运动的v t图像 物体在t时间内的位移在图像中如何表示 答案匀速直线运动的位移s vt 位移可以用图线与t轴所围的 面积 表示 答案 图2 2 如图乙所示为自由落体运动的v t图像 物体在t时间内的位移在图像中如何表示 并求出自由落体运动t时间内的位移 答案 答案思想方法 如图所示 将时间t分割成许多很小的时间间隔 t 微元 t内是简单的匀速直线运动 简化 所有 t内的位移之和即总位移 求和 当时间间隔无限减小 t 0 时 平行于t轴的折线就趋近于物体的速度图线 则速度图线与t轴包围的面积为自由落体运动的位移 极限 3 推导自由落体运动的速度与位移的关系式 答案 问题设计 利用如图3所示的实验装置测定重力加速度 用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态 并使重物停在靠近打点计时器处 先接通电源 再松开纸带让重物自由下落 打点计时器在纸带上打下一系列的点 如何根据打上点的纸带求出重物的重力加速度 四 实验探究 测定重力加速度的大小 图3 答案 答案可用下列两种方法求出重力加速度 要点提炼 测定重力加速度的方法1 利用打点计时器 2 利用频闪照相法 频闪照相可以每隔相等的时间拍摄一次 利用频闪照相可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置 如图4为一小球做自由落体运动的频闪照片 根据 求出各点的瞬时速度 作出v t图像 图线的斜率表示加速度 由g 图4 一 对自由落体运动及重力加速度的理解例1 多选 关于自由落体运动和重力加速度 下列说法正确的是a 重力加速度g是标量 只有大小 没有方向 通常g取9 8m s2b 在地面上的不同地方 g的大小不同 但相差不是很大c 地球上的同一地点 一切物体做自由落体运动的加速度都相同d 不考虑空气阻力的运动是自由落体运动 答案 解析 解析重力加速度g是矢量 方向竖直向下 在一般计算中g取9 8m s2 a错误 在地面上的不同地点重力加速度一般不同 但相差不大 b正确 在地球表面同一地点 重力加速度相同 c正确 自由落体运动的条件是初速度为0 仅受重力作用 d错误 二 自由落体运动的规律例2从离地面500m的空中自由落下一个小球 取g 10m s2 求小球 1 落到地面所用的时间 答案10s 答案 解析 2 自开始下落计时 在第1s内的位移和最后1s内的位移 因为从开始运动起前9s内的位移为 所以最后1s内的位移为 h h h9 500m 405m 95m 答案5m95m 答案 解析 针对训练一颗自由下落的小石头 经过某点时的速度是10m s 经过另一点时的速度为30m s 求经过这两点的时间间隔和两点间的距离 g 10m s2 答案2s40m 答案 解析 解析根据速度公式vt gt 所以 t t2 t1 2s 得 s s2 s1 40m 课堂要点小结 达标检测 1 伽利略对自由落体运动的研究 多选 图5大致地表示了伽利略探究自由落体运动的实验和思维过程 对于此过程的分析 以下说法正确的是 答案 1 2 3 4 图5 a 其中的甲图是实验现象 丁图是经过合理的外推得出的结论b 其中的丁图是实验现象 甲图是经过合理的外推得出的结论c 运用甲图的实验 可 冲淡 重力的作用 使实验现象更明显d 运用丁图的实验 可 放大 重力的作用 使实验现象更明显 2 自由落体运动和重力加速度 关于自由落体运动 下列说法正确的是a 自由落体运动是一种匀速直线运动b 物体刚下落时 速度和加速度都为零c 物体的质量越大 下落时加速度就越大d 当地重力加速度为9 8m s2 则物体在该处自由下落的过程中 每秒速度都增加9 8m s 答案 解析 1 2 3 4 解析自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动 故a错误 物体刚下落时 初速度为零 加速度为重力加速度g 故b错误 自由落体运动是忽略空气阻力的运动 无论质量大小 下落时加速度都是g 故c错误 加速度等于单位时间内速度的变化量 当地重力加速度为9 8m s2 则物体在该处自由下落的过程中 每秒速度都增加9 8m s2 故d正确 1 2 3 4 答案 1 2 3 4 解析 4