4.自由落体运动（教学课件）物理人教版2019必修第一册

人教版（2019）必修 第一册 4.自由落体运动 匀变速直线运动的研究 第二章 目录 学习目标 重点难点 课堂导入 探究新知 课堂小结 课堂练习 布置作业 1 2 3 4 5 6 7 2 01 02 03 04 物理观念 知道物体做自由落体运动的条件。通过实验探究自由落体运动的规律，了解重力加速度的概念。 科学思维 借助辩证的思想，通过现象看本质。 科学探究 通过演示实验，探究物体下落快慢的影响因素，实验探究的方式，研究自由落体运动的特点。 科学态度与责任 通过实验探究自由落体运动，体会基于事实证据和科学推理对不同观点和结论进行质疑、分析和判断的科学研究方法。 学习目标 教学重点 教学重点 了解探索自由落体运动规律的过程，了解实验及科学的思维方法在探究过程中的重要作用 通过实验探究自由落体运动规律的过程。 重点难点 站在高层建筑物上，让轻重不同的两个物体从同一高度同时落下，你认为哪个下落的快？ 课堂导入——思考与讨论 01 PART 01 第一部分 自由落体运动 探究新知 6 代表人物 代表观点 研究方法 亚里士多德 伽利略 重的物体比轻的物体下落得快 重轻物体下落得一样快 平常观察法 逻辑推理法 探究新知 伽利略认为由亚里士多德“重的物体下落快”的论断，会推出矛盾的结论。 假设重的物体下落快 v1=4 结论：重的物体反而下落的慢了 矛盾 v2=8 v3<8 探究新知 实验 现象 一张纸和一枚硬币同一高度同时由静止释放 同质量的纸团和纸片同一高度同时由静止释放 两张同质量纸片叠放，第三张同质量纸片卷成团，同一高度同时由静止释放 硬币下落快 纸团下落快 纸团下落快 探究新知——动手小实验 (1)物体下落的快慢是否与质量有关？ (2)你认为影响物体下落快慢的可能的因素什么？ 物体下落的快慢与质量无关。 影响落体运动快慢的因素是空气阻力的作用。 探究新知——思考与讨论 探究新知——牛顿管演示轻重不同物体下落快慢 探究新知——牛顿管演示轻重不同物体下落快慢 1.定义：物体只有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只受重力作用；②从静止开始 3.如果实际问题中，空气阻力与其重力相比很小，可以忽略，则物体的下落也可近似看作自由落体运动。 探究新知 【例1】关于自由落体运动的说法，正确的是（　　） A．物体沿竖直方向的运动就是自由落体运动 B．物体初速度为零加速度是g的运动就一定是自由落体运动 C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动是自由落体运动 D．只要是从静止开始下落的运动就是自由落体运动。 探究新知——典例解析 C 探究新知——典例解析 【答案】C 【详解】物体的运动能否看作自由落体应注意两点：一是由静止开始竖直下落；二是物体只受重力。故选C。 (1)从前面的实验中我们看到，自由落体运动是什么性质的运动呢？ (2)它的加速度在下落过程中是否变化呢？ (3)你是否可以大胆的假设加速度不变呢？ 探究新知——思考与讨论 02 PART 02 第二部分 自由落体加速度 探究新知 17 你是否可以利用以下实验器材设计一个实验来研究自由落体运动的规律呢？ 探究新知——思考与讨论 利用打点计时器能够把做自由落体运动的物体的位置和相应的时刻记录下来，根据对匀变速直线运动的研究，测量物体下落的速度，进而研究自由落体运动速度变化的规律，以证实自由落体运动是否是匀加速直线运动，并求出加速度的大小。 (1)实验思路： 探究新知——实验思路与方案 实验思路与方案 实验装置如图所示。打点计时器固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。用手捏住纸带上端，启动打点计时器，松手后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点。改变重物的质量，重复上面的实验。 (2)实验方案： 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 x02= x13= x24= x35= x46= (3)数据记录： 编号 下落时间t/s 计数点间的位移Δx/m 计数点间的时间T/s 1 2 3 4 5 探究新知——实验思路与方案 (4)数据分析：根据测得数据做出v-t图像 探究新知——实验思路与方案 (5)实验结论： ②加速度恒定(约为9.8 m/s2，与物体的质量无关)。 ①自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 探究新知——实验思路与方案 探究新知——实验演示 1.定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同。这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度，通常用g表示。 2.方向：竖直向下 探究新知 你从表中能发现什么规律？ 探究新知 （1）地球上不同地方重力加速度的值大小不一样，赤道处重力加速度g值较小，南北极重力加速度g值较大。 （2）一般取值g=9.8m/s2，有时有特别说明g=10m/s2。 3.重力加速度的不同： 探究新知 探究新知——用手机测自由落体加速度 【例2】伽利略通过提出问题、猜想、验证并合理外推，得出了自由落体运动的规律。在不计空气阻力的情况下，下列说法正确的是（    ） A．重力加速度的方向始终竖直向下 B．在同一地点距地面相同高度由静止释放轻重不同的物体，重的物体先落地 C．纬度越高的地方，重力加速度越小 D．伽利略对斜面倾角为90°的情况也进行了测量并得出结论 探究新知——典例解析 A 探究新知——典例解析 【答案】A 【详解】A．重力加速度的方向为重力方向始终竖直向下，故A正确； B．在同一地点距地面相同高度由静止释放轻重不同的物体，不考虑空气阻力，两物体同时落地，故B错误； C．纬度越高的地方，重力加速度越大，故C错误； D．伽利略是不断增大斜面倾角，通过实验规律，合理外推斜面倾角为90°的情况从而得出结论，故D错误。 故选A。 03 PART 03 第三部分 自由落体运动的公式 探究新知 31 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动公式也适用于自由落体运动。 v0=0 a=g x=h 探究新知 【例3】用照相机拍摄从某砖墙前的高处自由落下的石子，拍摄到石子在空中的照片如图所示。由于石子的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知石子从地面以上的高度下落，每块砖的平均厚度为，则（　　） A．图中径迹长度约为 B．A点离释放点的高度约为 C．曝光时石子的速度约为 D．照相机的曝光时间约为 探究新知——典例解析 C 探究新知——典例解析 【答案】C 【详解】A．由题图可看出径迹长度约为Δx = 2d = 0.12m，故A错误； B．A点离释放点的高度约h = 2.5m－0.06 × 7.6m = 2.044m，故B错误； C．曝光时石子的速度约为 解得 ，故C正确； D．由于AB距离较小，故可以近似将AB段做匀速直线运动， 故时间为 ，故D错误。 故选C。 (1)若给你一把刻度尺，你是否可以测一下你的反应时间呢？两名同学相互配合试试看。 (2)你是否可以用一把测长度的刻度尺改造成一把测“人反应时间的测量尺”呢？ 探究新知——学以致用动手小实验 自由落体运动 定义 自由落体运动 条件 自由落体运动的公式 大小 方向 ①只受重力作用；②从静止开始 物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动 重力加速度 g=9.8m/s2，不同纬度大小不同，两极最大 竖直向下 课堂小结 1．如图，“牛顿管”内的羽毛、金属片由静止开始下落，则（　　） A．管内空气较多时羽毛比金属片下落快 B．管内空气极少时羽毛比金属片下落快 C．管内空气较多时它们下落几乎一样快 D．管内空气极少时它们下落几乎一样快 课堂练习 D 课堂练习 【答案】D 【详解】AB．“牛顿管”内的羽毛、金属片由静止开始下落，管内空气较多时，羽毛受到的空气阻力影响较大，则羽毛的加速度比金属片小，羽毛比金属片下落慢，故AC错误； CD．“牛顿管”内的羽毛、金属片由静止开始下落，管内空气极少时，空气阻力的影响非常小，则羽毛、金属片的加速度几乎等于重力加速度，所以它们下落几乎一样快，故B错误，D正确。 故选D。 2．关于重力加速度的说法中，不正确的是（　　） 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9.8 m/s2 B．在地面上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大 C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同 D．在某地物体自由下落时的重力加速度与静止时的重力加速度大小一样 课堂练习 A 课堂练习 【答案】A 【详解】重力加速度又称之为自由落体加速度，方向总是竖直向下的，在地球表面不同维度、不同高度处略有不同。 A．重力加速度g是矢量量，方向竖直向下，通常计算中g取9.8 m/s2，A错误； B．在地面上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大，B正确； C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，C正确； D．在某地物体自由下落时的重力加速度与静止时的重力加速度大小一样，D正确。 本题选不正确的，故选A。 3．如图所示，某水龙头每间隔时间T滴出一滴水，第1滴水着地时，第4滴水刚滴出，已知重力加速度大小为g，水滴可视为质点，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．水龙头出水口离水平地面的高度为 B．第2、3滴水在空中运动时距离保持不变 C．第1滴水落地时速度大小为3gT D．第1滴水着地时第2滴水离水平地面的高度为 课堂练习 C 课堂练习 【答案】C 【详解】AC．根据题意可知水龙头出水口离水平地面的高度为第1滴水落地时速度大小为故A错误，C正确； B．设第3滴水在空中下落时间为，则第2、3滴水在空中运动时距离为可知第2、3滴水在空中运动时距离逐渐增大，故B错误； D．第1滴水着地时第2滴水下落高度为则第2滴水离水平地面的高度为故D错误。故选C。 4．钢球由静止开始做自由落体运动，不计空气阻力，落地时的速度为，取，则（　　） A．钢球下落的高度是30m B．钢球在前2s内的平均速度是 C．钢球在第2s内增加的速度是 D．钢球在最后1s内下落的高度是15m 课堂练习 B 课堂练习 【答案】B 【详解】A．钢球下落过程所用时间为钢球下落的高度为故A错误； B．钢球在前2s内下落的高度为钢球在前2s内的平均速度为故B正确； C．钢球在第2s内增加的速度为故C错误； D．钢球在最后1s内下落的高度为故D错误。 故选B。 8．为探究某建筑的高度，小明和小亮想到一个办法，在确保安全的情况下，小明将一小铁球从楼顶边缘处自由释放，在地面上的小亮用一架单反照相机正对墙面拍下了小铁球落地前的照片。由于小铁球的运动，它在照片上留下一条模糊的径迹，如图所示。已知照相机的曝光时间是0.02s，每块砖的平均厚度约为，。他们估算出该建筑的高度约为（　　） A．4m B．7m C．10m D．14m 课堂练习 C 课堂练习 【答案】C 【详解】由图可知在曝光时间内，物体下落的高度约为，B点的速度为小石子释放点到B点的高度差约为故选C。 布置作业 1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”； 2.完成分层作业。 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf58.12.100 Lavf59.6.100 Sheet1 编号 下落时间t/s 计数点间位移Δx/m 计数点间时间T/s 计数点的速度v(m/s) 1 0.04 0.04 0.0000 2 0.08 0.04 0.0000 3 0.12 0.04 0.0000 4 0.16 0.04 0.0000 5 0.20 0.04 0.0000 Sheet1 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2 时间 速度 v-t图像 0 0 0 0 0 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.5.7 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.42_sync_fix $$