1.7 对自由落体运动的研究(共35张PPT)

(共35张PPT)
第七节
对自由落体运动的研究
课标定位：
应用：运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题．
理解：
1.探究自由落体运动的规律和测定自由落体运动的加速度．
2．领会伽利略的科学思维方法．
认识：
1.自由落体运动及其条件．
2．伽利略探究自由落体运动的历史．
第七节
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
课标定位
课前自主学案
一、自由落体运动
1．定义：物体只在______作用下从______开始下落的运动．
2．物体做自由落体运动的条件
重力
静止
图1－7－1
二、伽利略对自由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_______决定的，越重的物体下落得_______．
2．伽利略的推理
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________”的说法．
重量
越快
下落快
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______的过程，速度与时间成_____，
即______，又从假设出发寻出物体下落的距离与时间的平方成_______，即h∝t2.
增大
正比
v∝t
正比
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_________，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___________，并从假设得出，自由落体运动是初速度为___、加速度恒定的_______直线运动．
正比
重力加速度
零
匀加速
三、自由落体加速度
1．大小：随地理纬度的增加而_____，一般计算中常取g＝_____ m/s2或g＝_____ m/s2.
2．方向：竖直向下．
增大
9.8
10
思考感悟
1971年7月26号发射的阿波罗 15号飞船首次把一辆月球车送上月球，美国宇航员斯科特驾驶月球车行驶28公里，并做了一个落体实验：在月球上的同一高度同时释放羽毛和铁锤，是否会出现铁锤比羽毛提前落到月球表面的现象？
提示：不会．由于月球表面没有空气，所以宇航员将羽毛与铁锤自由释放后，它们只受重力作用，有相同的下落加速度，它们均同时做自由落体运动，故应同时落到月球表面上．
核心要点突破
一、正确理解自由落体运动
1．物体做自由落体运动的条件
(1)初速度为零；
(2)除重力之外不受其他力的作用．
2．是一种理想化的运动模型．在实际中物体下落时由于受空气阻力的作用，物体并不是做自由落体运动，当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体的下落可以当做自由落体运动来处理．
3．自由落体运动的实质：自由落体运动的实质是初速度为零，加速度a＝g的匀加速直线运动，它是匀变速直线运动的一个特例．
4．自由落体加速度——重力加速度
(1)产生原因：由于地球上的物体受到地球的吸引力而产生的．
(2)大小：与地球上的位置及距地面的高度有关，在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，在赤道处重力加速度最小，在两极处重力加速度最大，但差别很小．在地面上的同一地点，随高度的增加，重力加速度减小，在一般的高度内，可认为重力加速度的大小不变．在一般的计算中，可以取g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2.
(3)方向：竖直向下．由于地球是一个球体，所以各处的重力加速度的方向是不同的．
5．运动图像：自由落体运动的v－t图像是一条过原点的倾斜直线，斜率k＝g.k在数值上等于重力加速度的大小．
特别提醒：重力加速度的方向为竖直向下，而非垂直地面向下，它的方向可以用重垂线来确定．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1.关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　)
A．物体竖直向下的运动一定是自由落体运动
B．自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动
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．当空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，物体自由下落可视为自由落体运动
解析：选BCD.自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，它是一种初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略不计，物体的自由下落也可以看做自由落体运动，所以B、C、D选项正确，A选项不正确．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2.甲、乙两球从同一高度处相隔1 s先后自由下落，则在下落过程中(　　)
A．两球速度差越来越小　　　
B．两球速度差越来越大
C．两球距离始终不变
D．两球距离越来越大
三、测量重力加速度的方法
图1－7－2
2．频闪照相法
频闪照相机可以间隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置，根据Δx是否为恒量，可判断自由落体运动是否为匀变速直线运动．并且可以根据匀变速运动的推论Δx＝gT2求出重力加速度g＝ .也可以根据 ＝ ＝ ，求出物体在某一时刻的速度，则由v＝v0＋gt，也可求出重力加速度g.
图1－7－3
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3.一观察者发现，每隔一定时间有一个水滴自8 m高处的屋檐落下，而且当看到第五滴水刚要离开屋檐时，第一滴水正好落到地面，那么这时第二滴水离地的高度是(g＝10 m/s2)(　　)
A．2 m B．2.5 m
C．2.9 m D．3.5 m
课堂互动讲练
对自由落体运动的理解
一个物体从H高处自由下落，经过最后200 m所用的时间为4 s，g＝10 m/s2，空气阻力忽略不计，求物体下落的总时间T与高度H.
例1
【思路点拨】　物体做自由落体运动，最后4 s内的位移等于总高度H减去最后4 s前下落的高度．
【答案】　7 s　245 m
变式训练1　科学研究发现：在月球表面没有空气，重力加速度约为地球表面处重力加速度的1/6.若宇航员登上月球后，在空中同一高度处同时由静止释放羽毛和铅球，忽略地球和其他星球对它们的影响，以下说法中正确的是(　　)
A．羽毛将加速上升，铅球将加速下落
B．羽毛和铅球都将下落，且同时落到月球表面
C．羽毛和铅球都将下落，但铅球先落到月球表面
D．羽毛和铅球都将下落，且落到月球表面的速度相同
自由落体规律的应用
从离地500 m的空中自由落下一个小球，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，求：
(1)经过多长时间落到地面；
(2)从开始落下的时刻起，在第1 s内的位移、最后1 s内的位移；
(3)落下一半时间的位移．
例2
【思路点拨】　解答本题时应把握以下两点：
(1)自由落体下落的时间由高度决定．
(2)最后一秒内的位移等于总高度减去最后一秒之前下降的总高度．
【自主解答】　由h＝500 m和自由落体加速度，根据位移公式可直接算出落地时间．根据运动时间，可算出第1 s内的位移和落下一半时间的位移．最后1 s内的位移是下落总位移和前(n－1) s下落位移之差．
【答案】　
(1)10 s　(2)5 m　95 m　(3)125 m
【方法总结】　
(1)自由落体运动是一种初速度为零、加速度为g的匀变速直线运动，在分析自由落体运动时，要注意灵活运用匀变速直线运动的有关规律和推论．
(2)求解第n秒内的位移时，应为Δxn＝xn－xn－1，有些同学往往误解为Δxn＝xn.
变式训练2　一个物体从80米高的地方自由下落(忽略空气阻力)，则求物体接触地面前一瞬间的速度？最后一秒内的位移？(g取10 m/s2)
答案：40 m/s　35 m