沪科版必修1 2.12.2 伽利略对落体运动的研究 自由落体运动的规律 学案.docx

学案1伽利略对落体运动的研究学案2自由落体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一、伽利略对落体运动的研究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_(4)伽利略的“_”的斜面实验如图1所示，让小球从斜面上不同位置滚下，观测到小球多次从不同起点滚下的位移和所用时间的平方的比值总是_，即有常数图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st2.(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vt.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二、自由落体运动和自由落体加速度问题设计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？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？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g10 m/s2.(2)方向：竖直向下三、自由落体运动的规律问题设计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vt图像物体在t时间内的位移在图像中如何表示？图2(2)如图乙所示为自由落体运动的vt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3推导自由落体运动的速度与位移的关系式根据自由落体运动的速度公式vtgt和位移公式hgt2，消去时间t，得出什么关系？四、实验探究：测定重力加速度的大小问题设计利用如图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图3如何根据打上点的纸带求出重物的重力加速度？要点提炼测定重力加速度的方法1利用打点计时器图42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vn求出各点的瞬时速度，作出vt图像，图线的斜率表示加速度，由g，也可以求出重力加速度一、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9.8 m/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二、自由落体运动的规律例2从离地面500 m的空中自由落下一个小球，取g10 m/s2，求小球：(1)落到地面所用的时间；(2)自开始下落计时，在第1 s内的位移和最后1 s内的位移针对训练一颗自由下落的小石头，经过某点时的速度是10 m/s，经过另一点时的速度为30 m/s，求经过这两点的时间间隔和两点间的距离(g10 m/s2)1(伽利略对自由落体运动的研究)(多选)关于伽利略对自由落体运动的研究，下列说法中正确的是()a运用“归谬法”否定了亚里士多德的“重的物体下落快、轻的物体下落慢”的论断b提出“自由落体”是一种最简单的直线运动匀速直线运动c通过斜面上物体的匀加速运动外推出：斜面倾角为90时，物体做自由落体运动，且加速度的大小跟物体的质量无关d总体的思维过程是：问题猜想数学推理实验验证合理外推得出结论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9.8 m/s2，则物体在该处自由下落的过程中，每秒速度都增加9.8 m/s3(自由落体运动的规律)一物体从h高处自由下落，经时间t落地，则当它下落时，离地的高度为()图5a. b. c. d.4(重力加速度的测量)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频闪照片如图5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)答案精析知识探究一、问题设计1快2(1)一样快(2)均匀增加vt(3)正比st2(4)冲淡重力保持不变(5)保持不变(6)均匀增加3(1)数学推理实验验证(2)实验二、问题设计1石块下落得快；纸团和石块几乎同时着地2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，与质量无关要点提炼1(1)重力静止(2)重力0(3)远小于2零g匀加速3(1)相同增大最小最大9.8三、问题设计1根据加速度的定义式，a得vtv0at，由于自由落体运动的初速度为0，加速度为g，所以有vtgt.2(1)匀速直线运动的位移svt，位移可以用图线与t轴所围的“面积”表示(2)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(t0)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；根据图中“三角形的面积”求出物体在t时间内的位移hvtgt2.3根据vtgt得：t，代入hgt2得：hg()2即v2gh.四、问题设计可用下列两种方法求出重力加速度：(1)由vn求出各点的瞬时速度(比如v2)，作出vt图像，vt图像是一条过原点的倾斜直线，斜率表示加速度(2)由g计算出多个g值然后求平均得重力加速度的大小典例精析例1bc重力加速度g是矢量，方向竖直向下，在一般计算中g取9.8 m/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错误例2(1)10 s