第1章 7 对自由落体运动的研究-2021-2022学年高中物理必修1【名师导航】同步Word教参(教科版)

7.对自由落体运动的研究 学 习 目 标 知 识 脉 络(教师用书独具) 1.了解伽利略对自由落体运动的研究方法，领会伽利略的科学思想． 2．知道自由落体运动概念，了解物体做自由落体运动的条件． 3．理解自由落体运动的加速度，知道它的大小和方向．(重点) 4．掌握自由落体运动规律，并能解决相关实际问题．(重点、难点) 一、自由落体运动 1．对下落物体的认识 (1)古希腊哲学家亚里士多德提出了物体越重下落越快的观点． (2)通过实验说明造成“重快轻慢”的真正原因是：空气对物体的阻碍作用． 2．自由落体运动 (1)定义：物体只在重力作用下由静止开始下落的运动． (2)条件：①物体的初速度为零；②物体只受重力作用． (3)性质：初速度为零的匀加速直线运动． 二、伽利略对落体运动规律的探究 1．亚里士多德的观点：物体下落快慢是由它们的重量决定的，越重的物体下落得越快． 2．发现问题：伽利略通过“落体归谬”推翻了亚里士多德的“重的物体比轻的物体下落快”的说法． 3．提出假说：他认为自然界总是习惯于运用最简单和最容易的手段．由此，提出了假说：物体下落的过程是一个速度逐渐增大的过程，速度与时间成正比，即v∝t，又从假设出发导出物体下落的距离与时间的平方成正比，即h∝t2. 4．间接验证：伽利略让铜球在近似光滑的斜槽上滚下进行实验，验证了运动距离与时间的平方成正比，从而间接证实了他的假说． 5．合理外推：将斜面倾角外推到90°，此时物体做自由落体运动，物体自由下落时的加速度用g表示，称为自由落体加速度或重力加速度，并从假设得出，自由落体运动是初速度为零、加速度恒定的匀加速直线运动． 6．伽利略研究自然规律的科学方法——数学分析、逻辑推理、实验方法． 三、自由落体加速度 1．自由落体加速度 (1)概念：在同一地点，物体做自由落体运动的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度．用g表示． (2)方向：竖直向下． (3)大小：在地球上其大小随地理纬度的增加而增大，在赤道上最小，两极处最大，一般计算中常取g＝9.8_m/s2或g＝10 m/s2. 2．自由落体运动规律 (1)性质 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． (2)基本公式 速度公式：vt＝gt. 位移公式：h＝gt2. 1．思考判断 (1)只在重力作用下的下落运动就是自由落体运动． (×) (2)物体越重，重力加速度越大，下落得越快． (×) (3)理想斜面实验是通过“合理外推”得出自由落体运动的规律的，并没有直接验证自由落体运动的规律． (√) (4)重力加速度的方向总是垂直地面向下． (×) (5)物体在月球上做自由落体运动的重力加速度也是9.8 m/s2. (×) 2．(多选)一个铁钉和一团棉花同时从同一高处下落，总是铁钉先落地，这是因为(　　) A．铁钉比棉花团重 B．棉花团受到的空气阻力不能忽略 C．棉花团的加速度比重力加速度小 D．铁钉的重力加速度比棉花团的重力加速度大 BC　[铁钉下落快，原因是棉花团受到的空气阻力相对其重力不能忽略，导致加速度比铁钉的加速度小，与各自的重力无关，故B、C正确，A错误；两者的重力加速度与质量无关，同一地点物体的重力加速度相同，故D错误．] 　自由落体运动 1．自由落体运动是一种理想化模型 这种模型忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素——重力．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成自由落体运动，如在空气中自由下落的石块可看成自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看成自由落体运动． 2．自由落体运动的实质 自由落体运动是初速度v0＝0，加速度a＝g的匀加速直线运动，是匀变速直线运动的一个特例． 3．运动图像：自由落体运动的v­t图像是一条过原点的倾斜直线，斜率k＝g. 1．(多选)关于自由落体运动，下列说法中正确的是(　　) A．一张纸片在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动 B．一个钢球在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动 C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中落至同一高度时的加速度都相同 D．轻物体和重物体的重力加速度不同 BC　[地球表面有空气，纸片受到空气阻力较大，不能忽略，钢球受到的阻力比重力小得多，可以忽略，因此钢球的自由下落可以看成自由落体运动，纸片的自由下落不能看成自由落体运动，A错误，B正确；重力加速度是矢量，方向竖直向下，在地球的表面，不同的地方重力加速度g的大小略有不同，在地球表面同一地点，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐减小，重力加速度与物体的质量无关，C正确，D错误．] 2．关于自由落体运动，下列说法中正确的是 (　　) A．不考虑空气阻力的运动是自由落体运动