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 学习目标 知道什么是自由落体运动及自由落体运动的条件(难点) 能通过实验探究的方法了解自由落体运动的性质，并能解决其加速度的大小和方向问题（重点） 能应用自由落体规律解决实际问题（重点） 通过本节课的学习，培养学生合作、分析能力，以及社会责任感 新课导入 物体下落的运动是司空见惯的，例如雨滴下落、雪花纷飞、树叶飘落等，但人类对它的认识却经历了差不多两千年的时间 那么轻重不同的物体哪个下落的更快呢？ 跨时空对话 古希腊最伟大的科学家 ——亚里士多德 轻重不同的物体下落时，重的物体下落得快，轻的物体下落得慢. 伟大的意大利物理学家、天文学家 —— 伽利略 老亚，你这种观点是错误的！任何物体下落快慢都是相同的。 ？ 探究：影响物体下落的快慢的因素 观点： 二千多年前，古希腊哲学家亚里士多德提出：轻重不同的物体下落时，重的物体下落得快，轻的物体下落得慢。他的这一论断符合人们的常识，以至于其后两千年的时间，大家都奉为经典。 亚里士多德 （384年－前322年3月7日），古希腊哲学家，柏拉图的学生、亚历山大大帝的老师。 伽利略·伽利莱（Galileo Galilei，1564年2月15日－1642年1月8日），意大利物理学家、数学家、天文学家及哲学家，科学革命中的重要人物。 观点： 然而在一千五百年多年以后，伽利略对亚里士多德的论断表示了怀疑，他认为重量不同的球在下落时同时落地，下落的速度与重量无关。 探究：影响物体下落的快慢的因素 伽利略的科学生涯不是一帆风顺的，他对天文的观测结果支持了天文学的新学说——日心说，然而日心说与《圣经》相抵触，支持日心说的伽利略和布鲁诺都受到了教会的破害。 其中布鲁诺被判处火刑，而伽利略在1633年被判处了终身监禁，他在牢狱里还坚持研究，1638年出版了《两种科学的对话》，也是这部著作奠定了他近代力学创始人的地位。 而罗马教廷在1992年才承认对伽利略的压制是错误的，并为他“恢复名誉”而此时伽利略已经去世了350年了。 伽利略对自由落体的研究 1.绵延两千年的错误 这个观点正确吗？ 思考：为什么这个错误被延续了两千多年？ 研究方法：观察——思考（直觉） 思考：亚里士多德为什么会有错误的认识呢？ 亚里士多德：物体下落的快慢由它们的重量决定。 生活常识：重的物体往往比轻的物体先落地。 2.逻辑的力量 伽利略对自由落体的研究 V12＞8 V1=8 V2=4 4<V12<8 假设：重的物体下落得快 归谬法 小石头下落速度4， 大石头下落速度8 小石头拖慢了大石头：速度应为4 ~ 8之间 总重量变大：速度更该大，大于8 自然界是简单的，自然界的规律也是简单的，物体下落的速度应该是均匀变化的。 3.猜想与假设 4.实验验证 困难一：速度无法直接测量 突破：间接验证:若v0＝0，且v∝t 必有x∝t2 困难二：落体运动时间太短，无法准确测量 突破：利用斜面 “冲淡”重力，使其加速度减小 伽利略对自由落体的研究 困难1：概念不全 解决方法：建立平均速度、瞬时速度、加速度等概念 困难2：规律定性不明 解决方法：大胆猜想+数学推理 伽利略相信，自然界的规律是简洁明了的，落体一定是最简单的变速运动。速度应该是均匀变化的。 困难3：实验器具落后 解决办法：巧设斜面，冲淡重力。 质量不同的小球沿同一斜面下落，加速度相同 >增大斜面倾角，加速度变大 >倾角很大，接近落体运动 >倾角900，就是自由落体运动 做自由落体运动的物体加速度相同 新课教学早期观点及实验探究 伽利略的探究方法 1、归谬：通过逻辑推理，否定了亚里士多德的论断. 2、猜想：最简单的变速运动，它的速度应该是均匀变化的. 3、推理：利用数学推理得出初速度为零的匀变速直线运动应该有 . 4、实验：通过“理想斜面”实验验证结论. 5、外推：当斜面倾角为900时，小球将自由下落，仍会做匀变速直线运动. 伽利略的研究（实验与逻辑推理的完美结合） （1）逻辑归谬：否定亚里士多德 （2）猜想假说：落体运动的规律相同，是一种简单的变速运动。 如V∝t或V∝X （3）逻辑推理（包括数学演算）：V0=0，则V∝t <=> X∝t2 （4）实验验证（间接）：利用斜面来“冲淡”重力 （5）合理外推：从斜面到竖直的自由落体规律一致 自由落体加速度 实验演示探究 如何探究自由落体的运动性质？ 0 1 2 3 4 5 自由落体运动的运动性质探究 x1=1.64cm x2=2.03cm x3=2.42cm x4=2.81cm △x1= △x2= △x3= 0.39cm 0.39cm 0.39cm 连续相等时间内的位移差相等，则a不变。 实验结论： 自由落体是初速度为零的匀加速直线运动 自由落体的加速度g——重力加速度 小组合作探究重力加速度在地球上的大小分布有什么样的规律？（1min） ②大小：g=9.8m/s2 ③方向：竖直向下 ①纬度越高，g越大， 高度越高，g越小 粗略：g=10m/s2 重力加速度 g 结论 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.物体做自由落体运动的条件是： （1）只受重力； （2）从静止开始下落. 注：若空气阻力远小于重力，可以忽略，则物体的下落也可近似看作自由落体运动。如小石子、小金属块 理想化运动模型 自由落体加速度 g（重力加速度） 1. 定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度。 2. 方向：竖直向下 3. 大小：一般取g=9.8m/s2 【练习1】(多选)如图所示，一个苹果和一片树叶同时从同一高度下落，以下说法中正确的是（　　） A．树叶和苹果下落得一样快，因为二者都做自由落体运动 B．树叶下落得慢，因为树叶受到的空气阻力的影响比苹果的更大些 C．苹果的运动可以近似地视为自由落体运动 D．树叶和苹果落地时的速度大小一定相等 【正确答案】BC 课堂练习 【练习2】用如图所示的方法可以测量人的反应时间。实验时，上方的手捏住直尺的顶端（直尺满刻度25cm处，如图甲），下方的手做捏住直尺的准备（对应直尺刻度0cm处）。当上方的手放开直尺时，下方的手立即捏住直尺（对应直尺刻度如图乙）。下列说法正确的是（取g＝10m/s2）（　　） A．受测人的反应时间约为0.13s B．受测人的反应时间约为0.30s C．下方的手捏住直尺前瞬间直尺的速度大小约为2.0m/s D．下方的手捏住直尺前瞬间直尺的速度大小约为1.5m/s 【正确答案】C 课堂练习 谢谢观看 $$