自由落体运动教案

一 课堂导入一 课堂导入 1 文学家们在形容秋天的落叶的时候 常常说 飘零的落叶 却从没有人说飘零的苹果或 者飘零的铅球呢 因为苹果下落得比树叶要快因为苹果下落得比树叶要快 2 思考 为什么苹果会比落叶下落得快呢 A A 因为苹果的质量比树叶的质量大 因为苹果的质量比树叶的质量大 B B 因为苹果和落叶受到的空气阻力不同 因为苹果和落叶受到的空气阻力不同 3 介绍历史 早在公元前 4 世纪的古希腊哲学家亚里士多德经过大量的观察也得到了相同 的结论 重的物体下落得快 4 过渡 是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢 二 新课传授二 新课传授 1 探究实验 实验一 将一张白纸裁成相同的两半 另一片揉成纸团 让其同时从同一高度由静 止释放 可以看到纸片比明显比纸团下落得慢 实验二 将一张白纸裁成相同的两半 其中一半再裁成两半即原来的四分之一 将 四分之一的这半揉成纸团 让其同时从同一高度由静止释放 可以看到纸片比明显比纸团 下落得慢 2 实验分析 实验一 说明质量相同的物体下落的快慢不同 如果按照亚里士多德的观点 则两 物体下落的快慢应该相同 与事实不符 所以说重的物体下落得快的说法不准确 实验二 说明轻的物体也可能比重的物体下落得快 前面的结论错误 实验一 两纸片的空气阻力不同 质量相同 说明物体下落的快慢要受到空气阻力 的影响 过渡 如果要考虑物体下落的快慢与质量有关怎么办 注意不能受到阻力的影响 讨论结果 在没有空气的空间里做物体下落实验 3 演示实验 让质量不同的鸡毛 铁片等物体在一个抽掉空气的玻璃管里下落 可以明显看到不同 质量的物体下落的快慢是相同的 放入空气后 再重复前面的实验 发现其中的羽毛和铁 片下落的快慢不相同 实验结论 没有空气时候 物体受到那些力呢 重力 上面的实验可以得到什么呢 在没有空气的空间里物体下落时只受重力的作用 其下落的快慢与物体质量无关 过渡 到现在为止 我们对落体运动有了一定的认识了 自由落体运动自由落体运动 定义定义 1 1 定义 物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动 定义 物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动 由上面的实验可知 做自由落体运动的物体 其下落的快慢与物体的质量无关 2 2 条件 一是物体受重力 二是从静止开始下落 条件 一是物体受重力 二是从静止开始下落 v v0 0 0 0 注意 如果空气阻力的作用比较小 可以忽略 物体的下落也可以近似看做自由落体 注意 如果空气阻力的作用比较小 可以忽略 物体的下落也可以近似看做自由落体 自由落体加速度自由落体加速度 实验探究 按照教材第 43 页的图 2 5 1 装置做实验 将一系有纸带的重物从一定的高度自由下 落 利用打点计时器记录重物的下落过程 分析纸带可获取信息 1 自由落体运动的轨迹是一条直线 速度方向不变 2 连续相同时间内的位移越来越大 说明速度越来越大 即速度大小改变 具有 加速度 3 位移 x 与时间 t 的平方成正比 4 相邻 相等时间间隔的位移之差相等 5 影响实验精确度的因素主要是阻力 自由落体运动的是不是初速度为 0 的匀加速运动呢 回忆前面学过的知识 初速度为 0 的匀加速直线运动有哪些规律呢 速度公式 Vt at 位移公式 S at2 2 在连续且相等 的时间间隔内 位移的大小之比是 1 3 5 7 用打点计时器研究自由落体运动 计算其加速度 换用不同质量的重物看纸带上点子间 隔有什么不同 总结得出结论 将两条纸带对比 只要两条纸带上的点子间隔相同就说明 它们的加速度是相同的 运用自己所学知识计算重力加速度 通过比较得出结论 总结 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 思考 1 自由落体运动的加速度在各个地方相同吗 2 它的方向如何 使用不同的物体进行反复的实验表明 在同一地点 一切物体自由下落的加速度都相同 在同一地点 一切物体自由下落的加速度都相同 方向总是竖直向下的 这个加速度叫做自由落体加速度 也叫重力加速度方向总是竖直向下的 这个加速度叫做自由落体加速度 也叫重力加速度 符号 符号 g g 方向 方向 竖直向下 与重力方向一致 竖直向下 与重力方向一致 大小 与地点有关 大小 与地点有关 一般计算中 一般计算中 g 9 8m s2 粗略计算中可以取 g 10m s2 24 加速度是一个矢量还是标量 矢量 加速度的方向如何呢 物体竖直下落 且是匀加速直线运动 所以重力加速度的方向竖直向下 自由落体运动的规律自由落体运动的规律 速度公式 速度公式 V gtV gt 位移公式 位移公式 S S gtgt2 2 2 1 例例 1 1 为了测出井口到井里水面的深度 让一个小石块从井口下落 测得经 2s 听到 石块落到水面的声音 求井口到水面的大约深度 不计声音传播的时间 解析 石块做自由落体运动 由解析 石块做自由落体运动 由 h h gtgt2 2 2 1 得井口离水面深度 得井口离水面深度 h h 19 6m19 6m 例例 2 2 物体从 h 高处自由下落 它在落到地面前 1s 内共下落 35m 求 物体下落时的高度 及下落时间 g 10m s2 解法一 公式法求解 解法一 公式法求解 设下落时间为设下落时间为 t t 由公式得 由公式得 对下落的全过程 对下落的全过程 h h gtgt2 2 2 1 对物体落地对物体落地 1s1s 前 前 h h 3535 g g t 1t 1 2 2 2 1 由以上两式解出 由以上两式解出 t t 4s4s h 80mh 80m 解法二 用比例法解 解法二 用比例法解 对初速度为零的匀加速直线运动 相等的时间内的位移之比为对初速度为零的匀加速直线运动 相等的时间内的位移之比为 x x1 1 x x2 2 x x3 3 x xn n 1 3 5 2N1 3 5 2N 1 1 设设 物体下落时间为物体下落时间为 N N 则 则 t t N N 第第 1s1s 内位移内位移 s s1 1 由比例得 由比例得 s s1 1 s sN N 1 2N1 2N 1 1 因为因为 5 355 35 1 2N1 2N 1 1 所以所以 t t N N 4s4s 故故 h h 10 4 10 42 2 80 m 80 m 例例 3 3 用绳拴住木棒AB的A端 使木棒在竖直方向上静止不动 在悬点A端正下方有一 点 C 距A端 0 8m 若把绳轻轻剪断 测得A B两端通过 C 点的时间差是 0 2s 重力加速 度g 10m s2 求 木棒 AB 的长度 解析 静止的木棒解析 静止的木棒A A端到端到C C点的距离是点的距离是h h 0 8m0 8m 剪断绳后木棒做自由落体运动 由 剪断绳后木棒做自由落体运动 由 位移公式得位移公式得A A端运动到端运动到C C点的时间为 因为点的时间为 因为h h 所以所以 t tA A s 0 4ss 0 4s B B 端由开始下落到通过端由开始下落到通过 C C 点的时间为 点的时间为 t tB B t tA A 0 2s 0 2s0 2s 0 2s 则木棒则木棒 B B 点到点到 C C 点的距离点的距离 h h 是 是 h h gtgtB B2 2 1010 0 20 22 2 0 2 m 0 2 m 2 1 2 1 木棒的长度木棒的长度 L L 是是 A A B B 端到端到 C C 点的高度之差 点的高度之差 L L h h h h 0 80 8 0 20 2 0 6 m 0 6 m 三 巩固训练三 巩固训练 1 甲物体的重力是乙物体的 3 倍 它们在同一高度处同时自由下落 则下列说法中正确 的是 A 甲比乙先着地 B 甲比乙的加速度大 C 甲 乙同时着地 D 无法确 定谁先着地 2 关于自由落体运动 下列说法正确的是 A 某段时间的平均速度等于初速度与末速度和的一半 B 某段位移的平均速度等于初速度与末速度和的一半 C 在任何相等时间内速度变化相同 D 在任何相等时间内位移变化相同 3 自由落体运动在任何两个相邻的 1s 内 位移的增量为 A 1m B 5m C 10m D 不能确定 4 甲物体的重量比乙物体大 5 倍 甲从 H 高处自由落下 乙从 2H 高处与甲物体同时自 由落下 在它们落地之前 下列说法中正确的是 A 两物体下落过程中 在同一时刻甲的速度比乙的速度大 B 下落 1s 末 它们 的速度相同 C 各自下落 1m 时 它们的速度相同 D 下落过程中甲的 加速度比乙的加速度大 5 从某高处释放一粒小石子 经过 1s 从同一地点再释放另一粒小石子 则在它们落地 之前 两粒石子间的距离将 A 保持不变 B 不断增大 C 不断减小 D 有时增大 有时减小 6 长为 5m 的竖直杆下端距离一竖直隧道口为 5m 若这个隧道长也为 5m 让这根杆自 由下落 它通过隧道的时间为 7 图 1 所示的各 v t 图象能正确反映自由落体运动过程的是 8 甲 乙两物体分别从 10m 和 20m 高处同时自由落下 不计空气阻力 下面描述正确 的是 A 落地时甲的速度是乙的 1 2 B 落地的时间甲是乙的 2 倍 C 下落 1s 时甲的速度与乙的速度相同 D 甲 乙两物体在最后 1s 内下落 的高度相等 9 关于自由落体运动 下列说法正确的是 A 自由落体运动是竖直方向的匀加速直线运动 B 竖直方向的位移只要满足x1 x2 x3 1 4 9 的运动就是自由落体 C 自由落体运动在开始连续的三个 2 s 内的路程之比为 1 3 5 D 自由落体运动在开始连续的三个 1 s 末的速度之比为 1 3 5 9 从高 h 处自由下落的物体 落到地面所用的时间是 t 落地时的速度 v 物体落下 h 3 时和落下全程时的速度之比是 各自所经历的时间之比是 10 自由下落的物体在头 ts 内 头 2ts 内和头 3ts 内下落的高度之比是 在第 1 个 ts 内 第 2 个 ts 内 第 3 个 ts 内下落的高度之比又是 11 物体从高 270m 处自由下落 把它运动的总时间分成相等的 3 段 则这 3 段时间内 下落的高度分别为 m m 和 m 若把下落的总高度分成相等的三段 则 物体依次下落这 3 段高度所用的时间之比为 12 一物体从 45m 高处自由下落 在最后 1s 通过的高度是 s 最后 1s 的初速度 是 m s 最后 1s 内的平均速度是 m s 14 一只球从高处自由下落 下落 0 5s 时 一颗子弹从其正上方向下射击 要使球在 下落 1 8m 时被击中 则子弹发射的初速度是多大 15 人从发现问题到采取相应行动所用的时间称为反应时间 该时间越小说明人的反 应越灵敏 反应时间可用自由落体运动来测试 请一同学用两个手指捏住直尺的顶端 你 用一只手在直尺下端做捏住直尺的准备 但手不能碰到直尺 记下这时手指在直尺上的位 置 当看到那位同学放开直尺时 你立即捏住直尺 测了直尺下落的高度为 10 cm 那么 你的反应时间是多少 16 如图是小球自由落下的频闪照片图 两次闪光的时间间隔是 1 30 s 如果测得 x5 6 60 cm x6 7 68 cm x7 8 75 cm 请你用 x7 和 x5 计算重力加速度的值 保留 三位有效数字 17 一矿井深为 125 m 在井口每隔一定时间自由下落一个小球 当第 11 个小球刚 从井口开始下落时 第 1 个小球恰好到达井底 求 1 相邻两个小球开始下落的时间间隔 2 这时第 3 个小球和第 5 个小球相隔的距离 g 10 m s2 自由落体运动练习题答案自由落体运动练习题答案 1 C 2 AC 3 C 4 BC 5 B 6 B 7 BD 8 C 9 AC 12 25 25 13 17 5m s 14 3 2m 0 2s 15 解 从你看到同学放开直尺到用手捏住直尺的时间即为你的反应时间 此段时间 亦为直尺自由落体 h 10cm 所需的时间 由 h 即ss g h tgt1414 0 10 1 022 2 1 2 得 你的反应时间约为 0 14s 16 小球做匀加速直线运动 由知自由落体加速度 2 aTnmxx nm 22 2 2 2 57 68 9 30 1 2 1060 6 75 8 2 smsm T xx g 10 解析 设相邻两球的时间间隔为 t0 那么第一个小球的运动时间为 10t0 由 h 得 第 3 个和第 5 个小球的间距为 2 0 10 2 1 tgss g h t5 0 10 1252 10 1 100 2 0 第第 8 题图题图 x5 x6 x7 mtgtgxxx35 6 2 1 8 2 1 2 0 2 053 答案 0 5 35 四 师生小结四 师生小结 一 自由落体一 自由落体运动运动 1 定义 物体只在重力作用下从静止开始落的运动 叫自由落体运动 2 特点 初速 V0 0 只受一个力 即重力作用 当空气阻力很小 可以忽略不计时 物体的下 落可以看作自由落