自由落体运动

1授课类型教学目的伽利略对自由落体运动的研C-竖直上抛运动T-检测究1、掌握自1、掌握自由落体运动的规律，掌握重力加速度的概念，并能解决实际问题2、掌握竖直上抛运动的规律，并能解决实际问题3、了解伽利略研究自由落体规律的过程，理解其所用的研究方法教学内容实验：取两枚相同的硬币和两张与硬币表面面积相同的纸片，把其中一张纸片揉成纸团，在下述几种情况下，都让它们从同一高度自由下落，观察下落快慢情况.①从同一高度同时释放一枚硬币和一个与硬币面积相同的纸片，可以看到硬币比纸片下落得快，说明质量大的下落得快.同时体积小的下落得快.③将一枚硬币与已经粘贴了纸片的硬币从同一高度同时释放，观察到一样快，说明体积相同质量不同时下落一样快.同一高度同时释放它们，软木塞比纸板下落得快，说明在特定的条件下，质量小的下落得会比质量大的还快.结论：物体下落过程的运动情况与物体质量无关考查重点：自由落体运动中的vt、xt、xv关系和相关规律，重力加速度(包括概念理解和实验测定)。由落体运动。2.条件3.注意自由落体运动是一种理想化的运动模型。因为我们不是生活在真空中，所以空气阻力必然存在。2生活中空气阻力比重力小得多，可忽略不计，所以物体的下落可看做自由落体运动(理想化思想方法)。重力加速度在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫做重力加速度在一般的计算中，重力加速度取g=9.8m/s2粗略计算中，重力加速度还可取g=10m/s2决定因素纬度：纬度越高，重力加速度越大(1)速度公式v=gtt1 (2)位移公式h=gt22(3)速度位移关系式v2=2ght(4)从运动开始连续相等的时间内位移之比为1:3:5:7:…(5)连续相等的时间t内位移的增加量相等，即s=gt2hgt (6)一段时间内的平均速度v==t2高度：高度越高，重力加速度越小自由落体运动和匀加速直线运动的比较运动匀加速直线运动3相同点相同点不同点加速度恒定，匀加速直线运动公式通用则第一包与第二包间的距离①②将数据代入①②联立解得：2.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那么你的反应时间是多少？解析：反应时间就是直尺自由下落的时间，应用自由落体运动的规律便能求解。4伽利略对自由落体运动的研究绵延两千年的错误亚里士多德的观点：物体越重，下落越快。公元前，人们对物体下落的研究很少，凭着观察认为重的物体比轻的物体下落得快。正比”。这一观点正好应和了人们潜意识里的想法；同时，它又是伟大的亚里士多德提出的论断，人们深信不疑。从那以后，人们判断物体下落的快慢，甚至给孩子们上课时一直坚持这一观点，这一观点一直延续了2000多年，从没有人逻辑的力量落得快”的前提推断出了互相矛盾的结论，这使亚里士多德的理论陷入了困境。为了摆脱这种困境，伽利略认为只有一种可能性：重物与轻物应该下落得同样快。(传说伽利略在比萨斜塔上做过落体实验，但后来又被严谨的考证否定了.尽管如此，来自世界各地的人们都要前往参观，他们把这座古塔看作伽利略的纪念碑)猜想与假说度的变化怎样才算均匀呢?实验验证直线运动呢？了测量的难题.伽利略在一块木板上刻出一道直槽，槽内贴上羊皮纸使之平滑，用自制的水钟测量时间，探究一个光滑黄铜小球沿倾斜直槽滑下时的运动情况。伽利略在当时有限的实验条件下，通过这种方式研究出初速度为零的匀加速直线运动中位移和时间的关系。x伽利略根据斜面结果出发，认为：在初速度为零的匀加速直线运动中，经过的距离正比于时间的平方，即=恒x的比值为最大，这时小球仍然会保持匀变速直线运动的性质，自由落体运动是一种特殊的匀变速直线运动。伽利略的科学方法对现象一般观察——提出猜想——进行逻辑推理——通过实验对推理验证——对猜想进行修证——推广应用。5伽利略的科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学推理)和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学认A.苹果和树叶都做自由落体运动B.苹果和树叶的运动都不能看成自由落体运动C.树叶的运动可看成自由落体运动，苹果的运动不能看成自由落体运动D.假如地球上没有空气，则苹果和树叶会同时落地解析：选D。苹果和树叶都受重力和空气阻力，但空气阻力相对苹果的重力来说很小，可以忽略不计，故苹果的运动可以看作自由落体运动，而树叶的运动不能看作自由落体运动，故ABC错误；假如地球上没有空气，苹在无风的天气里，从5楼的楼顶，掉下一颗石子，它的速度图像是图中的哪一个()6解析：则,A．9.85m/s2B．9.78m/s2C．9.72m/s2D．9.92m/s2解析：选C。小球做自由落体运动，在连续相等的时间间隔内位移差值为一个恒量，故：对这一过程的分析，下列说法正确的是()A．其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论B．其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论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，使实验现象更明显若物体初速度为零，且速度随时间均匀变化，即v正比于t，那么它通过的位移与所用时间的二次方成正比，只要测出物体通过不同位移所用的时间就可以验证这个物体的速度是否随时间均匀变化．由于伽利略时代靠滴水计时，不能测量自由落体所用的时间，伽利略让铜球沿阻力很小的斜面滚下，由于沿斜面下滑论，所以AB均错．71.关于自由落体运动，下列说法中正确的是()A．在空气中不考虑空气阻力的运动是自由落体运动B．物体做自由落体运动时，下落高度越高，落地速度越大D．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动Dv2=2gh知，下落的高度越高，落地速度越大．故B正确。从静止开始下落，通过连续相等三段时间内的位2.关于自由落体加速度的说法，正确的是()A．自由落体的加速度在地球赤道处最大B．质量大的物体重力大，所以重力加速度也大C．.重力加速度赤道上最小，两极最大，随纬度的增大而减小。D．重力加速度随地面高度的增大而减小，高山上的重力加速度比平地的重力加速度小。3.伽利略以前的学者认为：物体越重，下落得越快,伽利略等一些物理学家否定了这种看法(1)如图2—5—3所示：在一玻璃管中放中放一片羽毛和一个玻璃球，迅速导致玻璃管，可以看到，玻璃球先于羽毛达到底端，这主要是因为()A．它们的重量不同B．它们的密度不同C．它们的材料不同D．它们受到的空气阻力不同(2)在一高塔顶端释放大小相同的实心铁球和实心铅球，与此有关的下列说法中，正确的是()①重的铅球先落地②它们下落的快慢程度相同③它们落地的速度不同④它们下落的时间相同大，加速度为：快慢程度相同，落地的速度相同，故②④正确．故选B84.甲、乙两物体做自由落体运动，已知甲物体重是乙物体重的2倍，而甲距地面的高度是乙距地面高度的一半，下列说法正确的是()B．甲物体着地的速度是乙物体着地的速度的1/2C．甲物体下落的时间是乙物体下落的时间的2/2D．甲、乙两物体的末速度相同度的，故BD错；根据故甲物有没有资料。这时他刚好从电视中看到比萨斜塔的图片，而且刚好看到从塔顶落下小球小球经过第一层到达地面的时11解析：(1)设小球到达第一层时的速度为v1，则有代入数据得=33m/s塔顶离第一层的高度=54.45m所以塔的总高度h=h1+h2=61.25m(1分)(2)小球从塔顶落到地面的总时间t==3.5s(2分)平均速度==17.5m/s9m解析：由图可知，如果将这5滴水的运动等效为一滴水的自由落体运动，并且将这一滴水运动的全过程分成时间相等h2-h3=1③(1)由于初速度为零的匀加速直线运动从开始运动起，在连续相等的时间间隔内的位移之比为1：3：5：…(2n-1)，所以令相邻两水滴之间的间距从上到下依次是1s：3s：5s：7s。m(2)由h=gt2/2得滴水的时间间隔T为：T==0.2s设滴水间隔为T，则雨滴经过窗户过程中的平均速度为=h/T。解得T=0.2s屋檐高h=g(4T)2/2=3.2m竖直上抛运动1.竖直上抛运动物体在只受重力作用下，以一定初速度竖直上抛的运动叫做竖直上抛运动。竖直上抛运动的特点(1)竖直上抛运动的加速度与自由落体运动方向相同，始终为重力加速度g，由于初速度v方向与重力加速度方向0相反，所以竖直上抛运动的实质是匀变速直线运动(2)上升阶段：速度越来越小，加速度与速度方向相反，是匀减速直线运动。(3)下降阶段：速度越来越大，加速度与速度方向相同，是匀加速直线运动。(4)在最高点：速度为零，但加速度仍为重力加速度g，所以物体此时并不处于平衡状态。竖直上抛运动的规律取v方向为正方向，则a=g代入匀变速直线运动公式中，有：001h=vtgt22v2v2=2gh0vv0v0g0ABgOABtv0结合图像分析02v2v2 (1)上升的最大高度：h=0=0；2g2gCC0vv (2)上升时间：t=0=0gg2v在t=0时候，两个三角形面积相等，整个过程位移为零，即回到原抛出点。g竖直上抛运动的对称性1.时间的对称性对同一段距离，上升与下落过程时间相等：t=t，t=tABBAOCCOBAOv0AOv02.速度的对称性对同一位置，上升与下落时经过该处速度等大反向：v=v，v=vBBAA(1)分段法00(2)整体法将全过程看作以v为初速度；加速度为g的匀变速直线运动。将竖直上抛运动的公式运用于全过程；但必须注0意矢量性。一般选择v方向为正方向；抛出点为参考点与计时零点。0ms某时从气球上掉下一个重物，已知重物掉时距离地面的高度为解析：重物从气球上掉下时，由于惯性，具有初速度，做竖直上抛运动，而并非自由落体运动。+v2402h=0=m=80m222g2v40t=0=s=4s上升时间1g101取竖直向上为正方向，则v0=40m/s，整个过程位移h=h1=100m，代入到h=v0t2gt2，得分析总结：应用整体法，求解过程简单，但应用时要注意矢量性；应用分段法，物理情景明了，容易理解。一小球竖直向上抛出，先后经过抛出点的上方h＝5m处的时间间隔Δt＝2s，则小球的初速度v为多少？小球从0根据对称性，小球从抛出到返回原处所经历的总时间为：故而一定是在物体通过最高点后返回过程中被接住，s接住前的运动时间t1＝＝s＝0.2s从抛出到被人接住所经历的时间t＝t1＋1s＝1.2s1.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[]C.甲、乙同时着地D.无法确定谁先着地解析：选C。一般情况下,忽略空气阻力，加速度均为重力加速度,初速度均为零,运动性质完全相同。图A．小球第一次反弹后离开地面的速度的大小为5m/sB2m/sD为0.45m3.关于自由落体运动，下列说法中正确的是()A．初速度为零的竖直向下的运动是自由落体运动B．只在重力作用下的竖直向下的运动是自由落体运动C．自由落体运动在任意相等的时间内速度变化量相等Dg运动解析：选BCD。自由落体运动条件很严格，要求加速度必为g，故A错误；初速为零只在重力作用下的竖直向下的运动是自由落体运动，故B对；自由落体运动是匀变速运动，故自由落体运动在任意相等的时间内速度变化量相mtA．12m/s,39m/sB．8m/s,38m/sCmsmsD．8m/s,12m/sssA．落到盘上的声音时间间隔越来越大B．落到盘上的声音时间间隔相等ss△t3=s－s=