自由落体运动-伽利略对自由落体运动的研究-课件(人教版必修1).ppt

1、第二章第二章 匀变速直线运动的研究匀变速直线运动的研究5、6 自由落体运动自由落体运动伽利略对自由落体运动的研究伽利略对自由落体运动的研究高中物理高中物理必修一必修一人教版人教版 学以致用学以致用目标定位目标定位第第5、6讲讲 自由落体运动自由落体运动 伽利略伽利略对自由落体运动的研究对自由落体运动的研究知道自由落体运动的条件、性质和特点知道自由落体运动的条件、性质和特点. 了解伽利略研究自由落体运动的过程，领悟他的了解伽利略研究自由落体运动的过程，领悟他的研究方法研究方法 123目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习把握自由落体运动的规律，会通过实验测定自由把握自由

2、落体运动的规律，会通过实验测定自由落体运动的加速度，知道在地球上不同地方，落体运动的加速度，知道在地球上不同地方，重力加速度大小不同重力加速度大小不同 . 预习导学预习导学一、自由落体运动一、自由落体运动 想一想想一想：在空气中自由释放的物体在空气中自由释放的物体一定做自由落体运动吗？一定做自由落体运动吗？ 答案：答案：在空气中自由下落的物体，只有当空气阻力作在空气中自由下落的物体，只有当空气阻力作用比较小，可以忽略时，物体所做的运动才是自由落用比较小，可以忽略时，物体所做的运动才是自由落体运动体运动 二、自由落体加速度二、自由落体加速度 1. 相同相同 自由落体加速度自由落体加速度 9.8m

3、/s2 10m/s2 2. 竖直向下竖直向下目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习 想一想：想一想：质量越大的物体自由落体加速度越大吗？质量越大的物体自由落体加速度越大吗？答案答案 不是，自由落体加速度又叫重力加速度，只不是，自由落体加速度又叫重力加速度，只与物体的位置有关，与物体的质量和运动状态无关与物体的位置有关，与物体的质量和运动状态无关 .1. 重力重力 静止静止 2. 比较小比较小 近似近似 预习导学预习导学 三、自由落体运动的规律三、自由落体运动的规律匀加速直线运动匀加速直线运动 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习 想一想：想

4、一想：匀变速直线运动的推论对于自由落体运匀变速直线运动的推论对于自由落体运动是否适用动是否适用? 答案：答案：自由落体运动就是初速度为零，加速度为自由落体运动就是初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动，是匀变速直线运动的实例，的匀加速直线运动，是匀变速直线运动的实例，所以匀变速直线运动的所有推论公式都适用于自所以匀变速直线运动的所有推论公式都适用于自由落体运动由落体运动 预习导学预习导学目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习 四、伽利略对自由落体运动的研四、伽利略对自由落体运动的研究究 1. 亚里士多德亚里士多德 2. 均匀变化均匀变化 3. xt2 4.（1）匀加速

5、（）匀加速（2）相同）相同 （3）增大）增大 5. 906.实验实验 逻辑推理逻辑推理 想一想：想一想：伽利略是通过实验验证了自由落体伽利略是通过实验验证了自由落体运动是匀加速直线运动吗？运动是匀加速直线运动吗？ 答案答案 不是；伽利略是经过合理外推根据逻辑推理不是；伽利略是经过合理外推根据逻辑推理说明了自由落体运动是匀加速直线运动说明了自由落体运动是匀加速直线运动课堂讲义课堂讲义一、对自由落体运动的理解一、对自由落体运动的理解 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习1自由落体运动是一种自由落体运动是一种理想理想模型模型 当自由下落的物体所受的当自由下落的物体所受的空

6、气阻力远小于重力空气阻力远小于重力时，时，物体的运动才可以视为自由落体运动物体的运动才可以视为自由落体运动 2物体做自由落体运动的条件：物体做自由落体运动的条件： (1)初速度为零初速度为零；(2)只受重力只受重力如空气中石块的下落可以看做自由落体运动，空气如空气中石块的下落可以看做自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看做自由落体运动中羽毛的下落不能看做自由落体运动课堂讲义课堂讲义一、对自由落体运动的理解一、对自由落体运动的理解 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习3运动特点：运动特点：初速度为零初速度为零，加速度加速度 为重力加速度为重力加速度g的匀加速直线运动的匀

7、加速直线运动 是匀变速直线运动的特例是匀变速直线运动的特例运动图象：自由落体运动的运动图象：自由落体运动的vt图象是一条图象是一条过原点过原点的倾斜的倾斜直线直线，斜率斜率kg. 注意：物体在注意：物体在其其他星球他星球上也可以做上也可以做自由落体运动，但自由落体运动，但下落的下落的加速度加速度与在与在地球表面下落的加地球表面下落的加速度速度不同不同 课堂讲义课堂讲义目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习例例1 关于自由落体运动关于自由落体运动,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A不考虑空气阻力的运不考虑空气阻力的运动是自由落体运动动是自由落体运动B物体做自由落

8、体运动物体做自由落体运动时不受任何外力作用时不受任何外力作用C被运动员推出去的铅被运动员推出去的铅球的运动是自由落体运球的运动是自由落体运动动D自由落体运动是初速自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运度为零的匀加速直线运动动 初速度为零初速度为零仅仅受重力受重力 初速度初速度不为零不为零 D 课堂讲义课堂讲义二、自由落体加速度二、自由落体加速度 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习1对自由落体加速度的理解对自由落体加速度的理解 (1)定义：重力加速度又叫定义：重力加速度又叫自由落体自由落体加速度加速度，通常用，通常用g来表示来表示(2)重力加速度的方向总是重力加速度

9、的方向总是竖直向下竖直向下 (3)在同一地点，一切物体的重力加在同一地点，一切物体的重力加速度都相同速度都相同 (4)在不同地理位置处的重力加速度在不同地理位置处的重力加速度一般不同，一般不同，赤道赤道上物体的重力加速度上物体的重力加速度最小最小；南南(北北)极极处重力加速度处重力加速度最大最大；物体所处地理位置的物体所处地理位置的纬度越大纬度越大，重力，重力加速度加速度越大越大 (5)一般的计算中，可以取一般的计算中，可以取g9.8 m/s2，或，或g10 m/s2. 注意：重注意：重力加速度的力加速度的方向为竖直方向为竖直向下，而非向下，而非垂直地面向垂直地面向下，它的方下，它的方向可以用

10、重向可以用重垂线来确定垂线来确定 课堂讲义课堂讲义二、自由落体加速度二、自由落体加速度 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习2测量重力加速度的方法测量重力加速度的方法 （1） 打点计时器法打点计时器法 利用如图所示装置，让物体自利用如图所示装置，让物体自由下落打出纸带由下落打出纸带 对纸带上计数点间的距离对纸带上计数点间的距离h进行进行测量，测量， 利用利用 ，求出，求出g.-12nnhhgT课堂讲义课堂讲义二、自由落体加速度二、自由落体加速度 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习（2）频闪照相法）频闪照相法 利用频闪照相机可追踪记录做自

11、由落体利用频闪照相机可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置，运动的物体在各个时刻的位置， 根据根据hgT2求出求出 .2g=hT也可以根据也可以根据 ，求出物体在，求出物体在某一时刻某一时刻的速度的速度，再由再由vv0gt，也可求出，也可求出g.2txt vv课堂讲义课堂讲义目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习例例2 关于重力加速度的说法关于重力加速度的说法中不正确的是中不正确的是()A重力加速度重力加速度g是标量，只是标量，只 有大小没有方向，通常计有大小没有方向，通常计 算中算中g取取9.8 m/s2B在地面上不同的地方，在地面上不同的地方，g 的大小不

12、同，但它们相差的大小不同，但它们相差 不是很大不是很大C在地球上同一地点，一切在地球上同一地点，一切 物体在自由落体运动中落物体在自由落体运动中落 至同一高度时的加速度都至同一高度时的加速度都 相同相同D在地球上同一地点，离地在地球上同一地点，离地 面高度越大，重力加速度面高度越大，重力加速度g 越小越小 矢矢量，方向竖直向下量，方向竖直向下由于地球由于地球形状形状和和自转自转的的原因，原因，g略有不同略有不同g相同，随离地高度逐相同，随离地高度逐渐减小；随纬度增大渐减小；随纬度增大而减小而减小A 课堂讲义课堂讲义目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习例例3 在研究物

13、体仅在重力作在研究物体仅在重力作用下运动的实验中，打点计用下运动的实验中，打点计时器所用电源的频率为时器所用电源的频率为50 Hz，实验中得到一条点迹清晰，实验中得到一条点迹清晰的纸带，把一个点记作的纸带，把一个点记作O，另选连续的另选连续的4个点个点A、B、C、D作为测量点，每两个测量作为测量点，每两个测量点之间有点之间有4个实际打出的点个实际打出的点(未标出未标出)，如图所示，图中所，如图所示，图中所标数据是各测量点到标数据是各测量点到O点的点的距离距离(单位：单位：mm)，那么物体，那么物体做做_运动，加运动，加速度为速度为_ T0.02 s t0.1s hOA49mm hAB=147m

14、m hBC245mm hCD343mm hhABhOAhBChABhCDhBC 98 mm ，故，故为为匀变速匀变速匀变速直线匀变速直线 -2322298 10=m/s =109.8m/shaT9.8m/s2 课堂讲义课堂讲义三、自由落体运动的规三、自由落体运动的规律律 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习1自由落体运动的基本公式自由落体运动的基本公式 匀变速直线运动规律匀变速直线运动规律 自由落体运动规律自由落体运动规律 特例020220+1+22atxtatax vvvvvag v00020220+1+22atxtatax vvvvv这几个公式中共涉及四个物理量

15、这几个公式中共涉及四个物理量v、h、g、t，其中，其中g为常数，每个公式中只有两个未知量，故为常数，每个公式中只有两个未知量，故只要知只要知道道v、h、t三个量中的三个量中的任一个任一个，用这几个公式就能，用这几个公式就能求出另外的两个求出另外的两个. 课堂讲义课堂讲义三、自由落体运动的规三、自由落体运动的规律律 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习2匀变速直线运动的一切推论公式匀变速直线运动的一切推论公式 如平均速度公式如平均速度公式 、位移差公式、位移差公式sgT2、初速度为零的匀变速直线运动的比例式，、初速度为零的匀变速直线运动的比例式，都适用于自由落体运动都

16、适用于自由落体运动. 22t vvv课堂讲义课堂讲义目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习例例4 离地离地500 m的空中的空中自由落下一个小球，不自由落下一个小球，不计空气阻力，取计空气阻力，取g10 m/s2，求：，求：(1)小球经过多长时间落小球经过多长时间落到地面？到地面？(2)落下一半位移的时间；落下一半位移的时间；(3)小球落地前最后小球落地前最后1 s内内的位移的位移 解析解析 （1）h500m 2122hhgttg 代入数据：代入数据：t10 s h250m (2)212 2hhgttg代入数据：代入数据：t5 2s(3)hh9前前9 s内的位移为内的

17、位移为 299m24051hgt最后最后1 s内的位移内的位移 h10hh9500m405m95m 课堂讲义课堂讲义目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习例例5 屋檐上每隔相同的时间屋檐上每隔相同的时间间隔滴下一滴水，当第间隔滴下一滴水，当第5滴正滴正欲滴下时，第欲滴下时，第1滴已刚好到达滴已刚好到达地面，而第地面，而第3滴与第滴与第2滴分别位滴分别位于高为于高为1 m的窗户的上、下沿，的窗户的上、下沿，如图所示，问：如图所示，问：(2)滴水的时间间隔是多少？滴水的时间间隔是多少？(g取取10 m/s2) (1)此屋檐离地面多高？此屋檐离地面多高？4个个t第第3个个t

18、内内解析解析(1) 相邻水滴间距离之比为相邻水滴间距离之比为1 3 5 7 屋檐离地面高度：屋檐离地面高度：H1m53.2m1357（）(2) 由由2120.8s2HHgttg =0 2s4.tt对点练习对点练习目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习1下列关于自由落体运动的下列关于自由落体运动的说法正确的是说法正确的是()A物体从静止开始下落的运物体从静止开始下落的运 动叫做自由落体运动动叫做自由落体运动B物体只在重力作用下从静物体只在重力作用下从静 止开始下落的运动叫做自由止开始下落的运动叫做自由 落体运动落体运动C从静止开始下落的小钢从静止开始下落的小钢 球，因受

19、空气阻力作用，不球，因受空气阻力作用，不 能看成自由落体运动能看成自由落体运动D从静止开始下落的小钢从静止开始下落的小钢 球，所受空气阻力对其运动球，所受空气阻力对其运动 的影响很小，可以忽略，可的影响很小，可以忽略，可 以看成自由落体运动以看成自由落体运动 初速度为零初速度为零仅仅受重力受重力 v00v00可能受其他力可能受其他力空气阻力远小于重力空气阻力远小于重力时，可看做自由落体时，可看做自由落体BD 对点练习对点练习目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习2. 关于自由落体运动的加速度关于自由落体运动的加速度g，下列说法中正确的是，下列说法中正确的是()A重的物

20、体的重的物体的g值大值大B同一地点，轻重物体的同一地点，轻重物体的g值一样大值一样大Cg值在地球上任何地方都一样大值在地球上任何地方都一样大Dg值在赤道处大于在北极处值在赤道处大于在北极处 g值与物体的质量值与物体的质量无关，只与地理无关，只与地理位置和距地面的位置和距地面的高度有关高度有关纬度越高，纬度越高，g越大；越大；赤道处小于两极赤道处小于两极B 对点练习对点练习目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习3. 关于自由落体运动，下关于自由落体运动，下列说法正确的是列说法正确的是()A某段时间内的平均速某段时间内的平均速度等于初速度与末速度和度等于初速度与末速度和的

21、一半的一半B某段位移内的平均速某段位移内的平均速度等于初速度与末速度和度等于初速度与末速度和的一半的一半C在任何相等时间内速在任何相等时间内速度变化相同度变化相同D在任何相等时间内位在任何相等时间内位移变化相同移变化相同 初速度为零的匀初速度为零的匀加速直线运动加速直线运动 202ttv +vvvgtABC 对点练习对点练习目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习 4.神舟十号于神舟十号于2013年年6月月11日成功发射，在轨飞行日成功发射，在轨飞行15天，天，升空后再和目标飞行器天宫一号对接，并首次开展中升空后再和目标飞行器天宫一号对接，并首次开展中国航天员太空授课活

22、动手控交会对接是中国航天事国航天员太空授课活动手控交会对接是中国航天事业的历史新高度，是中国航天强国梦的新起点据预业的历史新高度，是中国航天强国梦的新起点据预测，测，2020年前后，中国将走进更强大的太空时代假年前后，中国将走进更强大的太空时代假设中国宇航员在某行星上从高设中国宇航员在某行星上从高75 m处自由释放一重物，处自由释放一重物，测得在下落最后测得在下落最后1 s内所通过的距离为内所通过的距离为27 m求：求： (1)重物下落的总时间；重物下落的总时间；(2)该星球表面的重力加速度该星球表面的重力加速度 总高度决定总时间总高度决定总时间解析解析 设星球表面的重力加速度为设星球表面的重力加速度为g 212Hg t2111()2Hxg tt解得：解得：t5 s g6 m/s2 再见再见