第2章 第1节　探究自由落体运动

1、.第一节探究自由落体运动学 习 目 标知 识 脉 络1.理解亚里士多德与伽利略关于物体下落运动的不同观点2理解自由落体运动的概念重点3会分析自由落体运动的纸带或频闪照片上的运动信息难点落 体 运 动 的 思 考 的 思 考1亚里士多德认为，物体下落的快慢是由它们的质量决定的，物体越重，下落得越快2伽利略认为，物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关3实验观察：将羽毛和金属片放入有空气的玻璃管中，让它们同时下落，这些物体下落的快慢不同；将玻璃管中的空气抽去，再让它们同时下落，它们下落的快慢一样影响物体下落快慢的因素是受到空气阻力的作用1重的物体比轻的物体下落得快×2物体下落过程中的运动

2、情况与物体的质量无关3影响物体下落快慢的因素是空气阻力的作用1971年美国实现人类首次登月成功在这次登月活动中，宇航员D.R.斯科特在月球上证实了铁锤与羽毛下落得一样快，如图2­1­1所示可是在我们生活的地球上，让一把铁锤和一片羽毛一起下落，根据我们日常生活经历，这两个物体是否一起落地呢？是什么原因造成的呢？图2­1­1【提示】不是一起落地，铁锤先落地因为在地球上铁锤和羽毛除了受到重力外，还受到空气的阻力作用铁锤的重力比较大，空气阻力对铁锤的影响相对很小，而羽毛的重力比较小，空气阻力对羽毛的影响较大，因此铁锤比羽毛先落地讨论1：物体下落的快慢与质量有关吗

3、？【提示】忽略空气阻力的作用下，物体下落的一样快，与质量无关讨论2：在真空中，轻重不同的羽毛和铜片下落情况有何特点？【提示】真空中，没有空气，也就没有空气阻力，它们下落的一样快1两个截然相反的结论伽利略指出：根据亚里士多德的论断，一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大，假定大石头的下落速度为8v，小石头的下落速度为4v.由这一观点出发，当我们把两块石头拴在一起时，对于下落快慢就有两种结论：结论一：下落快的会被下落慢的拖着而减慢，下落慢的会被下落快的拖下而加快，结果整个系统的下落速度应该小于8v而大于4v；结论二：两块石头拴在一起，加起来比大石头还要重，其下落的速度比任何一个物体都要快，

4、速度应该大于8v.2实验与探究如图2­1­2所示是课题研究小组进展自由落体运动实验时，用频闪连续拍照的方法获得的两张照片A和B，任选其中的一张答复以下几个问题：A质量相等的纸片和纸团B体积相等的铅球和木球图2­1­2图A现象：从同一高度同时由静止释放的纸团和纸片，纸团下落得快，先落地解释：质量相等的纸团和纸片，纸片受到的空气阻力较大，不能忽略，纸片的运动不是自由落体运动，而纸团受到的空气阻力较小，可以忽略，可以看成是自由落体运动图B现象：质量不等的铅球和木球，同时从同一高度由静止释放，它们同时落地解释：铅球和木球受到的空气阻力都可以忽略，它们的运动都可以

5、看成是自由落体运动，所以同时落地结论：物体下落过程运动情况与物体质量无关伽利略的观点正确116世纪末，意大利比萨大学的年轻学者伽利略通过逻辑推理的方法，使亚里士多德统治人们2 000多年的理论陷入困难，伽利略的猜测是A重的物体下落得快B轻的物体下落得快C轻、重两物体下落得一样快D以上都不是【解析】伽利略认为物体在下落运动过程中运动情况与物体的质量无关，故C正确【答案】C2伽利略以前的学者认为，物体越重，下落越快伽利略等一些物理学家否认了这种看法在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛到达地面，这主要是因为A它们的质量不等B它们的密度不等C它们的材料不同D它们所受的空气阻力不等【

6、解析】玻璃球下落时空气阻力可以忽略羽毛下落得比玻璃球慢，是羽毛受到的空气阻力较自身重力而言影响大的缘故，羽毛下落时空气阻力不能忽略；玻璃球受到的空气阻力较自身重力而言很小，下落时空气阻力可以忽略【答案】D物体下落的规律1两物体在真空中或阻力可以忽略的空气中下落时，它们下落得同样快2两物体在阻力不能忽略的空气中下落时，空气阻力比其重力更小的物体下落得快记 录 自 由 落 体 运 动 轨 迹1自由落体运动定义：物体仅在重力作用下，从静止开场下落的运动2实验与探究1用打点计时器打出的纸带得到运动的轨迹2分析纸带上记录的信息轨迹是一条直线纸带上点的间隔越来越大，说明物体下落的速度变大用尺子测量物体下落

7、的位移s，发现s与t2成正比1在空气中运动的物体，假设忽略空气阻力对它的影响，它做的运动一定是自由落体运动×2自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动3做自由落体运动的物体，刚开场下落时，速度为零，而加速度不为零如图2­1­3是小球做自由落体运动时的频闪照片，照片中相邻小球的像是相隔同样的时间拍摄到的，各数据是小球距下落起点的间隔 单位：cm图2­1­3根据这张频闪照片，你能判断出做自由落体运动的小球具有加速度吗？简述判断的根据【提示】由图可以看出：小球之间的间隔 越来越大，说明小球的速度越来越大，因此小球具有加速度讨论1：物体做自由落体运动的

8、条件有什么？【提示】初速度为0，只受重力两个条件讨论2：记录物体自由落体运动轨迹一般用哪两种方法？【提示】用打点计时器打出的纸带来记录，用频闪照片来记录信息1实验原理及器材1重锤拖动纸带竖直下落时，假如可以忽略纸带与打点计时器之间的摩擦阻力，且重锤的重力远大于空气阻力，那么重锤的下落可以近似认为是自由落体运动可以根据打出的纸带研究重锤下落的规律2实验器材有：打点计时器、低压交流电源、纸带、重锤、铁夹、铁架台2主要实验步骤图2­1­41按图2­1­4所示固定打点计时器，并接好电路2把纸带的一端固定在重锤上，另一端穿过打点计时器，用夹子固定纸带，使重锤靠近打

9、点计时器3接通电源，然后松开纸带3实验注意的事项1重锤选质量大、体积小的，以减小空气阻力2打点计时器应竖直固定好，减小摩擦3重锤靠近打点计时器释放，且要先接通电源再释放纸带，以便充分利用纸带4从纸带上获得的信息猜测与验证1猜测：物体做自由落体运动时，运动方向始终向下，即速度的方向不变；由频率为50 Hz打点计时器记录的自由落体运动信息的纸带可以看出，如图2­1­5所示，在一样时间内物体的位移变大，即速度增大，自由落体运动可能是匀变速直线运动图2­1­52自由落体运动是否为匀变速直线运动，还需要求出物体下落过程的加速度3多项选择以下各运动中可看做是自由落体

10、运动的是A在沿程度方向飞行的飞机上释放一个物体B纸片由静止释放，在空气中下落C小铁球由静止下落，空气阻力忽略不计D水龙头上滴落的水滴的下落过程【解析】在沿程度方向飞行着的飞机上释放一个物体，由于惯性具有程度初速度，不是自由落体，故A错纸片由静止释放，在空气中下落，空气阻力对其影响较大，故B错小铁球由静止下落，空气阻力忽略可看做自由落体运动，故C对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，认为只受重力作用，故D对应选C、D.【答案】CD4如图2­1­6所示是实验中记录了一个小球做自由落体运动信息的纸带，根据所给出的纸带分析1说明自由落体运动是直线运动；2说明小球是

11、否具有加速度；3位移与时间的关系是st还是st2?图2­1­6【解析】从图中可直接观察：1图中各点连成一线，说明自由落体运动是直线运动2图中各点间间隔 越来越大，说明自由落体运动的速度在增大，所以自由落体运动是加速运动，具有加速度3测量小球从1位置分别到2、3、4、5、6位置的间隔 s12、s13、s14、s15、s16，发现与所用的时间T、2T、3T、4T、5T的平方的比值是一个恒量，说明自由落体运动的位移与时间的平方成正比【答案】见解析5图2­1­7是小球做自由落体运动时的频闪照片，照片中相邻小球的像是相隔同样的时间拍摄到的根据这张频闪照片，能获取关于自由落体运动的哪些规律性的东西？图2­1­7【解析】测量与分析位移和对应的时间之间的关系：设频闪照相的时间间隔为T，那么小球从1位置分别到2、3、4、5、6、