高中物理 第二章 勻變速直線運動的研究 第5、6節(jié) 自由落體運動 伽利略對自由落體運動的研究 新人教版必修1

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1、第第二二章章第第5 5、6 6節(jié)節(jié)新知預(yù)習(xí)新知預(yù)習(xí) 巧設(shè)計巧設(shè)計名師課堂名師課堂 一點通一點通創(chuàng)新演練創(chuàng)新演練大沖關(guān)大沖關(guān)讀教材讀教材填要點填要點要點一要點一要點二要點二隨堂檢測隨堂檢測 歸納小結(jié)歸納小結(jié)課下作業(yè)課下作業(yè) 綜合提升綜合提升試身手試身手夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ)關(guān)鍵語句歸納關(guān)鍵語句歸納要點三要點三1 1知道自由落體運動的概念、條件及知道自由落體運動的概念、條件及特點，能根據(jù)自由落體運動的規(guī)律特點，能根據(jù)自由落體運動的規(guī)律解決有關(guān)問題。解決有關(guān)問題。2 2知道自由落體運動的加速度，知道知道自由落體運動的加速度，知道它的方向，以及在地球的不同地方，它的方向，以及在地球的不同地方，重力加速度不同。重

2、力加速度不同。3 3了解伽利略研究自由落體運動的過了解伽利略研究自由落體運動的過程，領(lǐng)悟理想化的科學(xué)思維方法，程，領(lǐng)悟理想化的科學(xué)思維方法，體會科學(xué)方法的價值。體會科學(xué)方法的價值。讀教材讀教材填要點填要點 1 1自由落體運動自由落體運動 (1)(1)定義：物體只在定義：物體只在 作用下從作用下從 開始下落開始下落的運動。的運動。 (2)(2)條件：條件：只受只受 ，初速度為零。初速度為零。 (3)(3)運動性質(zhì)：自由落體運動是初速度為運動性質(zhì)：自由落體運動是初速度為0 0的的 直線運動。直線運動。重力重力靜止靜止重力重力勻變勻變速速 2自由落體加速度自由落體加速度(重力加速度重力加速度)(1)

3、定義：物體自由下落的加速度，用定義：物體自由下落的加速度，用g表示。表示。(2)方向：方向： 。(3)大小：隨地理緯度的增大而增大，隨高度的增大?。弘S地理緯度的增大而增大，隨高度的增大而減小，一般的計算中，大而減小，一般的計算中，g取取9.8 m/s2。豎直向下豎直向下3自由落體運動規(guī)律自由落體運動規(guī)律(1)速度公式：速度公式：v 。(2)位移公式：位移公式：h 。(3)速度位移公式：速度位移公式：v2 。gt2gh 4伽利略對自由落體運動的研究伽利略對自由落體運動的研究(1)問題發(fā)現(xiàn)：問題發(fā)現(xiàn)：亞里士多德觀點：重物下落得快，輕物下落得慢。亞里士多德觀點：重物下落得快，輕物下落得慢。矛盾：把重

4、物和輕物捆在一起下落，會得出與亞里矛盾：把重物和輕物捆在一起下落，會得出與亞里士多德觀點互相矛盾的結(jié)論。士多德觀點互相矛盾的結(jié)論。伽利略觀點：重物與輕物下落得伽利略觀點：重物與輕物下落得 。同樣快同樣快 (2) (2)猜想與假說：猜想與假說： 伽利略猜想落體運動應(yīng)該是一種最簡單的伽利略猜想落體運動應(yīng)該是一種最簡單的 運運動，并指出這種運動的速度應(yīng)該動，并指出這種運動的速度應(yīng)該 變化的假說。變化的假說。變速變速均勻均勻(3)理想斜面實驗：理想斜面實驗：如果速度隨時間的變化是均勻的，初速度為零如果速度隨時間的變化是均勻的，初速度為零的勻變速直線運動的位移的勻變速直線運動的位移x與運動所用的時間與運

5、動所用的時間t的平方的平方成成 ，即，即xt2。讓小球從斜面上的不同位置由靜止?jié)L下，測出讓小球從斜面上的不同位置由靜止?jié)L下，測出小球從不同起點滾動的位移小球從不同起點滾動的位移x和所用的時間和所用的時間t。正比正比a斜面傾角一定時，判斷斜面傾角一定時，判斷xt2是否成立。是否成立。b改變小球的質(zhì)量，判斷改變小球的質(zhì)量，判斷xt2是否成立。是否成立。c將斜面傾角外推到將斜面傾角外推到90時的情況時的情況小小球自由下落，認(rèn)為小球仍會做球自由下落，認(rèn)為小球仍會做 運動，從運動，從而得到了落體運動的規(guī)律。而得到了落體運動的規(guī)律。勻變速直線勻變速直線(4)伽利略研究自然規(guī)律的科學(xué)方法：伽利略研究自然規(guī)律

6、的科學(xué)方法：把實驗和邏輯推理把實驗和邏輯推理(包括數(shù)學(xué)演算包括數(shù)學(xué)演算)和諧地結(jié)合起來。和諧地結(jié)合起來。他給出了科學(xué)研究過程的基本要素：對現(xiàn)象的一般觀察他給出了科學(xué)研究過程的基本要素：對現(xiàn)象的一般觀察提出假設(shè)提出假設(shè)運用邏輯得出推論運用邏輯得出推論通過實驗對推論進(jìn)行通過實驗對推論進(jìn)行檢驗檢驗對假說進(jìn)行修正和推廣。對假說進(jìn)行修正和推廣。試身手試身手夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ)1 1自由落體運動是自由落體運動是( () )A A物體不受任何作用力的運動物體不受任何作用力的運動B B物體在真空中的運動物體在真空中的運動C C加速度為加速度為g g的豎直下落運動的豎直下落運動D D初速度為零、加速度為初速度為零、加速

7、度為g g的豎直下落運動的豎直下落運動解析：解析：根據(jù)自由落體運動的特點知，自由落體運根據(jù)自由落體運動的特點知，自由落體運動是初速度為零、加速度為動是初速度為零、加速度為g的豎直下落運動，的豎直下落運動，選項選項D正確。正確。答案：答案：D2實驗表明，在同一地點，一切物體自由落體運動的加實驗表明，在同一地點，一切物體自由落體運動的加速度大小均速度大小均_，但在地球的不同地方，但在地球的不同地方g的值是的值是_的，其大小隨緯度的增大而的，其大小隨緯度的增大而_，即在，即在赤道上赤道上_，在兩極，在兩極_，其方向總是，其方向總是_。答案：答案：相同不同增大最小最大豎直向下相同不同增大最小最大豎直向

8、下3亞里士多德認(rèn)為樹葉比石塊在空中下落得慢些的原亞里士多德認(rèn)為樹葉比石塊在空中下落得慢些的原因因()A樹葉比石塊輕樹葉比石塊輕B樹葉比石塊受到的阻力大樹葉比石塊受到的阻力大C樹葉和石塊物質(zhì)不同樹葉和石塊物質(zhì)不同D樹葉下落得慢由其組成決定樹葉下落得慢由其組成決定解析：解析：亞里士多德認(rèn)為：重的物體比輕的物體下亞里士多德認(rèn)為：重的物體比輕的物體下落得快，因此物體下落快慢不同，原因是它們的落得快，因此物體下落快慢不同，原因是它們的輕重不同。輕重不同。答案：答案：A4伽利略以前的學(xué)者認(rèn)為：物體越重，下落越快。伽利伽利略以前的學(xué)者認(rèn)為：物體越重，下落越快。伽利略等一些物理學(xué)家否定了這種看法。在一高塔頂端

9、同略等一些物理學(xué)家否定了這種看法。在一高塔頂端同時釋放一片羽毛和一個玻璃球，玻璃球先于羽毛到達(dá)時釋放一片羽毛和一個玻璃球，玻璃球先于羽毛到達(dá)地面，這主要是因為地面，這主要是因為()A它們的質(zhì)量不等它們的質(zhì)量不等B它們的密度不等它們的密度不等C它們的材料不同它們的材料不同D空氣阻力對它們自身的影響不同空氣阻力對它們自身的影響不同解析：解析：玻璃球先于羽毛到達(dá)地面，這主要是因為羽玻璃球先于羽毛到達(dá)地面，這主要是因為羽毛受到的空氣阻力與其自身重力相比較大的緣故，毛受到的空氣阻力與其自身重力相比較大的緣故，所以所以D D正確。正確。答案：答案：D D5從離地面從離地面500 m的空中由靜止開始自由落下

10、一個的空中由靜止開始自由落下一個小球，取小球，取g10 m/s2，求：，求：(1)小球經(jīng)過多長時間落到地面。小球經(jīng)過多長時間落到地面。(2)小球落地的速度。小球落地的速度。答案：答案：(1)10 s(2)100 m/s物體只在重力的作用下從靜止開始下落的運動。物體只在重力的作用下從靜止開始下落的運動。(1)運動學(xué)特點：運動學(xué)特點：v00，ag，受力大小、方向均不變。，受力大小、方向均不變。(2)受力特點：在真空中物體只受重力，或者在空氣中，受力特點：在真空中物體只受重力，或者在空氣中，物體所受空氣阻力很小，可忽略。物體所受空氣阻力很小，可忽略。(3)運動性質(zhì)：自由落體運動是初速度為零的勻加速直

11、線運動性質(zhì)：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。所以勻變速直線運動的所有規(guī)律和初速度為零的勻加運動。所以勻變速直線運動的所有規(guī)律和初速度為零的勻加速直線運動中的各種比例關(guān)系都可用于自由落體運動。速直線運動中的各種比例關(guān)系都可用于自由落體運動。(4)自由落體加速度：在同一地點，一切物體在自由落體加速度：在同一地點，一切物體在自由落體運動中的加速度都相同。地球上不同的緯自由落體運動中的加速度都相同。地球上不同的緯度，度，g值不同。其方向為豎直向下。通常計算時，取值不同。其方向為豎直向下。通常計算時，取g9.8 m/s2，粗略計算時，取，粗略計算時，取g10 m/s2。(5)運動圖像：自由落體

12、運動的運動圖像：自由落體運動的vt圖像是一條圖像是一條過原點的傾斜直線，斜率過原點的傾斜直線，斜率kg。1 1關(guān)于自由落體運動，下列說法錯誤的是關(guān)于自由落體運動，下列說法錯誤的是( () )A A物體豎直向下的運動一定是自由落體運動物體豎直向下的運動一定是自由落體運動B B自由落體運動是初速度為零、加速度為自由落體運動是初速度為零、加速度為g g的豎直的豎直向下的勻加速直線運動向下的勻加速直線運動C C物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫自物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫自由落體運動由落體運動D D當(dāng)空氣阻力的作用比較小，可以忽略不計時，物當(dāng)空氣阻力的作用比較小，可以忽略不計時，物

13、體自由下落可視為自由落體運動體自由下落可視為自由落體運動審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)解答本題需要把握以下兩點：解答本題需要把握以下兩點：(1)自由落體的受力特點是僅受重力。自由落體的受力特點是僅受重力。(2)其運動性質(zhì)是其運動性質(zhì)是v00的勻加速直線運動的勻加速直線運動(ag)。解析解析自由落體運動是物體只在重力作用下從靜自由落體運動是物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動，它是一種初速度為零、加速度為止開始下落的運動，它是一種初速度為零、加速度為g的勻加速直線運動，如果空氣阻力的作用比較小，可以的勻加速直線運動，如果空氣阻力的作用比較小，可以忽略不計，物體的自由下落也可以看做自由落體運動，忽略不計，物體

14、的自由下落也可以看做自由落體運動，所以所以B、C、D選項正確，選項正確，A選項不正確。選項不正確。答案答案A自由落體運動是勻加速直線運動的一個特例，自由落體運動是勻加速直線運動的一個特例，其初速度為零、加速度為其初速度為零、加速度為g，g的大小與重力大小無的大小與重力大小無關(guān)。如果問題指明關(guān)。如果問題指明(或有明顯暗示或有明顯暗示)空氣阻力不能忽略空氣阻力不能忽略不計時，物體運動就不再是自由落體運動。不計時，物體運動就不再是自由落體運動。(1)結(jié)合勻變速直線運動的規(guī)律，可得出自由落體運結(jié)合勻變速直線運動的規(guī)律，可得出自由落體運動的規(guī)律如下表所示：動的規(guī)律如下表所示：(2)初速度為零的勻加速直線

15、運動的特殊規(guī)律：初速度為零的勻加速直線運動的特殊規(guī)律：第第1t末、第末、第2t末、第末、第3t末末第第nt末速度之比末速度之比為為v1 v2 v3 vn1 2 3 n。1t內(nèi)、內(nèi)、2t內(nèi)、內(nèi)、3t內(nèi)內(nèi)nt內(nèi)位移之比為內(nèi)位移之比為x1 x2 x3 xn1 22 32 n2。第第1t內(nèi)、第內(nèi)、第2t內(nèi)、第內(nèi)、第3t內(nèi)內(nèi)第第nt內(nèi)位移之比內(nèi)位移之比為為x x x xN1 3 5 (2n1)。名師點睛名師點睛勻變速直線運動中的幾個推論及初速度為零的勻變速直線運動中的幾個推論及初速度為零的勻加速直線運動的幾個比例關(guān)系，對自由落體運動勻加速直線運動的幾個比例關(guān)系，對自由落體運動也是成立的，在解題過程中可以

16、靈活運用，但加速也是成立的，在解題過程中可以靈活運用，但加速度為重力加速度度為重力加速度g。2從離地面從離地面500 m的空中自由落下一個小球，的空中自由落下一個小球，g取取10 m/s2，求小球：，求小球：(1)經(jīng)過多長時間落到地面。經(jīng)過多長時間落到地面。(2)自開始下落計時，在第自開始下落計時，在第1 s內(nèi)的位移和最后內(nèi)的位移和最后1 s內(nèi)內(nèi)的位移為多少。的位移為多少。(3)下落時間為總時間的一半時的位移。下落時間為總時間的一半時的位移。答案答案(1)10 s(2)5 m95 m(3)125 m自由落體運動實質(zhì)是一種特殊的勻變速直線運動，自由落體運動實質(zhì)是一種特殊的勻變速直線運動，符合所有

17、勻變速直線運動規(guī)律，只是其初速度為零，加符合所有勻變速直線運動規(guī)律，只是其初速度為零，加速度為速度為g，題目中即使不直接告訴，也是必然的隱含條，題目中即使不直接告訴，也是必然的隱含條件，可以直接應(yīng)用。件，可以直接應(yīng)用。圖圖2513滴水法滴水法(1)讓水滴落到墊起來的盤子上，可以清晰地聽到水讓水滴落到墊起來的盤子上，可以清晰地聽到水滴碰盤子的聲音。細(xì)心地調(diào)整水龍頭的閥門，使第一個滴碰盤子的聲音。細(xì)心地調(diào)整水龍頭的閥門，使第一個水滴碰到盤子聽到響聲的瞬間，注視到第二個水滴正好水滴碰到盤子聽到響聲的瞬間，注視到第二個水滴正好從水龍頭滴水處開始下落。從水龍頭滴水處開始下落。(2)聽到某個響聲時開始計時

18、，并數(shù)聽到某個響聲時開始計時，并數(shù)0，以后每聽到一，以后每聽到一次響聲，順次加次響聲，順次加1，直到數(shù)到，直到數(shù)到N，停止計時，表上時間的，停止計時，表上時間的讀數(shù)是讀數(shù)是T。圖圖2523利用圖利用圖252中所示的中所示的裝置可以研究自由落體運動。實裝置可以研究自由落體運動。實驗中需要調(diào)整好儀器，接通打點驗中需要調(diào)整好儀器，接通打點計時器的電源，松開紙帶，使重計時器的電源，松開紙帶，使重物下落，打點計時器會在紙帶上物下落，打點計時器會在紙帶上打出一系列的小點。打出一系列的小點。(1)為了測得重物下落的加速度，還需要的實驗器材有為了測得重物下落的加速度，還需要的實驗器材有_。(填入正確選項前的字

19、母填入正確選項前的字母)A天平天平B秒表秒表C米尺米尺(2)若實驗中所得到的重物下落的加速度值小于當(dāng)?shù)氐娜魧嶒炛兴玫降闹匚锵侣涞募铀俣戎敌∮诋?dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎担鴮嶒灢僮髋c數(shù)據(jù)處理均無錯誤，寫出一重力加速度值，而實驗操作與數(shù)據(jù)處理均無錯誤，寫出一個你認(rèn)為可能引起此誤差的原因：個你認(rèn)為可能引起此誤差的原因：_。審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)解答本題時需要把握以下兩點：解答本題時需要把握以下兩點：(1)根據(jù)實驗原理確定實驗所需的器材。根據(jù)實驗原理確定實驗所需的器材。(2)根據(jù)實驗原理和實驗步驟確定產(chǎn)生誤差的原因。根據(jù)實驗原理和實驗步驟確定產(chǎn)生誤差的原因。解析解析(1)根據(jù)紙帶求加速度，一定要知道長度和根據(jù)紙帶

20、求加速度，一定要知道長度和時間。時間由打點計時器直接測量，故不需要秒表；重時間。時間由打點計時器直接測量，故不需要秒表；重力加速度的值和物體的質(zhì)量無關(guān)，因此不需要天平。故力加速度的值和物體的質(zhì)量無關(guān)，因此不需要天平。故選項選項C正確。正確。 (2)自由落體運動是只在重力作用下從靜止開始下自由落體運動是只在重力作用下從靜止開始下落的運動，如果運動中受到阻力落的運動，如果運動中受到阻力(如紙帶與限位孔有摩如紙帶與限位孔有摩擦等擦等)，物體下落的加速度就會變小。，物體下落的加速度就會變小。答案答案(1)C(2)打點計時器與紙帶之間存在摩擦打點計時器與紙帶之間存在摩擦 本題主要考查利用自由落體運動測量

21、重力加速度，本題主要考查利用自由落體運動測量重力加速度，涉及實驗器材的選取、實驗誤差的分析等知識點，意在涉及實驗器材的選取、實驗誤差的分析等知識點，意在考查考生的實驗設(shè)計能力和實驗誤差分析能力?？疾榭忌膶嶒炘O(shè)計能力和實驗誤差分析能力。1自由落體運動是只在重力作用下由靜止開始下自由落體運動是只在重力作用下由靜止開始下落的運動，是一種特殊的初速度為零，加速度為落的運動，是一種特殊的初速度為零，加速度為g的勻的勻加速直線運動。加速直線運動。2重力加速度的大小隨地球緯度的增大而增大，重力加速度的大小隨地球緯度的增大而增大，一般計算中一般計算中g(shù)取取9.8 m/s2，粗略的計算中，粗略的計算中g(shù)取取10 m/s2，其，其方向豎直向下，不一定垂直于地面向下。方向豎直向下，不一定垂直于地面向下。3測量重力加速度的方法有頻閃照相法、打點測量重力加速度的方法有頻閃照相法、打點計時器法和滴水法。計時器法和滴水法。4伽利略的科學(xué)方法：觀察現(xiàn)象伽利略的科學(xué)方法：觀察現(xiàn)象提出假設(shè)提出假設(shè)運用邏輯得出結(jié)論運用邏輯得出結(jié)論實驗檢驗實驗檢驗修正推廣。修正推廣。