教科版（2019）必修 第一册 第二章 匀变速直线运动的规律 第5课时 对自由落体运动的研究 课件（共35张PPT）

(共35张PPT)
第一章　运动的描述
第7课时　对自由落体运动的研究
学习目标 重点难点
1.知道物体做自由落体运动的条件．
2．通过实验探究自由落体运动加速度的大小和方向，建立重力加速度的概念．
3．掌握自由落体运动的特点和规律．
4．了解伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思，培养热爱科学、勇于探索、坚持真理的高尚情操． 1.自由落体运动的特点和规律是本节的重点．
2．利用自由落体运动的规律解决落体运动问题是本节的难点．
阅读教材“自由落体运动”部分，并完成以下问题．
1．利用身边的器材，做下面的小实验并认真观察
一、自由落体运动
①将一张纸片和一个金属球同时在同一高度释放，如图甲．
②将纸片揉成团和金属球同时在同一高度释放，如图乙．
③将牛顿管(又叫毛钱管)管内空气几乎全部抽出后，管内放置形状、质量不同的金属片、鸡毛，在管直立过来时，如图丙．
试结合上述观察，讨论下列问题：
(1)纸片和金属球哪个先落地？为什么？
提示：金属球先落地，因为空气阻力对纸片下落快慢的影响比对金属球下落快慢的影响大．
(2)纸团和金属球哪个先落地？为什么？
提示：纸团和金属球几乎同时落地，因为空气阻力对二者下落快慢的影响差别不是很大．
(3)牛顿管内接近真空时，金属片、鸡毛哪一个先落地？为什么？
提示：金属片和鸡毛同时落地，因为二者下落过程中不受空气阻力的影响了．
2．归纳总结
物体下落运动的规律：没有空气阻力时，轻重不同的物体下落快慢都相同，即物体下落的快慢与物体重力的大小无关．
3．自由落体运动
(1)定义：物体只在_______作用下从________开始下落的运动．
重力
静止
0
重
问题一：空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体？
提示：空气阻力的影响可忽略
问题二：如图是著名的比萨斜塔．传说伽利略曾在比萨斜塔上做过实验．伽利略让重的铁球和轻的铁球同时下落，发现两球几乎同时落地，仅仅相差“两指宽”．这是为什么呢？
提示：“几乎同时落地”证明：相同时间内，重的铁球和轻的铁球下落高度几乎相同．“二指宽”的差别是空气阻力造成的．
1．亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的_______决定的．
2．伽利略的研究
(1)归谬：伽利略从____________的论断出发，通过逻辑推理，否定了____________的论断．
(2)猜想：伽利略猜想自由落体运动是一种最简单的变速运动，它的速度应该是__________的．
二、伽利略对自由落体运动的研究
重量
亚里士多德
亚里士多德
均匀变化
(3)数学推理：伽利略通过数学推理得出初速度为零的匀变速直线运动应有__________.
(4)实验结果：
①小球沿斜面滚下的运动是____________运动．
②只要斜面的倾角一定，小球的加速度都是_______的．
③增大斜面的倾角，小球的加速度随斜面倾角的增大而__________．
(5)合理外推：伽利略认为当斜面倾角为________时，小球将自由下落，仍会做____________运动．
x∝t2
匀加速直线
相同
增大
90°
匀变速直线
3．伽利略研究自然规律的科学方法：把实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来．他给出了科学研究过程的基本要素：对现象的一般________→____________→运用逻辑得出推论→通过实验对推论进行________→对假说进行________和________．
观察
提出假设
检验
修正
推广
阅读教材“自由落体加速度”部分，并完成以下问题．
1．通过前面的学习我们知道：在同一地点，不同物体从同一高度做自由落体运动的时间是相同的；改变物体释放的高度，它们做自由落体运动的时间仍然是相同的，但高度越高，所用时间越长．
三、自由落体加速度
(1)不同物体做自由落体的加速度有何关系？
提示：相同
(2)观看教材“一些地区的重力加速度”，此表说明了什么？
提示：地球上不同地方，重力加速度的大小是不同的．
2．自由落体加速度
(1)定义
在同一地点，一切物体自由下落的加速度都_______．这个加速度叫做自由落体加速度，也叫做____________，通常用______表示．
(2)方向：__________．
(3)大小
在地球上不同的地点，g的大小一般是_______的．一般的计算中，可以取g＝__________或g＝__________.
相同
重力加速度
g
竖直向下
不同
9.8 m/s2
10 m/s2
问题一：由以上学习可知，自由落体的运动性质是什么？
提示：自由落体运动是初速度为0，加速度大小为g的匀变速直线运动．
问题二：根据自由落体运动的特点，你能否写出自由落体运动的速度和位移公式？
在忽略空气阻力的情况下，让一轻一重的两块石块从同一高度同时自由下落，则关于两块石块的运动，下列说法正确的是(　　)
A．重的石块落得快，先着地
B．轻的石块落得快，先着地
C．在着地前的任一时刻，两块石块具有相同的速度、相同的位移和相同的加速度
D．两块石块在下落时间内的平均速度重的石块大
[解题探究]
(1)忽略空气阻力的情况下，轻重不同的两石块做的是什么运动？
提示：自由落体运动．
(2)两石块的运动规律相同吗？
提示：相同．
解析：物体做自由落体运动的快慢与物体的质量无关，因两石块下落高度相同，故它们将同时落地，且在着地前的任一时刻，两块石块具有相同的速度、相同的位移和相同的加速度，选项A、B错误，选项C正确；在下落时间内，两石块的位移相同，所用时间相同，由平均速度的定义可判定其平均速度相同，选项D错误．
答案：C
一个物体从h高处自由下落，经过最后196 m所用的时间是4 s．若空气阻力可以不计，求物体下落的总时间t和下落的高度h.
[解题探究]
(1)在一般计算中重力加速度的大小取值是多少？
提示：g＝9.8 m/s2
(2)自由落体运动的基本规律是什么？
答案：7 s　240.1 m
一、对自由落体运动的理解
1．物体做自由落体运动的两个条件
(1)初速度为零；
(2)除重力之外不受其他力的作用．
2．自由落体运动是一种理想化模型
(1)这种模型忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素——重力．实际上，物体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体运动．
(2)当空气阻力远小于重力时，物体由静止开始的下落可看做自由落体运动．如在空气中自由下落的石块可看做自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看做自由落体运动．
3．自由落体运动的实质
自由落体运动是初速度v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动，它只是匀变速直线运动的特例．
二、自由落体运动规律及应用
1．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
结合匀变速直线运动的规律，可得出自由落体运动规律如下表．
2．自由落体加速度g的特点
(1)在地球表面不同纬度处，其数值有所不同．纬度越高的地区，g的值越大，纬度越低的地区，g的值越小．
(2)在地球上同一地区的不同高度处，g的值也有所不同．高度越大，g值就越小，高度越小，g值就越大．
(3)在北纬45°的海平面处g＝9.8 m/s2，通常计算问题，g的值往往认为等于9.8 m/s2，近似计算时，g往往取10 m/s2.
活页作业(七)
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