(教案)第2章 第5节 自由落体运动-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理必修第一册(鲁科版2019)

第5节　自由落体运动 学业要求＋核心素养 1．知道自由落体运动的定义、条件、特点、性质。(物理观念) 2．知道自由落体运动是匀变速直线运动并知道重力加速度g。(物理观念) 3．掌握自由落体运动规律并能灵活运用规律解决实际问题。(科学思维) 4．了解伽利略研究自由落体运动的思路和方法。(科学探究) 一、科学探究——自由落体运动的特点 1．基础梳理 (1)自由落体运动：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。 (2)实质：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 2．尝试探究 如图所示是探究影响物体下落快慢的因素的牛顿管。 (1)把木块、羽毛和铁球放入有空气的牛顿管中，让它们同时下落，你能看到什么现象？ 提示：铁球下落得最快，羽毛下落得最慢。 (2)把牛顿管抽成真空，重新操作，你能看到什么现象？ 提示：木块、羽毛和铁球下落快慢相同。 二、自由落体运动的加速度 1．基础梳理 (1)重力加速度：物体自由下落时的加速度源于地球和物体之间的万有引力，也称为重力加速度。符号是g，单位是m/s2。 (2)方向：竖直向下。 (3)大小：一般计算时，g取9.8 m/s2，估算时，g取10 m/s2。 2．尝试探究 下面是一些不同地点的重力加速度g的数值。 地点 纬度 重力加速度g/(m·s－2) 北极 90° 9.832 莫斯科 55°45′ 9.816 北京 39°56′ 9.801 赤道 0° 9.780 (1)地球上不同的地方，重力加速度相同吗？ 提示：地球表面上各处的重力加速度不同。 (2)你从中发现了什么规律？ 提示：随着纬度的增加，重力加速度变大。在赤道上重力加速度最小，在地球的两极重力加速度最大。 三、自由落体运动规律探索回眸 1．基础梳理 (1)亚里士多德的观点：物体下落速度与重力成正比，即重物比轻物下落得快。 (2)伽利略巧妙运用数学分析和逻辑推理，提出自由落体运动是匀变速直线运动。 2．尝试探究 古希腊的学者们认为，物体下落快慢是由它们的重量决定的，物体越重，下落得越快。生活在公元前四世纪的古希腊哲学家亚里士多德最早阐述了这种看法，他认为，物体下落快慢精确地与它们的重量成正比。亚里士多德的论断影响深远，在其后两千多年的时间里，人们一直信奉他的学说。 (1)16世纪，意大利的科学家伽利略是怎样运用“归谬法”否定了亚里士多德关于重的物体下落快、轻的物体下落慢的论断的？ 提示：①理论推导：假设亚里士多德的论断正确，重的物体下落得快。如图所示，重物下落速度v1，轻物下落速度v2，把两物体黏合在一起下落为v，可得出两个结论。 结论1：v>v1>v2；结论2：v1>v>v2。这两个结论互相矛盾。 ②实验验证：比萨斜塔实验 伽利略还在比萨斜塔做过落体实验，并且提出了自己的观点：在塔顶，他同时释放两个铅球，一个轻，一个重，最后两个铅球同时落地。这个实验有力地反驳了亚里士多德的观点。 (2)伽利略做出了什么样的猜想呢？ 提示：提出自由落体运动是一种最简单的变速运动——匀变速运动的假说。 (3)速度无法直接测量，伽利略采用了哪些方法呢？ 提示：运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速直线运动符合s∝t2。 (4)落体运动时间太快，无法测量，伽利略采用了哪些方法呢？ 提示：①让小球从斜面上不同的位置滚下，观测小球多次从不同起点滚动的位移和所用时间平方的比值是否保持不变，即是否能观测到＝＝＝… ②如图所示，如果不断加大斜面的倾角，小球对于每一个特定的倾角从不同高度滚下，其比值仍然保持不变，则可以合理外推至倾角90°，即物体自由下落时，其比值也保持不变，由此，伽利略间接地验证了自由落体运动是匀变速直线运动。 (5)自由落体运动是匀变速直线运动，你能依据匀变速直线运动的一般规律，写出自由落体运动的规律吗？ 匀变速直线运动的一般规律 自由落体运动 vt＝v0＋at s＝v0t＋at2 v－v＝2as 提示： 匀变速直线运动的一般规律 自由落体运动 vt＝v0＋at vt＝gt s＝v0t＋at2 s＝h＝gt2 v－v＝2as v＝2gs＝2gh 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)在空气中忽略空气阻力的运动就是自由落体运动。 (　　) ×　提示：自由落体运动是物体只在重力作用下且初速度为零的运动。 (2)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 (　√　) (3)在同一地点，质量不同的物体，重力加速度不相同。 (　　) ×　提示：在同一地点，重力加速度是不变的。 (4)在自由落体运动过程中，不同质量的物体运动规律相同。 (　√　) 2．下列说法正确的是(　　) A．亚里士多德认为物体下落快慢与物体的轻重无关 B．伽利略认为物体越重，下落得越快 C．牛顿