2.4 自由落体运动　伽利略对自由落体运动的研究（课件+word）-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（人教版必修1）浙江专用

第4课时　自由落体运动　伽利略对自由落体运动的研究 [研究学考·明确要求] 知识内容 自由落体运动 考试要求 学考 选考 c c 伽利略对自由落体运动的研究 a 基本要求[来源:学§科§网Z§X§X§K] 1.经历自由落体运动模型建立的过程，知道物体做自由落体运动的条件。通过分析打点计时器记录的纸带信息，判断自由落体运动的性质。知道自由落体加速度的大小和方向，知道自由落体加速度就是重力加速度。 2.运用匀变速直线运动规律得出自由落体运动计算公式。运用自由落体运动的规律解决简单问题。知道用频闪摄影研究运动的基本原理，会根据频闪照片分析自由落体运动。 3.了解伽利略研究落体运动的思路和方法。知道伽利略在力学上的主要贡献。认识伽利略利用斜面研究自由落体运动所蕴含的思想方法。 发展要求 1.知道地球上不同地方重力加速度大小的差异。 2.体会实验在物理问题研究中的重要作用。初步领会“提出假设、数学推理、实验验证和合理外推”的科学研究方法。 说明 不要求掌握伽利略对自由落体进行实验研究的具体细节。 知识点一　自由落体运动 [基 础 梳 理] 1．定义 自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。 2．物体做自由落体运动的条件 (1)只受重力；(2)初速度v0＝0。 在实际中，物体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体运动，只有当空气阻力远小于重力时，物体由静止开始的下落才可看做自由落体运动。 3．自由落体运动的实质 自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动，它只是匀变速直线运动的特例。 思考　(1)一张纸片下落和该纸片揉成团下落快慢不同是什么原因造成的？ (2)为什么在抽成真空的牛顿管中金属片和羽毛下落的快慢相同？ 答案　(1)纸片受到的空气阻力较大，而纸团受到的空气阻力较小，造成二者下落快慢不同。 (2)抽成真空的牛顿管中对金属片和羽毛均没有空气阻力，它们只在重力作用下做自由落体运动。 [即 学 即 练] 1．关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　) A．自由落体运动是一种匀速直线运动 B．物体刚下落时，速度和加速度都为零 C．物体的质量越大，下落时加速度就越大 D．当地重力加速度为9.8 m/s2，则物体在该处自由下落的过程中，每秒速度都增加9.8 m/s 解析　自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动，故A错误；物体刚下落时，初速度为零，加速度为重力加速度g，故B错误；自由落体运动是忽略空气阻力的运动，无论质量大小，下落时加速度都是g，故C错误；加速度等于单位时间内速度的变化量，当地重力加速度为9.8 m/s2，则物体在该处自由下落的过程中，每秒速度都增加9.8 m/s，故D正确。 答案　D 知识点二　自由落体加速度 [基 础 梳 理] 1．自由落体加速度 (1)重力加速度又叫自由落体加速度，通常用g来表示。 (2)重力加速度的方向：总是竖直向下的。 (3)重力加速度的大小：在同一地点，一切物体的重力加速度都相同，在不同地理位置处的重力加速度一般不同，赤道上物体的重力加速度最小；南(北)极处重力加速度最大；物体所处地理位置的纬度越大，重力加速度越大。一般的计算中，可以取g＝9.8m/s2或g＝10m/s2。 2．测量自由落体加速度的方法 (1)利用打点计时器 (2)利用频闪照相 频闪照相可以每隔相等的时间拍摄一次。利用频闪照相可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置(如图1为一小球做自由落体运动的频闪照片)。根据匀变速直线运动的推论Δh＝gT2可求自由落体加速度。 图1 思考　利用如图2甲所示的实验装置测定重力加速度。用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态，并使重物停在靠近打点计时器处。先接通电源，再松开纸带让重物自由下落，打点计时器在纸带上打下一系列的点。 如何根据打上点的纸带(如图乙)求出重物的重力加速度？ 图2 答案　(1)由vn＝求出各点的瞬时速度，作出v－t图象，v－t图象是一条过原点的倾斜直线，斜率表示加速度。 (2)由位移差公式Δx＝aT2计算加速度。 [即 学 即 练] 2．关于自由落体运动的加速度g，下列说法中正确的是(　　) A．重的物体的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值在赤道处大于在北极处 解析　自由落体加速度又叫做重力加速度。在同一地点，所有物体的重力加速度都是相等的，与物体的质量、运动状态均无关，A、C错误，B正确；在不同地点，重力加速度是不同的，两极处大于赤道处，D错误。 答案　B 3.如图3所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物拖着纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度。 图3 (1)所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台