2.5 对自由落体运动的研究 课件(共24张)

对自由落体运动的研究轻重不同的两个物体从同一高度，同时由静止释放，谁先落地？思考：学生活动：左手持一张轻飘飘的纸，右手拿一只较重的橡皮擦或签字笔，从同一高度，同时由静止释放，谁先落地？

针对此类现象，你的观点是什么？

任务1：阅读教材P27“观察思考”说出亚里士多德的观点及你对他的观点的认识并阐明你的理由。意大利著名物理学家、数学家、天文学家，科学革命的先驱，是近代实验科学的奠基人之一。1633年宣扬“日心说”被罗马宗教判处终生监禁。伽利略（1564～1642）16世纪末伽利略对亚里士多德的观点提出了质疑。

亚里士多德的观点是：越重的物体，下落得越快。在随后将近两千年的时间里，该观点一直占统治地位！亚里士多德（公元前384～公元前322）古希腊伟大哲学家、教育家和科学家，亚历山大大帝的老师，柏拉图的学生，苏格拉底的徒孙。假设亚氏观点正确，则：

因较快的A物要被较慢的B物拖慢，从另一角度看，A、B构成的整体，比单独的A物要重，考察轻重不同的A、B两物体：

AB8m/s4m/s

VA>VB；

将A、B两物，连成一整体；AB自相矛盾，表明假设不成立，即亚里士多德观点是错误的！V整

故V整

<VA；故V整

>VA。思考：可在现实生活中，我们观察到的现象，却往往是轻物体比重物体下落得慢。这是怎么回事？是什么原因导致了此类现象？演示2：毛钱管实验结论：几乎没有空气阻力时，轻、重物体下落的快慢基本一样！演示1：比萨斜塔实验有较多空气空气很稀薄学生活动：左手持刚才用的纸片，揉成纸团，右手拿一只较重的橡皮擦或签字笔，从同一高度，同时由静止释放，谁先落地？

在真空实验室里，羽毛和苹果同时由静止开始下落的频闪照片1971年，登月宇航员在月球表面同时从同一高度静止释放铁锤和羽毛思考：照片中的羽毛、苹果以及铁锤，是否完全不受力？1．亚里士多德的观点“重的物体下落快，轻的物体下落慢”失误的根源在于他(

)A．不注意观察自然现象B．对此没有做深刻的逻辑思辨C．对此没有进行科学实验D．对此没有进行归纳和总结BC自由落体运动（freefall）：1.定义：只在重力作用下，物体由静止开始下落的运动。2.条件：温馨提示：

⑴严格讲，只有在真空中才能产生自由落体运动；

⑵对大多数物体而言，因空气阻力远小于物体所受的重力，故

只要不加说明或无明确暗示，空气阻力可不计。在此情况下，

物体由静止开始的竖直下落，均可视为自由落体运动。②初速度为零；①只受重力；任务2：分析前面两个实验现象，说出“自由落体运动”的定义。写出物体做自由落体运动的条件。

2：关于自由落体，下列说法正确的是：()

A、物体竖直向下的运动就是自由落体运动

B、从水平飞行着的飞机上释放的物体将做自由落体运动

C、雨滴下落的过程是自由落体运动

D、从水龙头上滴落的水滴的下落过程近似看做自由落体运动解析：紧扣自由落体的两个关键点：①只受重力，空气阻力可忽略；②由静止开始下落。对于B，它不是由静止下落的，所以不是做自由落体；对于C，雨滴在空中运动时间很长，速度越来越快，后来空气阻力会变得很大，最终在雨滴落下地面前，空气阻力和重力平衡，雨滴匀速下落，所以雨滴的下落，空气阻力不能忽略；对于D，水滴运动距离较短，速度不大，空气阻力可忽略，又是由静止开始下落的，所以能看作自由落体运动。

D提出问题：自由落体运动是一种什么样的运动？匀速？匀加速？还是变加速？伽利略对自由落体运动的研究：1.发现问题：亚氏观点自相矛盾。2.提出假说：基于该假说，应有：h∝t2

3.间接验证：困难1、无法测量瞬时速度解决方法：改测h与t的关系

物体下落的过程是一个初速度逐渐增大的过程，其速度与时间成正比，即有v∝t。困难2、无准确的计时工具解决方法：“冲淡重力”的斜面实验

4.合理外推：斜面倾角增大到90°时，小球仍会保持匀加速运动的性质。5.得出结论：自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动。（自由落体运动的性质）学生活动：请同学们在草稿本上写出初速度为零的匀加速直线运动的速度公式和位移公式。速度公式：位移公式：v=atx速度位移公式：vt2=2ax伽利略在研究自由落体运动的过程中，开创了科学的研究方法，那就是：发现问题－对现象的观察－提出假说－数学推理－间接验证－合理外推－得出结论。这种方法对后世的科学研究具有重大的启蒙作用。伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，它标志着物理学的真正开端！阿尔伯特·爱因斯坦任务3：通过对伽利略研究自由落体运动的过程分析，归纳出伽利略的科学研究方法。3、伽利略对自由落体运动的研究方法，对后来的科学研究有非常重要的影响．请下列哪一个过程是伽利略的探究过程（）A．猜想—问题—数学推理—实验验证—合理推论—得出结论B．问题—猜想—实验验证—数学推理—合理推论—得出结论C．问题—猜想—数学推理—实验验证—合理推论—得出结论D．猜想—问题—实验验证—数学推理—合理推论—得出结论C4．(多选）伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，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AC思考：物体自由下落时，加速度

的方向如何？大小多大？任务4：学生活动：教材P31，计算出加速度大小步骤1：对各段位移依次编号步骤2：奇舍短、偶平分步骤3：具体计算重力加速度（accelerationduetogravity）：只在重力作用下运动时，物体的加速度。1.概念：3.大小：4.方向：竖直向下2.符号：一般计算取

粗略计算取

观察与思考：由教材P31图示表格，你能发现g值有什变化规律？⑴g和物体所在位置的纬度有关，纬度越大，g值越大；⑵g和物体所在位置的海拔高度有关，海拔越高，g值越小。g的变化规律：（注意：高度变化范围足够大时，变化前后，才会明显表现出“海拔越高，

g

值越小”的规律。如：物体从地球表面上升100公里后，g

值会减小至

约为

9.5m/s2。若物体只上升几百米，在此过程中，可认为

g

值始终保

持不变。）5．下列关于重力加速度g的说法中，不正确的是(

)A．重力加速度g是标量，只有大小没有方向，通常计算中取g＝9.8m/s2B．在地面上不同的地方，重力加速度g的大小不同，但它们相差不是很大C．在地球表面同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度g都相同D．在地球表面的同一地方，离地面高度越大重力加速度g值越小A四、自由落体运动的规律：2.位移公式：1.速度公式：3.速度位移公式：任务5：请同学们推导出自由落体运动的规律。五、自由落体运动的规律的应用举例1.跳楼机：2.测量反应时间：6、从离地500m的空中自由落下一个小球，取g=10m/s2，求：

（1）小球经过多少时间落到地面；

（2）小球落到地面瞬间的速度多大；（3）小球从开始落下的时刻起，在第1s内的位移和最后1s内的位移分别多大。

（3）第1s内的位移：从开始运动起前9s内的位移为：

所以最后1s内的位移为：

h10=h-h9=500m-405m=95m（2）=10m/s2X10s=100m/s7、一个物体从H高处自由落下，经过最后196m所用的时间是4s，求物体下落H高所用的总时间T和高度H是多少？（取g＝9.8m/s2，空气阻力不计）

9.屋檐每隔一定时间滴下一滴水，当第5滴水正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于高1m的窗子的上、下沿，如图所示，(g取10m/s2)问：

(1)此屋檐离地面多高？(2)滴水的时间间隔是多少？如图6所示，在天花板下悬挂一长为l的木棍，在木棍下端的正下方h处有一观察者，他看到木棍因悬线断开而自由下落，求木棍通过观察点P所经历的时间．第一章第7节对自由落体运动的研究一、对自由落体运动的认识（物理学史）1、亚里士多德的观点2、伽利略的观点3、伽利略的科学研究方法二、自由落体运动1、定义：只在重力作用下，物体由静止开始下落的运动。2、条件：①只受重力；②初速度为零。3、性质：自由落体