2017-2018學(xué)年高中物理 第2章 研究勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律 2.1 伽利略對落體運(yùn)動的研究 2.2 自由落體運(yùn)動的規(guī)律學(xué)案 滬科版必修1

《2017-2018學(xué)年高中物理 第2章 研究勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律 2.1 伽利略對落體運(yùn)動的研究 2.2 自由落體運(yùn)動的規(guī)律學(xué)案 滬科版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中物理 第2章 研究勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律 2.1 伽利略對落體運(yùn)動的研究 2.2 自由落體運(yùn)動的規(guī)律學(xué)案 滬科版必修1（8頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 2.1　伽利略對落體運(yùn)動的研究 2.2　自由落體運(yùn)動的規(guī)律 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識 脈 絡(luò) 1.知道物體做自由落體運(yùn)動的條件. 2.通過實(shí)驗(yàn)探究自由落體運(yùn)動加速度的特點(diǎn)，建立重力加速度的概念.知道重力加速度的大小、方向.(重點(diǎn)) 3.掌握自由落體運(yùn)動的規(guī)律，并能解決相關(guān)實(shí)際問題.(難點(diǎn)) 4.了解伽利略對自由落體運(yùn)動的研究方法，領(lǐng)會伽利略的科學(xué)思想.(難點(diǎn)) 伽利略對落體運(yùn)動的研究 1.影響落體運(yùn)動快慢的因素 (1)亞里士多德的錯誤觀點(diǎn)：重的物體比輕的物體下落得快. (2)伽利略佯謬：把輕重不同的兩個物體連在一起下落，a.它們應(yīng)以某個中間大小的速度下

2、落.b.連在一起更重了，下落速度應(yīng)更大.顯然兩個推論矛盾，由此伽利略推翻了亞里士多德的錯誤觀點(diǎn). (3)排除空氣阻力的影響，物體下落速度的變化與物體質(zhì)量的大小無關(guān). 2.伽利略探究之路 (1)猜想：下落物體的速度是隨著時間均勻增加的，即v∝t，且推知s∝t2. (2)實(shí)驗(yàn)：用“沖淡重力“的斜面實(shí)驗(yàn). 結(jié)果：＝＝＝…＝常數(shù)，即小銅球滾下的位移總是與運(yùn)動時間的平方成正比. (3)推理：在“沖淡重力”實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)傾角等于90°時，即物體做豎直下落運(yùn)動，(＝＝＝…＝常數(shù))成立，并且此時的的數(shù)值最大. (4)結(jié)論：下落物體的速度是隨著時間均勻增加的. (5)用頻閃照相的方法可得做落體運(yùn)動

3、的小球：h∝t2. (1)亞里士多德認(rèn)為物體下落的快慢與物體的輕重?zé)o關(guān).(×) (2)伽利略認(rèn)為物體越重，下落得越快.(×) (3)牛頓管實(shí)驗(yàn)說明沒有空氣阻力時，金屬片和羽毛下落快慢相同.(√) 一張紙片下落和把該紙片揉成團(tuán)下落快慢不同是什么原因造成的？為什么在抽成真空的錢毛管中金屬片和羽毛下落的快慢相同？ 【提示】　紙片受到的空氣阻力較大，而紙團(tuán)受到的空氣阻力較小，造成二者下落快慢不同.由于抽成真空的錢毛管對金屬片和羽毛均沒有空氣阻力，它們只在重力作用下做自由落體運(yùn)動. 1.伽利略在對自由落體運(yùn)動的研究過程中，開創(chuàng)了如圖2-1-1所示的一套科學(xué)研究方法，其中方框2和4

4、中的方法分別是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：43212026】 →→→→→ 圖2-1-1 A.實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，數(shù)學(xué)推理　　 B.數(shù)學(xué)推理，實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) C.提出假設(shè)，實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) D.實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，合理外推 【解析】　這是依據(jù)思維程序排序的問題，這一套科學(xué)研究方法，要符合邏輯順序，即通過觀察現(xiàn)象，提出假設(shè)，根據(jù)假設(shè)進(jìn)行邏輯推理，然后對自己的邏輯推理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，緊接著要對實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行修正推廣.故A、B、D錯誤，C正確. 【答案】　C 2.(多選)一個鐵釘和一團(tuán)棉花同時從同一高處下落，總是鐵釘先落地，這是因?yàn)?　　) 【導(dǎo)學(xué)號：43212027】 A.鐵釘比棉花團(tuán)重 B.棉花團(tuán)受到的空氣阻力不

5、能忽略 C.棉花團(tuán)的加速度比重力加速度小 D.鐵釘?shù)闹亓铀俣缺让藁▓F(tuán)的重力加速度大 【解析】　鐵釘受到的空氣阻力與其重力相比較小，可以忽略，而棉花受到的空氣阻力與其重力相比較大，不能忽略，所以鐵釘?shù)南侣浼铀俣容^大，而它們的重力加速度是相同的，故只有B、C正確. 【答案】　BC 自由落體運(yùn)動的規(guī)律 1.定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動. 2.自由落體的加速度 (1)定義：自由落體的加速度也叫做重力加速度，用符號g表示； (2)方向：豎直向下. 3.自由落體的公式 (1)速度公式：vt＝gt. (2)位移公式：h＝gt2/2. (3)速度與位移的

6、關(guān)系式：v＝2gh. (1)自由落體運(yùn)動加速度的大小與物體質(zhì)量有關(guān).(×) (2)重力加速度的方向豎直向下.(√) (3)在地球上不同的地方，g的大小不同，但方向都是豎直向下的.(√) 分析《課本》中關(guān)于重力加速度的圖表，重力加速度大小隨緯度怎樣變化？ 【提示】　在地球上的不同地方，重力加速度g的大小不同，且緯度越高重力加速度越大，赤道上重力加速度最小，但各地的重力加速度都接近9.8 m/s2，因此一般計(jì)算中g(shù)取9.8 m/s2或10 m/s2. 探討：月球表面沒有空氣，在月球表面附近自由下落的物體的運(yùn)動規(guī)律是否與地球上的自由落體運(yùn)動規(guī)律相似？ 【提示】　在月球表

7、面附近自由下落的物體也是自由落體運(yùn)動，它的運(yùn)動規(guī)律與地球上的自由落體運(yùn)動規(guī)律完全相同，但兩者的重力加速度不同. 1.理想模型 自由落體運(yùn)動是一種理想化模型，只有當(dāng)下落物體所受空氣阻力可以忽略時才可看做自由落體運(yùn)動. 2.運(yùn)動性質(zhì) 物體僅受重力作用，v0＝0，a＝g.即初速度為零的勻加速直線運(yùn)動. 3.運(yùn)動規(guī)律 (1)速度公式：vt＝gt； (2)位移公式：h＝gt2/2； (3)速度與位移的關(guān)系式：v＝2gh； 在應(yīng)用自由落體運(yùn)動的規(guī)律解題時，通常選取豎直向下的方向?yàn)檎较? 4.由v-t圖像求位移 圖2-1-2 (1)勻速直線運(yùn)動的v-t圖像如圖2-1-2所示，t

8、0時間內(nèi)位移s＝v0t0，即為圖中陰影部分的面積. 圖2-1-2 (2)勻變速直線運(yùn)動的v-t圖像如圖2-1-3所示. 圖2-1-3 把t0時間分為若干時間間隔Δt，Δt內(nèi)速度變化很小，可認(rèn)為做勻速直線運(yùn)動，由此可推知，圖線與t軸所圍“面積”即為t0時間內(nèi)物體的位移. 5.關(guān)于自由落體運(yùn)動的幾個比例關(guān)系式 (1)第1T末，第2T末，第3T末，…，第nT末速度之比v1∶v2∶v3∶…∶vn＝1∶2∶3∶…∶n； (2)前1T內(nèi)，前2T內(nèi)，前3T內(nèi)，…，前nT內(nèi)的位移之比h1∶h2∶h3∶…∶hn＝1∶4∶9∶…∶n2； (3)第1T內(nèi)，第2T內(nèi)，第3T內(nèi)，…，第nT內(nèi)的位

9、移之比hⅠ∶hⅡ∶hⅢ∶…∶hN＝1∶3∶5∶…∶(2n－1). 6.兩個重要推論 (1)在一段時間t內(nèi)的平均速度等于這段時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度，還等于這段時間初末速度矢量和的一半，即＝v＝. (2)逐差相等 任意兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移差相等，即Δh＝hⅡ－h(huán)Ⅰ＝hⅢ－h(huán)Ⅱ＝…＝gT2. 3.關(guān)于自由落體運(yùn)動，下列說法中正確的是 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號：43212028】 A.不考慮空氣阻力的運(yùn)動是自由落體運(yùn)動 B.物體做自由落體運(yùn)動時不受任何外力作用 C.被運(yùn)動員推出去的鉛球的運(yùn)動是自由落體運(yùn)動 D.自由落體運(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動 【解析】　自由落

10、體運(yùn)動的特點(diǎn)是初速度為零，僅受重力.不考慮空氣阻力的運(yùn)動不一定是自由落體運(yùn)動.故A、B錯誤；被運(yùn)動員推出去的鉛球具有水平初速度，不滿足自由落體運(yùn)動的條件，C錯誤；自由落體運(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，故D正確. 【答案】　D 4.關(guān)于自由落體運(yùn)動的加速度g，下列說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：43212029】 A.重的物體的g值大 B.同一地點(diǎn)，輕、重物體的g值一樣大 C.g值在地球上任何地方都一樣大 D.g值在赤道處大于在北極處 【答案】　B 5.從離地面500 m的空中自由落下一個小球，g取10 m/s2，求小球： 【導(dǎo)學(xué)號：43212030】 (1)經(jīng)過

11、多長時間落到地面； (2)自開始下落計(jì)時，在第1 s內(nèi)的位移和最后1 s內(nèi)的位移為多少； (3)下落時間為總時間的一半時的位移. 【解析】　(1)由h＝gt 2，得落地時間 t＝＝ s＝10 s. (2)第1 s內(nèi)的位移 h1＝gt＝×10×12 m＝5 m 因?yàn)閺拈_始運(yùn)動起前9 s內(nèi)的位移為 h9＝gt＝×10×92 m＝405 m 所以最后1 s內(nèi)的位移為 h′1＝h－h(huán)9＝500 m－405 m＝95 m. (3)下落一半時間即t′＝5 s，其位移為h5＝gt′2＝ ×10×25 m＝125 m. 【答案】　(1)10 s　(2)5 m　95 m　(3)125

12、m 重力加速度的三種測量方法 探討：利用打點(diǎn)計(jì)時器測量重力加速度時，選用密度較大的重錘，這樣做的目的是什么？ 【提示】　重錘重而體積小，下落時所受空氣阻力可以忽略，它的運(yùn)動可以近似看做自由落體運(yùn)動. 1.打點(diǎn)計(jì)時器法 (1)按如圖2-1-4所示連接好實(shí)驗(yàn)裝置，讓重錘做自由落體運(yùn)動，與重錘相連的紙帶上便會被打點(diǎn)計(jì)時器打出一系列點(diǎn)跡. 圖2-1-4 (2)對紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離h進(jìn)行測量，利用hn－h(huán)n－1＝gT 2求出重力加速度的大小. 2.頻閃照相法 (1)頻閃照相機(jī)可以間隔相等的時間拍攝一次，利用頻閃照相機(jī)的這一特點(diǎn)可追蹤記錄做自由落體運(yùn)動的物體在各個時

13、刻的位置. 圖2-1-5 (2)根據(jù)勻變速運(yùn)動的推論Δh＝gT 2可求出重力加速度g＝.也可以根據(jù)v＝＝，求出物體在某兩個時刻的速度，由g＝，也可求出重力加速度g. 3.滴水法 圖2-1-6 圖2-1-6 如圖2-1-6所示，讓水滴自水龍頭滴下，在水龍頭正下方放一個盤，調(diào)節(jié)水龍頭，讓水一滴一滴地滴下，并調(diào)節(jié)到使第一滴水碰到盤的瞬間，第二滴水正好從水龍頭口開始下落，并且能依次持續(xù)下去.用刻度尺測出水龍頭口距盤面的高度h，再測出每滴水下落的時間T，其方法是：當(dāng)聽到某一滴水滴落在盤上的同時，開啟秒表開始計(jì)時，之后每落下一滴水依次數(shù)1、2、3…，當(dāng)數(shù)到n時按下秒表停止計(jì)時，讀出秒表

14、時間t，則每一滴水滴下落的時間為T＝，由h＝gT 2得g＝＝. 由于h＝gT 2，則h∝T 2，因此先畫出h-T 2圖像，利用圖線的斜率來求重力加速度更準(zhǔn)確. 6.如圖所示是用照相機(jī)對一小球做自由落體運(yùn)動頻閃拍攝的照片，符合實(shí)際的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：43212031】 A　　　　B　　　　C　　　　D 【解析】　因頻閃拍攝的頻率是固定的，因此，小球做自由落體運(yùn)動，越向下運(yùn)動，相鄰小球之間的距離越大，故D正確. 【答案】　D 7.(多選)在一次利用滴水法測重力加速度的實(shí)驗(yàn)中：讓水龍頭的水一滴一滴地滴在其正下方的盤子里，調(diào)整水龍頭，讓前一滴水滴到盤子而聽到聲音時，后一滴恰

15、好離開水龍頭.從第1次聽到水擊盤聲時開始數(shù)“1”并開始計(jì)時，數(shù)到“n”時聽到水擊盤聲的總時間為T，用刻度尺量出水龍頭到盤子的高度差為h，即可算出重力加速度.則 (　　) A.每一滴水從水龍頭落到盤子的時間為 B.每一滴水從水龍頭落到盤子的時間為 C.重力加速度的計(jì)算式為 D.重力加速度的計(jì)算式為 【解析】　從第1次聽到水擊盤聲開始計(jì)數(shù)為“1”，當(dāng)數(shù)到“n”時，共經(jīng)歷了n－1個水滴下落的時間，故每一滴水從水龍頭落到盤子的時間為t＝，A錯誤，B正確；由h＝gt 2，可得：g＝，C錯誤，D正確. 【答案】　BD 8.圖2-1-7中甲、乙兩圖都是使用電磁打點(diǎn)計(jì)時器測量重力加速度g的裝置

16、示意圖，已知該打點(diǎn)計(jì)時器的打點(diǎn)頻率為50 Hz. 【導(dǎo)學(xué)號：43212032】 甲　　　　　　　乙　　　　　　　丙 圖2-1-7 (1)甲、乙兩圖相比較，哪個圖所示的裝置更合理？ (2)丙圖是采用較合理的裝置并按正確的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，其中打出的第一個點(diǎn)標(biāo)為1，后面依次打下的一系列點(diǎn)跡分別標(biāo)為2、3、4、5…經(jīng)測量，第15至第17點(diǎn)間的距離為11.70 cm，第1至第16點(diǎn)間距離為43.88 cm，則打下第16個點(diǎn)時，重物下落的速度大小為________m/s，測出的重力加速度值為g＝________ m/s2.(要求保留三位有效數(shù)字) 【解析】　(1)甲圖釋放時更穩(wěn)定，既能更有效地減小摩擦力；又能保證釋放時初速度的大小為零，所以甲圖更合理. (2)自由落體運(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，所以v16＝＝2.93 m/s 又根據(jù)2gH＝v 可得g＝9.78 m/s2. 【答案】　(1)甲圖　(2)2.93　9.78±0.02 利用紙帶求重力加速度的三種方法 1.逐差法：依據(jù)相等時間間隔內(nèi)的位移差為定值，即Δs＝gT 2，則g＝. 2.平均值法：依據(jù)位移公式s＝gt 2，得g＝，并多次測量s、t，求多個g值，再取平均值. 3.圖像法：用vn＝，求各打點(diǎn)時刻的瞬時速度，畫出v-t圖像，由圖像斜率求g值. 8