高中物理必修1人教版课件-2 自由落体运动 伽利 略对自由落体运动的研究 32页

5、6 自由落体运动 伽利 略对自由落体运动的研究 1、认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素， 理解自由落体运动是在理想条件下的运动。 2、能用打点计时器得到相关的运动轨迹，并能自主分析 纸带上记录的位移与时间等运动信息。 3、初步了解探索自然规律的科学方法，培养学生的观 察、概括能力。 4、掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动 规律，并能够运用自由落体规律解决实际问题。 常 见 的 落 体 运 动 说一说：轻的物体与重的物体谁下落的快？ 做一做： 1.粉笔和纸片的下落 2.纸片和纸团的下落 结论：在有空气的条件下，下落的快慢与空气阻力有 关！ 问题思考 1、是什么原因造成的呢？ 2、如果没有空气阻力，物体只受重力，从静止开始下 落的情况是什么样子呢？ 探究一：什么是自由落体运动？ 1.自由落体运动的定义： 物体只在只受重力作用下从静止开始下落的运 动 2.做自由落体运动的条件: （1）只受重力 （2）初速度为零【例1】判断下列物体是否在做自由落体运动 ⑴向地面用力掷一小石块；⑵棉花团落地； ⑶蹦极跳 练习1.(多选)关于自由落体运动下列说法正确的是 （ ） A.物体竖直向下的运动一定是自由落体运动 B.自由落体运动是初速度为零加速度为g的竖直向下的匀 加速直线运动 C.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体 运动 D.当空气阻力小到可以忽略不计时，物体从静止开始下落 的实际运动可视为自由落体运动 BCD BD 练习2.(多选)以下对物体做自由落体运动的说法中正确的 是( ) A.物体开始下落时，速度为零，加速度也为零。 B.物体下落过程中速度增加，加速度保持不变 C.物体下落过程中，速度和加速度同时增大 D.物体下落过程中，速度的变化率是个恒量 比 萨 斜 塔 不同物体在同一地点，同一高度，同时自由下落，则同 时落地。 3、自由落体运动的特点： 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 4、自由落体运动的性质： 频 闪 照 片 的 拍 摄 做一做：由频闪照片判断小球下落的性质 结论：不同物体下落的x和t都相同， 则它们在这一地点的加速度都相同。 这个加速度是做自由落体的加速度， 叫重力加速度。用g来表示。 问题思考：不同物体下落的加速度一样吗? 探究二：自由落体运动加速度 a b x t 21x at2  1.同一地点，任何物体的自由落体加速度相同，跟物体 的轻重无关。 2.重力加速度的方向始终竖直向下，大小跟高度和纬度 有关。 3.地面附近通常取g=9.8m/s2，粗略计算时，可取g= 10m/s2。 4.在不同位置的重力加速度。 归纳总结 北京： g=9.801m/s2在地球上不同地点，g的 值略有不同。g随着纬度 的增加而增加，随着高度 的增加而减小． 不同位置的重力加速度： g(m/s2 ) 地 点 北 极 北 京 上 海 广 州 赤 道 纬 度 9.832 9.801 9.794 9.788 9.780 39º 56´90º 31º 12´ 23º 06´ 0º B 练习3.关于自由落体运动的加速度g，下列说法正确的 是（ ） A.重的物体g值大 B.同一地点，轻、重物体的g值一样大 C.g值在地球上任何地方都一样大 D.g值在赤道处大于北极处 匀变速直线运动规律 自由落体运动规律 v=gtvt= v0+at v2=2ghvt2 - v02 =2ax x=v0t+ at21 2 探究三：自由落体运动的规律及应用 .2,2 1, 22 ghvgthgtv tt === h= gt21 2 做一做：测反应时间 自由落体运动规律应用 一个人从发现某个现象到针对该现 象采取正确措施的时间称为反应时 间，知道一个人的反应时间在现实 生活中具有重大的意义．测定一个 人的反应时间可用落体法． 练习4.如右图所示是甲、乙两位同学为测 量反应时间所做的实验，实验时甲用一只 手在木尺下部做握住木尺的准备，当看到 乙同学放开木尺时，他立即握住木尺．如 果测出木尺下降的高度为11.25 cm，请你 计算甲同学的反应时间.(g取10 m/s2) 【解析】甲从看到乙同学放开木尺到他握住木尺所用时 间即甲同学的反应时间，测定这段时间内木尺下降的高 度，即可由自由落体运动位移与时间的关系h=gt2/2，得 t＝0.15 s. 答案:如果雨滴自由下落1.5km,则 实际上，从1.5km下落已经不可能忽略空气阻力了。因 此不能看做自由下落。 在现实中，雨滴大约在1.5km左右的高空形成并开 始下落。计算一下，若该雨滴做自由落体运动，到达 地面时的速度是多大？你遇到过这样的雨滴吗？据资 料显示，落到地面的雨滴速度一般不超过8m／s.为什 么它们的差别会这么大？ 讨论交流 2 2v 2gs 2 10 1500m / s 1.7 10 m / s      应用: 在汶川大地震中，一架直升飞 机在灾区某地上空做定点空投 救灾物资，已知每隔1秒释放 一包物资,当第1包物资刚着地 时,第五包刚好离开机舱开始 下落。（g=10m/s2) 求:①直升飞机距离地面的高 度？②第一包与第二包之间的 距离？ 解:(1) 2 1 1x gt2  21 10 4 m 80m2     1 2x x x 35m    2 1 1 1x gt 80m2   2 2 2 1x gt 45m2   (2)第一包下落高度： 第二包下落高度： 第一、二包之间距离： 练习1.估算从三楼晾台上下落的花盆，经多长时间到 达地面？到达地面的速度有多大？（提示：每层楼高 约2.8m，凉台高约0.9m) 解析：根据 得:t=1.14s 根据v=gt得:v=11.4m/s 答案：1.14s 11.4m/s 21h gt2  练习2．从塔顶释放一个小球A,1s后从同一地点再释放 一个小球B，设两球都做自由落体运动，则落地前，A、 B两球之间的距离(　　) A．保持不变 B．不断增大 C．不断减小 D．有时增大，有时减小 解析：选B。设B球运动了时间t，则hB＝gt2 /2，hA ＝ g(t＋1)2/2.AB两球间距离h＝hA－hB＝g(2t＋1) /2 ， 可见A、B两球间距离h随时间而逐渐增大，故B项正确． 1590年，伽利略在比萨斜塔上做 了“两个铁球同时落地”的著名实 验，从此推翻了亚里斯多德“物体 下落速度和重量成比例”的学说， 纠正了这个持续了1900年之久的 错误结论。 伽利略对自由落体运动的研究 物体越重下落越快 研究方法：观察——思考 （直觉） 研究方法：观察—实验 （对比实验）— 理性思维。 亚 里 士 多 德 伽 利 略 这个观点正确 吗？ 生活现象： 重的物体往往比轻的物体先落地 物体下落的快慢由它们的重量决定 伽利略 假设：重的物体下落得快 结论：重的物体下落得慢 ?V v v 巧妙推理 tv 若v0＝0,且 必有 00 v t1 x1 t1 x2 t1 x3 3x1 5x1困难二：落体运动时间太快，无法准确 测量 突破：“冲淡”重力，使其加速度减小 困难一：速度无法直接测量 突破：间接验证 实验验证 2x t 伽利略设计的 斜面 实验验证 实验器材、过程 实验结论： ①_____________________ ②________________________________ 小球做匀加速运动 同斜面，不同小球，加速度相同 质量不同的小球从同一斜面下落，加速度相同；增大斜面 倾角，加速度变大；倾角很大，接近落体运动→倾角90°, 就是自由落体运动！ 对现象的 一般观察 提出 假设 运用逻辑 得出结论 实验 验证 修正 推广 伽利略的研究之路 超越伽利略 现在我们不必用斜面来“冲淡重力”，可以对落体运动 精确地“计时”、“定位”，直接研究落体运动的性质。 现代研究落体运动的方法： 1、用“自由落体频闪照片”求加速度 2、用打点计时器研究纸带求加速度 3、其它方法（测速器等） 一.自由落体运动 物体只在重力作用下由静止开始下落的运动 二.自由落体运动的规律 1.自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 2.自由落体运动的加速度a=g 3.自由落体运动规律—公式 21x gt2  tv gt 2 t2gx v (1)位移公式 2 0 1x v t at2   (2)速度公式 atvvt  0 2 2 t 02ax v v (3) 公式x v 0v 0 a g  