2.4 自由落体运动 课件-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

2.4自由落体运动 1 分析生活中的下落现象 1.知道自由落体运动的条件、性质和特点 2.掌握自由落体运动的规律并能解决相关实际问题 3.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，重力加速度的大小不同 4.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 学习目标 亚里士多德 (Aristotle，前384—322) 伽利略 (GalileoGalilei，1564—1642) 物理学史：跨越时空的对话 不一定！ 重的快！ 两位伟人的思想撞击 v12>8m/s v1=8m/s v2=4m/s 4m/s<v12<8m/s 矛盾！ 如果“重快轻慢”是正确的： 逻辑的力量！ 亚里士多德 伽利略 利用现代科技实验证明： 1、这些落体运动有什么相同点，有什么不同点？ 都从静止开始下落，下落的快慢不同，羽毛下落的慢 2、什么因素影响物体下落的快慢？ 空气阻力 3、落体运动有怎样的运动规律？ 问题 想一想 如果没有空气阻力的影响，轻重不同的物体下落的快慢会是什么情况呢 ？ 想一想 如果没有空气阻力的影响，轻重不同的物体下落的快慢会是什么情况呢 ？ 做一做 想一想 如果没有空气阻力的影响，轻重不同的物体下落的快慢会是什么情况呢 ？ ——如果没有空气阻力的影响，所以物体下落的快慢会是相同的！ 自由落体运动 1、定义： 物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。 2、条件： （1）初速度为0 （2）只受重力作用(受力的唯一性） 自由落体运动的定义及条件 （3）当空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，从静止开始下落的物体可视为自由落体运动。 ☆交流讨论 （1）如何测量自由落体运动的加速度？有哪些实验步骤？ （2）自由落体加速度有什么特点？ 研究自由落体运动规律 ☆梳理深化 【实验原理】 【实验装置】 重物拖着纸带竖直下落时,如果纸带阻力和空气阻力比重物的重力小得多,可近似认为重物做自由落体运动. 把打点计时器竖直固定在铁架台上,使两个纸带限位孔上下对齐,如图所示. 【实验步骤】 ①把打点计时器竖直固定在铁架台上,连接好电源. ②把纸带穿过两个纸带限位孔,下端用铁夹连到重物上,让重物靠近打点计时器. ③用手捏住纸带上端,把纸带拉成竖直状态,打开打点计时器电源,松开手让重物和纸带自由下落. ④重复几次,选取一条点迹清晰的纸带分析计算. 【注意事项】 ①打点计时器安装时要使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力. ②应选用质量和密度较大的重物，可使阻力的影响相对减小. ③应先接通电源，待打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物下落. ④手捏纸带松手之前，不要晃动，保证打出的第一个点清晰. ⑤多打几条纸带，选取所打点迹清晰、成一条直线的纸带进行研究. 【数据处理】 在“研究自由落体运动”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。计时器所用电源的频率为50Hz，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有一个点未画出（T=2×0.02s=0.04s），按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个计数点，用米尺量出1、2、3、4、5、6点分别到0点的距离如图所示（单位：cm）。 自由落体加速度 大量实验结果表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用用g表示 重力加速度方向竖直向下 自由落体加速度 大量实验结果表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用用g表示 重力加速度方向竖直向下 大小：一般g =9.8m/s2，粗略计算g=10m/s2。 两极 g偏大，赤道g偏小 匀变速直线运动 速度公式 位移公式 位移速度公式 平均速度公式 自由落体运动 自由落体运动的规律 自由落体运动的规律 伽利略对自由落体运动的研究 自然界是简单的，自然界的规律也是简单的。速度应该是均匀变化的 ——伽利略 猜想与假说 随时间均匀变化？ 随位移均匀变化？ 伽利略对自由落体运动的研究 困难一：速度无法直接测量 突破：间接验证 方案设计 x∝t2 若v0=0，v∝t 伽利略对自由落体运动的研究 困难二：落体运动时间太快，无法准确测量 突破：利用斜面“冲淡” 重力 方案设计 使其加速度减小 伽利略对自由落体运动的研究 复原的伽利略实验装置 伽利略对自由落体运动的研究 结论：小球在斜面上做匀加速直线运动 质量不同的小球从同一斜面下落，加速度相同 伽利略对自由落体运动的研究 伽利略的研究方法 对现象的一般观察 提出假设 运用逻辑得出结论 推广 实验验证 修正 做一做：你能捏住它么？ 想一想 从实验楼7楼楼顶释放一个铅球，请你们估算：从开始运动起，它在1s,2s,3s内下落的位移分别为多少？ 30 1.（多选）关于自由落体运动，下列说法正确的是（ ） A．初速度为零、竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动 B．仅在重力作用下的运动叫自由落体运动 C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动 D．当空气阻力的作用较小，可以忽略不计时，物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动 CD 课堂训练 31 【答案】CD 【详解】自由落体运动是物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，它的初速度为零。若空气阻力比较小，可以忽略不计时，物体由静止开始自由下落可视为自由落体运动。故正确答案为C、D 32 2.一个物体从h高处自由下落（空气阻力不计），所用的时间是3s，（g取10 m/s2） （1）求物体下落的高度h （2）落地时速度的大小 （3）物体下落最后1 s内的位移 课堂训练 33 【答案】（1）45m（2）30 m/s（3）25 m 【详解】（1）由题意可知，物体做自由落体运动，所以物体下落高度为 （2）落地时速度为v＝gt＝10×3＝30m/s （3）前2s内的位移为 ，所以最后1s内的位移为x＝h－h′＝45－20＝25m 34 3.（多选）关于重力加速度的下列说法中正确的是（ ） A．重力加速度g是标量，只有大小，没有方向，通常计算中g取9.8m/s2 B．在地球上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大 C．在地球上同一地点同一高度，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同 D．在地球上的同一地方，离地面高度越大，重力加速度g越小 BCD 课堂训练 35 【答案】BCD 【详解】重力加速度是矢量，方向竖直向下，与重力的方向相同。在地球表面，不同的地方，g的大小略有不同，但都在9.8m/s2左右，故A错误、B正确；在地球表面同一地点同一高度，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐减小，故C、D正确 36 4.关于伽利略对自由落体运动的研究，说法不正确的是(　　) A．在同一地点，重的物体和轻的物体下落一样快 B．伽利略猜想运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证 C．伽利略通过数学推演并用小球在斜面上验证了位移与时间的平方成正比 D．伽利略思想方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来 B 课堂训练 37 【答案】B 【详解】伽利略认为，在同一地点，重的物体和轻的物体应该下落得同样快，故A正确。伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并未直接进行验证，而是在斜面实验的基础上进行合理外推得到的，故B错误。伽利略通过数学推演并用小球在斜面上验证了位移与时间的平方成正比，故C正确。伽利略斜面实验的卓越之处不是实验本身，而是实验所使用的独特的方法在实验的基础上，进行理想化推理，伽利略思想方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来，故D正确 38 感谢聆听！ 39 Happy Times alt vers Josh Kramer Josh Kramer's Album 137279.05 eng - iTunPGAP 0�� eng - iTunNORM 00000834 000009C8 0000328A 000046CF 00010729 0001FF05 00007E8E 00007E90 000111FA 000081E5� eng - iTunSMPB 00000000 00000210 00000708 00000000005C5668 00000000 0053A854 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000� Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 $$