1、第四节第四节 自由落体运动自由落体运动第二章第二章 匀变速直线运动的研究匀变速直线运动的研究物体下落的运动是物体下落的运动是一种常见的运动一种常见的运动探究一：探究一：轻重不同轻重不同的物体，的物体，下落的下落的快慢快慢是否相同呢？是否相同呢？探究二：探究二：影响物体影响物体下落快慢下落快慢的的因因素素是什么呢？是什么呢？牛顿管实验牛顿管实验 演示：演示：美国宇航员大美国宇航员大卫卫斯哥特斯哥特在月球上在月球上同同时释放了时释放了一把锤子一把锤子和和一根羽毛一根羽毛，他发现两他发现两者同时落地。者同时落地。一自由落体运动一自由落体运动1.定义定义:物体物体只只在在重力重力作用下，从作用下，从静
2、止静止开始开始下落的运动，叫下落的运动，叫自由自由落体运动。落体运动。v0 =0 ，是，是加速加速运动运动；只受只受重力重力作用；作用；2.特点特点:3.如果空气阻力的如果空气阻力的作用比较小作用比较小，可以忽略可以忽略，物体的下落也可以物体的下落也可以近似看作近似看作自由落体运动。自由落体运动。轨迹轨迹是是直线。直线。探究三探究三:自由落体运动自由落体运动是是什么性质什么性质的运动呢？的运动呢？纸带纸带夹子夹子重物重物用用打点计时打点计时器器来来研究自研究自由落体运动由落体运动 自由落体运动自由落体运动，是是初速度为初速度为 0 的的匀加速匀加速直线直线运动。运动。021S134S2S3S4
3、S5S656(S2-S1)=(S3-S2)=(S4-S3)=(S5-S4)=(S6-S5)=aT 2 4561232()()?(3)SSSSSSaT也可以用也可以用频闪照相频闪照相来来研究研究自由落体运动自由落体运动x1x2x3x4x5x6二、自由落体的运动性质二、自由落体的运动性质 自由落体运动自由落体运动，是是初速度为初速度为 0 的的匀加速匀加速直线运动。直线运动。三、自由落体加速度三、自由落体加速度 g（重力加速度重力加速度）1.定义：定义：在同一地点，在同一地点，一切物体一切物体自由下落的自由下落的加速度加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加都相同，这个加速度叫做自由落体加速度。速度
4、。2.方向：方向：竖直向下竖直向下3.大小：通过大小：通过多种方法多种方法用用实验测定实验测定，在地球上的不同地方在地球上的不同地方 g 不同，不同，一般取一般取 g=9.8m/s2,粗略计算可以取粗略计算可以取 g=10m/s2。赤道：赤道：g=9.780m/s2北京：北京：g=9.801m/s2北极：北极：g=9.832m/s2莫斯科：莫斯科：g=9.816m/s2随随纬度纬度升高，重力加速度升高，重力加速度增大增大 v g t x=g t2/2 v2=2 g x四、自由落体的运动规律四、自由落体的运动规律1.速度与时间关系式速度与时间关系式 v a t2.位移与时间关系式位移与时间关系式
5、 x=at2/23.位移与速度关系式位移与速度关系式 v2=2ax一一 、自由落体运动的定义自由落体运动的定义三、三、自由落体运动的加速度自由落体运动的加速度 四、四、自由落体运动的规律自由落体运动的规律五、五、自由落体运动的应用自由落体运动的应用二、二、自由落体运动的性质自由落体运动的性质课堂小结课堂小结做一做做一做测定反应测定反应时间时间 从发现情况到采取相从发现情况到采取相应行动所经过的时间叫反应行动所经过的时间叫反应时间。应时间。C【例题例题1】将甲乙两物体从同一高度由静止将甲乙两物体从同一高度由静止释放，已知甲物体的重力是乙的释放，已知甲物体的重力是乙的3倍，空气阻倍，空气阻力忽略不
6、计，则力忽略不计，则：（：（）A、甲一定先落地、甲一定先落地B、乙一定先落地、乙一定先落地C、甲、乙同时落地、甲、乙同时落地D、乙可能先落地、乙可能先落地 【例题例题2】1991年年5月月15日北京晚报，报日北京晚报，报道了一位青年奋勇接住从道了一位青年奋勇接住从 15 层高楼窗口跌出层高楼窗口跌出的孩子的动人事迹。设每层楼的高度是的孩子的动人事迹。设每层楼的高度是 2.8 m，这位青年从他所在的地方冲到楼下需要，这位青年从他所在的地方冲到楼下需要的时间是的时间是 1.3 s，请你估算一下他要接住孩子，请你估算一下他要接住孩子，至少允许他有多长的反应时间至少允许他有多长的反应时间?（g 取取
7、10 m/s2)分析：小孩下落的高度分析：小孩下落的高度 x=15 2.8m=42m，根据根据 x 算出小孩下落的时间为算出小孩下落的时间为 t=2.9s，则至多允许这位青年的反应时间为，则至多允许这位青年的反应时间为 t=2.9s-1.3s=1.6s。【例题例题3】在忽略空气阻力的情况下，让在忽略空气阻力的情况下，让石块和木块从同一高度同时静止下落，下列石块和木块从同一高度同时静止下落，下列说法正确的是说法正确的是（）A、重的石块先落地、重的石块先落地B、轻的木块先着地、轻的木块先着地C、在着地前的任一时刻，二者具有相、在着地前的任一时刻，二者具有相同的的速度，相同的位移同的的速度，相同的位
8、移D、两者在下落这段时间内的平均速度两者在下落这段时间内的平均速度相等相等解析：在没有空气阻力的情况下，石块和木解析：在没有空气阻力的情况下，石块和木块下落快慢相同，所以块下落快慢相同，所以AB错，选项错，选项C正确，根据正确，根据平均速度的定义又可知平均速度的定义又可知D也也正确正确C D【例题例题4】在探究自由落体运动的规律实验中，在探究自由落体运动的规律实验中，将下列步骤的代号按合理顺序填写在横线将下列步骤的代号按合理顺序填写在横线上：上：。A.拉住纸带，将重锤移至靠近打点计时器处，拉住纸带，将重锤移至靠近打点计时器处，先接通电源，后放开纸带，让重物带动纸带先接通电源，后放开纸带，让重物
9、带动纸带自由下落；自由下落；B.将打点计时器坚直固定在铁架台上，并接将打点计时器坚直固定在铁架台上，并接好电路；好电路；C.用夹子将纸带固定在重锤上，并将纸带穿用夹子将纸带固定在重锤上，并将纸带穿过打点计时器的限位孔；过打点计时器的限位孔；D.断开电源，取下纸带断开电源，取下纸带E.换上新的纸带，再重复做三次换上新的纸带，再重复做三次BCADE高中物理高中物理选修选修3-4教科版教科版第三章电磁振荡电磁波第三章电磁振荡电磁波 3.1-3.1 电磁振荡电磁场和电磁波电磁振荡电磁场和电磁波 n目标定位1.了解振荡电流、振荡电路及LC电路的振荡过程，会求LC电路的周期与频率.2.了解阻尼振荡和无阻尼
10、振荡.3.了解麦克斯韦电磁场理论的基本观点以及在物理学发展史上的意义.4.了解电磁波的特点及其发展过程，通过电磁波体会电磁场的物理性质n一、电磁振荡n1振荡电流的产生电磁振荡n(1)振荡电流和振荡电路n振荡电流：大小和 都随时间做周期性迅速变化的电流n振荡电路：能够产生 的电路由 和n 组成的电路是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路预习导学预习导学方向方向 振荡电流振荡电流 线圈线圈L 电容器电容器C n(2)电磁振荡的过程n放电过程：由于电感线圈对交变电流的阻碍作用，放 电 电 流 由 零 逐 渐 增 大，线 圈 产 生 的 磁场 ，电容器里的电场逐渐减弱，电场能逐渐转化为磁场能放电完毕后，
11、全部转化为 n充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持 继续流动，电容器将进行 ，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场 ，磁场能逐渐转化为电场能充电完毕，电流减小为零，全部转化为 .此后电容器再放电，再充电预习导学预习导学逐渐增强逐渐增强 电场能电场能 磁场能磁场能 原来的方向原来的方向 反向充电反向充电 逐渐增强逐渐增强 磁场能磁场能 电场能电场能 n(3)电磁振荡n电容器不断地充电和放电，电路中就出现了 变化的振荡电流，这种现象叫做电磁振荡预习导学预习导学周期性周期性 n2无阻尼振荡和阻尼振荡n(1)在电磁振荡中，如果没有 ，振荡将永远持续下去，振荡电流的振幅应该永远 ，这种
12、振荡叫做无阻尼振荡，如图311(甲)预习导学预习导学能量损失能量损失 保持不变保持不变 图图311 n(2)由于电路中有电阻，电路中的能量有一部分要转化成 ，还有一部分能量以电磁波的形式 到周围空间去了这样，振荡电路中的能量逐渐损耗，振荡电流的振幅 ，直到停止振荡这种振荡叫做阻尼振荡如图311(乙)预习导学预习导学内能内能 辐射辐射 逐渐减小逐渐减小 预习导学预习导学周期性变化周期性变化 次数次数 无阻尼无阻尼 n二、电磁场和电磁波n1麦克斯韦电磁理论的两个基本假设n(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场n(2)变化的电场能够在周围空间产生磁场n2电磁场n如果在空间某区域有 的电场，那么这个变
13、化的电场就在它周围空间引起变化的 ，这个变化的磁场又在它周围空间引起变化的电场于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场预习导学预习导学不均匀变化不均匀变化 磁场磁场 n3电磁波n(1)产生：由 的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波n(2)在1865年从理论上预见了电磁波的存在，1888年物理学家 第一次用实验证实了电磁波的存在 还运用自己精湛的实验技术测定了电磁波的波长和频率，得到了电磁波的传播速度，证实了这个速度等于 n预习导学预习导学变化变化 麦克斯韦麦克斯韦 赫兹赫兹 赫兹赫兹 光速光速 n(3)电磁波的
14、波长，波速v和周期T、频率f的关系：nvT .n(4)电 磁 波 在 真 空 中 的 传 播 速 度 v .预习导学预习导学n一、电磁振荡中各物理量的变化情况n如图312所示课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义图图312 课堂讲义课堂讲义n【例1】某时刻LC振荡电路的状态如图313所示，则此时刻()nA振荡电流i在减小nB振荡电流i在增大nC电场能正在向磁场能转化nD磁场能正在向电场能转化图图313 课堂讲义课堂讲义n解析图中电容器上极板带正电荷，图中给出的振荡电流方向，说明负电荷向下极板聚集，所以电容器正在充电，电容器充电的过程中，电流减小，磁场能向电场能转化，所以A、D选项正确n答案AD课堂讲
15、义课堂讲义n二、对麦克斯韦电磁场理论的理解n1恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场；n2均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，同样，均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场；n3振荡变化的磁场在周围空间产生同频率振荡的电场，同样，振荡变化的电场在周围空间产生同频率振荡的磁场课堂讲义课堂讲义n【例2】关于电磁场理论，下列说法正确的是()nA在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场nB在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场nC均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场nD周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场n解析根据麦克斯韦电磁场理论，只有
16、变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场n答案D课堂讲义课堂讲义n针对训练某电路中电场随时间变化的图像如下列各图所示，能发射电磁波的电场是()课堂讲义课堂讲义n解析图A中电场不随时间变化，不会产生磁场；图B和C中电场都随时间做均匀的变化，只能在周围产生稳定的磁场，也不会产生和发射电磁波；图D中电场随时间做不均匀的变化，能在周围空间产生变化的磁场，而这磁场的变化也是不均匀的，又能产生变化的电场，从而交织成一个不可分割的统一体，即形成电磁场，能发射电磁波n答案D课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义n2电磁波和机械波的区别n(1)二者本质不同n电磁波是电磁场的
17、传播，机械波是质点机械振动的传播n(2)传播机理不同n电磁波的传播机理是电磁场交替感应，机械波的传播机理是质点间的机械作用n(3)电磁波传播不需要介质，而机械波传播需要介质n(4)电磁波是横波，机械波既有横波又有纵波，甚至有的机械波同时有横波和纵波，例如地震波课堂讲义课堂讲义n【例3】以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是()nA机械波和电磁波，本质上是一致的nB机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关nC机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波nD它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象课堂讲义课堂讲义n解析机械波由振动产生；电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生，机械波是能量波，传播需要介质，速度由介质决定，电磁波是物质波，波速由介质和自身的频率共同决定；机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，它们都能发生反射、折射、干涉和衍射等现象，故选项B、C、D正确n答案BCDn借题发挥机械波的传播速度完全由介质决定，而电磁波的传播速度是由介质和频率共同决定.
