沪科版必修一 第2章2.2自由落体运动的规律 学案.doc

2.2自由落体运动的规律学习目标重点难点1.知道自由落体运动的特点。2会用自由落体运动规律分析相关问题。3记住自由落体加速度。4会测量重力加速度。重点：用自由落体运动规律分析相关问题。难点：照相法测量重力加速度。一、自由落体的速度1自由落体运动(1)定义：物体只在_作用下从_开始下落的运动叫自由落体运动。(2)性质：自由落体运动是初速度为零的_运动。(3)条件：只受_作用，初速度等于_。2自由落体的加速度：自由落体的加速度大小g_，方向_向下，自由落体的加速度也叫做_。3速度公式：_。预习交流1地球表面各处的重力加速度方向都相同吗？二、自由落体的位移1位移公式：_。2速度与位移关系式：_。预习交流2我们是怎样得到公式v2gh的？三、测量重力加速度的大小1用做自由落体运动的小球的频闪照片和_可以测算出重力加速度的大小。2在地球上，同一地点的重力加速度的值是_的，在不同地点，g的大小_。预习交流3利用小球下落的频闪照片，能说出一种测量重力加速度的方法吗？答案：一、1.(1)重力静止(2)匀加速直线(3)重力零29.8 m/s2竖直重力加速度3vtgt预习交流1：答案：地球是一个球体，故各处的重力加速度方向是不相同的。二、1.hgt22v2gh预习交流2：答案：由vtgt得t，则hgt2g()2，整理得v2gh。三、1.自由落体运动的公式2相等略有不同预习交流3：答案：可以测出小球下落的高度和时间，利用hgt2求出重力加速度g。在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点一、自由落体运动的特点1在玻璃管内装有金属片、小羽毛等物体，抽完空气后把玻璃管突然倒立过来，会发现轻、重物体下落得一样快，这个实验说明了什么？2所有初速度为0的下落运动都是自由落体运动吗？当满足什么条件时实际物体的下落运动可以视为自由落体运动？3从运动性质看，自由落体运动有什么特点？下列关于自由落体运动的说法，正确的是()。a初速度为零的竖直向下的运动就是自由落体运动b只在重力作用下的竖直向下的运动就是自由落体运动c在月球上做铁球与羽毛自由下落的实验，两者下落一样快d雨滴下落的过程可看成自由落体运动1.自由落体运动的条件物体做自由落体运动的条件是只受重力和初速度为零，实际上在空中下落的任何物体，均受到空气阻力的作用，因此任何物体在空中下落时都不是严格的自由落体运动，所以自由落体运动是一种理想化的模型。当物体在不太高处由静止下落，且所受的空气阻力与物体的重力相比可以忽略时，就可以把物体的下落看成是自由落体运动。2重力加速度方向竖直向下，是特指和该处的水平面垂直，不一定和该处的地面垂直，故不能说成是“垂直向下”。重力加速度的方向可以用重锤线来确定。二、自由落体运动的规律1如何推导自由落体运动的速度公式？速度和时间的关系是什么？2如何推导自由落体的位移公式？3做自由落体运动的物体，每经过相等的时间速度有什么特点？4做自由落体运动的物体其位移有什么特点？屋檐定时滴下水滴，当第5滴水滴滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴和第2滴分别位于高1 m的窗的上下沿，如图所示，问：(1)此屋檐离地面的高度；(2)滴水的时间间隔是多少？1.要确认物体的运动是自由落体运动后，才能利用落体运动的规律分析、解决问题。2对于多个物体依次间隔相等时间下落的情况，可根据若干个物体在某一时刻的排列情形，等效成一个物体在不同时刻位置，这样便于分析问题。三、重力加速度的测量1怎样应用频闪照片测算重力加速度？2重力加速度的大小与距地面的高度有关吗？在地面上同一地点随高度的增加重力加速度如何变化？在一定的高度内重力加速度的变化明显吗？调节水龙头，让水一滴滴流出，在下方放一盘子，调节盘子高度，使一滴水滴碰到盘子时，恰有另一滴水滴开始下落，而空中还有一滴正在下落中的水滴，测出水龙头到盘子的距离为h，从第一滴开始下落时计时，到第n滴水滴落在盘子中，共用去时间t，则此时第(n1)滴水滴与盘子的距离为多少？当地的重力加速度为多少？对重力加速度的深入理解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g9.8 m/s2或g10 m/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。四、用打点计时器测重力加速度怎样应用打点计时器测量重力加速度？(2010全国理综)利用图中所示的装置可以研究自由落体运动。实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落。打点计时器会在纸带上打出一系列的小点。(1)为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有_。(填入正确选项前的字母)a天平b秒表c米尺(2)若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此误差的原因：_。滴水法测重力加速度：在自来水龙头下放一容器，调节水龙头的开关，使水一滴一滴的下落，当调节到使第一滴水碰到容器底部的瞬间，第二滴水刚好从水龙头口开始下落，测出n滴水下落的总时间t0，用刻度尺量出水龙头口到容器底部的距离h，由hgt2得g。答案：活动与探究1：1.答案：轻、重物体在不受空气阻力作用时下落得一样快。2答案：物体下落时由于受空气阻力的作用，一般不视为自由落体运动。只有当下落物体所受的空气阻力可以忽略不计且初速度为0时才可以看成自由落体运动。3答案：自由落体运动实质是初速度为零的匀加速直线运动，它是匀变速直线运动的一个特殊。迁移与应用1：c解析：初速度为零，只受重力作用的运动是自由落体运动，a、b错误；在月球上铁球与羽毛自由下落时不受空气阻力，即做自由落体运动，两者下落一样快，c正确；雨滴下落的过程所受空气阻力与速度大小有关，速度增大时阻力增大，雨滴的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，d错误。活动与探究2：1.答案：根据公式a，自由落体运动中，v00，ag，故vtgt。这个式子表明，自由落体运动不同时刻的瞬时速度与运动时间成正比。2答案：匀速直线运动自由落体运动矩形面积表示位移三角形面积表示位移svthvtt，vtgt，即hgt23答案：由vtgt可知，自由落体运动在不同时刻的速度与运动时间成正比，所以物体在下落t、2t、3tnt时刻时的速度之比为v1v2v3vn123n。4答案：(1)由hgt2知，做自由落体运动的物体的位移与下落时间的平方成正比，即ht2。(2)物体在t内、2t内、3t内nt内发生的位移之比为：h1h2h3hn149n2。(3)物体在第一个t内、第2个t内、第3个t内第n个t内的位移之比为h1hhhnh1(h2h1)(h3h2)(hnhn1)135(2n1)。迁移与应用2：答案：(1)3.2 m(2)0.2 s解析：设屋檐离地面高为h，滴水间隔为t，由公式hgt2得第2滴水的位移h2g(3t)2第3滴水的位移h3g(2t)2由题意知：h2h31 m屋檐距地面的高度hg(4t)2由解得：t0.2 s，h3.2 m。活动与探究3：1.答案：频闪照相机闪光周期为t，测出第1t、第2t、第3t时间内物体下落的高度h1、h2、h3，根据公式hgt2得hh2h1h3h2gt2，故g。2答案：(1)重力加速度的大小与距地面的高度有关。(2)在地面上同一地点，随高度的增加，重力加速度减小。(3)在一定的高度内，重力加速度的大小变化不明显，可认为重力加速度的大小不变。迁移与应用3：答案：hh解析：设两个水滴间的时间间隔为t，连续下落的三滴水滴如图所示，根据自由落体运动规律可得：h1h213h1h2h，则h1h2h，(n1)ttgt2，解得gh，此时第(n1)滴水滴与盘子的距离为，当地的重力加速度gh。活动与探究4：答案：(1)将打点计时器竖直安装在铁架台上，给打点计时器接上交流电源，让纸带穿过打点计时器，在纸带的下端连接上重物，竖直拉起纸带。(2)接通电源，待打点计时器工作稳定后放开纸带，使重物拖着纸带自由下落，断开电源，取下纸带。(3)按以上的程序打出三条纸带，选出一条清晰的纸带进行研究。(4)用刻度尺测出各点到第一个点的距离，进而计算出各点之间的间隔。(5)计算出纸带上各点的瞬时速度(用计算平均速度的方法)。(6)根据vgt计算出重力加速度，或作出v-t图像，求出斜率，得出g。迁移与应用4：答案：(1)c(2)打点计时器与纸带间存在摩擦解析：(1)由sat2可知为测重物的加速度a，需要用米尺测量相邻计数点间的距离，选项c正确。(2)从产生加速度的原因即受力的角度思考误差原因。1关于自由落体运动，下列说法正确的是()。a物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动b如果空气阻力比重力小得多，空气阻力可以忽略不计，这时由静止开始下落的运动是自由落体运动c跳伞运动员从飞机上由静止开始下落，打开降落伞以前的运动是自由落体运动，打开降落伞以后的运动不是自由落体运动d一雨滴从屋顶落下，途中经过一个窗子，雨滴经过窗子的这一段运动是自由落体运动2用如图所示的方法可以测出一个人的反应时间。设受测者看到直尺从静止开始自由下落，到直尺被握住，直尺下落的距离为h，受测者的反应时间为t，则下列说法正确的是()。at与h成正比bt与h成反比ct与h的平方根成正比dt与h的平方成正比3(探究题)一同学用如图所示的玻璃管(可以抽气)探究纸片和硬币下落的快慢问题。(1)她将纸片与硬币放进玻璃管，当玻璃管内有空气时，将玻璃管倒立过来，观察纸片与硬币的下落情况，观察结果是_；(2)抽去玻璃管内的部分空气，再将玻璃管倒立过来，观察纸片与硬币的下落情况，观察结果是_；(3)继续抽取玻璃管内的空气，使其逐渐接近真空，再观察纸片与硬币的下落情况，观察结果是_；(4)根据这个实验，你得到的结论是_。4(创新题)唐代大诗人李白的诗句“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”，描述的是庐山瀑布的美景，如图所示。如果三尺为1 m，则水落到地面时的速度约为多少？(设初速度为零，忽略空气阻力)5“神舟”七号航天员翟志刚成功完成了太空行走，为将来我们实现载人登月打下了基础。假若航天员登上月球后，在距离月球表面2 m处同时由静止释放一个氢气球和一个铅球，则它们落到月球表面的时间各是多少？(科学研究发现，在月球表面没有空气，月球表面的重力加速度约为地球表面的1/6)答案：1c解析：自由落体运动是从静止开始、只在重力作用下的运动，自由落体运动必须同时满足这两个条件。a、b中没有明确物体只受重力作用，故错误。d中雨滴经过窗子的这段运动的初速度不为零，因而不是自由落体。c满足这两个条件，c正确。2c解析：在受测者的反应时间t里，直尺自由下落的高度为h，则hgt2，t，c正确。3答案：(1)纸片下落得比硬币慢(2)纸片下落得仍然比硬币慢，但是差别比上次小(3)纸片与硬币下落得一样快(4)在没有空气阻力