物理必修第一册课件2.4自由落体运动

第二章匀变速直线运动的研究学习目标1.通过物理学史和演示实验,认识自由落体运动.会总结物体做自由落体运动的条件,能判断物体是否做自由落体运动,认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用.2.通过实验,认识自由落体运动的规律和自由落体加速度,会用匀变速直线运动的规律求解自由落体运动,培养运用物理知识解决实际问题的能力.3.通过实验探究自由落体运动,体会基于事实证据和科学推理对不同观点和结论进行质疑、分析和判断的科学研究方法.4

自由落体运动知识点一

自由落体运动1.如图所示,一个苹果比一片树叶落得快些.亚里士多德认为物体下落的快慢跟它的轻重有关,重的物体下落得快.你认为亚里士多德的观点正确吗?伽利略采用何种方式推翻了亚里士多德的观点?答案:亚里士多德的观点不正确.伽利略先通过逻辑推理指出亚里士多德对落体运动的认识错误,得出如果没有空气阻力,重的物体与轻的物体下落得同样快的结论,最后用实验证实了自己的结论.伽利略的逻辑推理:假设重的物体下落快,轻的物体下落慢.那么将两个物体绑一起后,由于重物体受轻物体的影响,速度将减小,然而两物体绑一起,整体更重,速度应该变大.这种相互矛盾的结论,说明亚里士多德“重的物体下落快”的观点是错误的.2.自由落体运动:物体只在

作用下从

开始下落的运动,叫作自由落体运动.重力静止知识点二自由落体加速度阅读教材第47~48页,完成下列问题.1.自由落体加速度:在同一地点,一切物体自由下落的加速度

,这个加速度叫作自由落体加速度,也叫作

,通常用g表示.2.自由落体加速度的方向:

.3.自由落体加速度的大小.(1)在一般的计算中,g可以取

或

.

都相同重力加速度竖直向下9.8m/s210m/s2(2)下表列出了一些地点的重力加速度.标准值:g=9.80665m/s2地点纬度g/(m·s-2)赤道海平面0°9.780马尼拉14°35'9.784广州23°06'9.788武汉30°33'9.794上海31°12'9.794东京35°43'9.798北京39°56'9.801纽约40°40'9.803莫斯科55°45'9.816北极90°9.832根据表可知,在地球表面不同的地方,g的大小一般是

的,纬度越高,g值

(赤道处最小,两极处最大).4.运动性质:自由落体运动是初速度为0的

运动.5.(1)自由落体运动速度与时间的关系式:

.(2)自由落体运动位移与时间的关系式:

.不同越大匀加速直线v=gt

小试身手判断下列说法的正误并和同学交流(正确的在括号内打“√”,错误的打“×”).1.屋檐滴下的水滴的下落可视为自由落体运动.()2.重力加速度的方向竖直向下.()3.重力加速度的大小总是等于9.8m/s2.()4.竖直下落的运动就是自由落体运动.()5.自由落体运动在相等时间内的速度变化相等.()√√××√探究一

自由落体运动问题情境如图甲所示,将一张纸片和一个小石块同时在同一高度由静止释放.如图乙所示,将纸片揉成团和小石块同时在同一高度由静止释放.如图丙所示,将玻璃管内空气抽出去,管内放有形状、质量不同的金属片、羽毛,玻璃管竖直放置,让金属片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落.甲乙丙1.根据实验现象,完成下表,并总结物体下落的快慢与物体的轻重是否有关.实验现象总结图甲①

先着地物体下落的快慢与轻重无关,没有④

时,轻重不同的物体下落快慢都相同图乙纸团和小石块几乎②

.图丙金属片和羽毛③

.小石块同时落地同时到达管的下方空气阻力2.实际生活中是否存在自由落体运动?什么情况下,物体的自由下落可看作自由落体运动?答案:在地球表面附近从高处下落的物体,事实上都受到空气阻力的作用.因此,严格地说,实际生活中并不存在只受重力作用的自由落体运动.但若物体在下落过程中所受空气阻力远小于重力,则物体的自由下落可看作自由落体运动.过程建构1.物体下落的快慢与物体的质量、体积等因素无关,与空气阻力有关.2.自由落体运动是一种理想模型.当自由下落的物体所受的空气阻力远小于重力时,物体的运动才可以视为自由落体运动.3.物体做自由落体运动的条件.(1)初速度为0;(2)只受重力作用.【典例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可看作自由落体运动C.一个棉花团由静止开始下落的运动是自由落体运动D.雨滴经过窗子的这段运动可以看作自由落体运动解析:自由落体运动是从静止开始、只在重力作用下的运动,A选项中没有明确物体只受重力作用,故错误;雨滴经过窗子的这段运动的初速度不为0,因而不是自由落体运动,选项D错误;如果空气阻力可以忽略不计,从静止下落的物体的运动可以看成自由落体运动,选项B正确,选项C错误.答案:B判定物体是否做自由落体运动的方法判定物体是否做自由落体运动时从两个方面进行,首先看初速度是不是0,然后看物体是否只受重力,只有二者都满足才是自由落体运动.探究二自由落体运动的规律问题情境下图为某同学做研究自由落体运动规律的实验时,得到的一条用打点计时器打下的纸带,该同学在其上取了7个点,依次标为0、1、2、3、4、5、6,从0开始计时,现在测得0、1间的距离x1=2.73cm,1、2间的距离x2=3.12cm,2、3间的距离x3=3.51cm,3、4间的距离x4=3.90cm,4、5间的距离x5=4.29cm,5、6间的距离x6=4.68cm(电源频率为50Hz).1.根据以上数据,计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在表中(计算结果保留三位有效数字).位置12345v/(m·s-1)

位置12345v/(m·s-1)1.461.661.852.052.242.根据上面问题1表格中的数据,作出v-t图像,分析自由落体运动是什么运动,并计算出加速度的大小.答案:把(0.02,1.46)(0.04,1.66)(0.06,1.85)(0.08,2.05)(0.10,2.24)5个点分别描在v-t图上,用平滑的曲线连接,让

3.试根据匀变速直线运动的速度、位移与时间的关系式和速度与位移的关系式,推导自由落体运动的规律.

过程建构1.自由落体运动.(1)运动特点:初速度为0,加速度为重力加速度g.(2)运动图像:自由落体运动的v-t图像是一条过原点的倾斜直线,斜率等于重力加速度g.2.对自由落体加速度的理解.(1)产生原因:由于地球上的物体受到地球的吸引而产生的.(2)方向特点:竖直向下,但不一定垂直地面向下,也不一定指向地心.(3)大小变化:自由落体加速度的大小与地球上的位置及距地面的高度有关.①在地球表面上,自由落体加速度随纬度的增加而增大,在赤道处最小,在两极处最大,但差别很小.②在地面上的同一地方,随高度的增加,自由落体加速度减小.③在一般的高度内(高度h与地球半径相比可忽略时),可认为自由落体加速度的大小不变.【典例2】一颗自由下落的小石头,经过某点时的速度是10m/s,经过另一点时的速度是30m/s,g取10m/s2.求经过这两点的时间间隔和两点间的距离.

答案:2s

40m自由落体运动的处理技巧自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动,分析匀变速直线运动的各种方法对于自由落体运动仍然适用,但自由落体运动的加速度是重力加速度g.课堂评价1.甲物体的重力是乙物体重力的3倍,它们在同一高度同时自由下落(不考虑空气阻力),则下列说法正确的是()

A.甲比乙先着地 B.甲比乙的加速度大C.甲、乙同时着地 D.无法确定谁先着地答案:C2.下列关于自由落体运动的说法正确的是

()A.初速度为0的运动就是自由落体运动B.加速度为g的运动就是自由落体运动C.速度与时间成正比的运动就是自由落体运动D.自由落体运动是物体从静止开始只在重力作用下的运动,是初速度为0,加速度为g的匀加速直线运动答案:D3.(多选)关于自由落体运动,下列说法中正确的是

()A.它是v0=0、a=g、竖直向下的匀加速直线运动B.在开始连续的3个1s内分别通过的位移之比是1∶3∶5C.在开始连续的3个1s末的速度大小之比是1∶2∶3D.从开始运动起下落4.9m、9.8m、14.7m所经历的时间之比为1∶2∶3答案:ABC4.学生课桌的高度大约为0.8m,若一块橡皮自桌边自由下落,求其下落到地面的时间,忽略空气阻力,g取10m/s2.答案:0.4s

5.离地500m的空中自由落下一个小球,不计空气阻力,g取10m/s2.(1)小球经过多长时