2.1探究自由落体运动 课件 (3)66张PPT

课件66张PPT。1.试和同学交流由亚里士多德观点得两个相悖的结论,这两个结论是怎样的?亚里士多德的观点是正确的还是错误的?提示：两个相悖的结论
(1)①如果把石块和树叶捆在一起,则其所受重力一定比其中任何一物体大,其下落速度也比其中任一物体的下落速度大.②如果把石块和树叶捆在一起,独自下落较慢的树叶会拖慢独自下落较快的石块,最终其下落速度比石块的下落速度慢.
(2)由这两个相互矛盾的结论得出亚里士多德的观点是错误的.2.从同一高度处将一张纸和一个由同样的纸揉成的纸团,一起由静止释放,谁下落得快?为什么?
提示:纸团下落得快,因为纸团受到的空气阻力影响比纸片小.3.一枚硬币和一枚表面贴有小纸片的硬币从同一高度由静止释放,谁下落快?空气阻力对它们的影响如何？
提示：下落一样快.空气阻力对两枚硬币的影响相同.4.牛顿管实验说明了什么问题?
提示：牛顿管实验说明了在有空气的环境里,不同的物体下落的快慢不同,但在没有空气的环境里,所有物体下落时快慢完全相同.如何认识伽利略的科学方法
(1)伽利略第一次把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来，打开了近代科学的大门.伽利略把自己的科学方法付诸应用，成功地解决了自由落体的运动性质问题，其中有观察、有猜想、有实验、有逻辑推理(包括数学推演).他的方法为后人所采用，创造了科学的奇迹.(2)伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究物理规律的科学方法——抽象思维、数学推导和科学实验相结合，这种方法有力地推进了人类科学认识的发展，近代科学研究的大门从此打开.落体运动的思考
1.亚里士多德的观点
2.伽利略的观点典例1 如图所示，在牛顿管实验中,
有空气的和抽掉空气的两根管中的钱
币和羽毛下落情况不同,这个实验说
明的道理是( )A.真空中的羽毛比有空气的管中的羽毛受到的重力大
B.羽毛比钱币下落慢的原因是羽毛受到空气阻力作用,钱币不受空气阻力作用
C.羽毛比钱币下落慢的原因是羽毛的体积比钱币大
D.所有物体如果不受空气阻力,只在重力作用下,在同一地方由静止释放,下落的快慢均一样解答此题应把握以下三点:
(1)羽毛(或钱币)在空气中和真空中所受重力相同.
(2)羽毛和钱币在空气中均受到空气阻力作用.
(3)在有空气的管中羽毛和钱币受到空气阻力的影响不同,故下落快慢不同.【规范解答】选D.无论在真空管还是空气管中羽毛受到的重力是不变的,A错;羽毛和钱币在空气管中下落时,都要受到空气阻力,B错；但羽毛由于本身重力较小,受到的空气阻力对其下落的影响程度较大,故C错；根据在真空管中的实验可知D项正确. 【变式备选】宇航员在表面没有空气的月球上从同一高度同时由静止释放一块石块和一片纸片，下列说法正确的是( )
A.石块落地用时少 B.纸片落地用时少
C.石块与纸片同时落地 D.无法比较
【解析】选C.月球表面没有空气，在月球上释放物体，物体只受月球对物体的重力作用，不受阻力作用，所以石块和纸片同时落地.1.物体做自由落体运动的条件是什么?
提示：(1)物体只受重力、不受阻力或所受阻力可以忽略不计.(2)必须由静止下落(即初速度v0=0)2.一张展开的纸片在空气中从静止开始下落能否被看做是自由落体运动?尝试设计能使纸片做自由落体运动的方法.
提示：纸片张开下落时受空气阻力影响太大,故不能看成自由落体运动;可以把纸片揉成一小团,下落时所受空气阻力比重力小得多,可以忽略空气阻力的影响,所以可以看成自由落体运动.3.思考:记录物体自由落体运动轨迹的方法有哪几种?
提示：记录物体自由落体运动轨迹的方法有纸带法和频闪照相法. 【知识归纳】
1.自由落体运动是一种理想化的运动模型，在空中下落的物体不一定做自由落体运动.
2.物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关,物体在空气中下落的快慢不同不一定是空气阻力作用的结果.自由落体运动的条件
(1)物体做自由落体运动的条件是只受重力和初速度为零.
(2)实际上在空中下落的任何物体，均受到空气阻力的作用，因此任何物体在空中下落时都不是严格的自由落体运动，所以自由落体运动是一种理想化的模型.
(3)当物体在不太高处由静止下落，且所受的空气阻力与物体的重力相比可以忽略时，就可以把物体的下落看成是自由落体运动.典例2 (双选)对于从苹果树上同一高度同时落下的苹果和树叶,下列说法正确的是( )
A.苹果和树叶都可以看成做自由落体运动
B.苹果可以近似地看成做自由落体运动,树叶不能看成做自由落体运动
C.苹果和树叶都不能看成做自由落体运动
D.假如地球上没有空气,则苹果和树叶将同时落地解答此题可按以下思路分析
(1)根据物体做自由落体运动的两个条件判断物体是否做自由落体运动.
(2)不同物体做自由落体运动的运动情况完全相同.【规范解答】选B、D.苹果和树叶都从静止开始下落.下落过程中都受到重力和空气阻力的作用,空气阻力对苹果的影响很小,可忽略空气阻力的影响,故苹果可以近似地看成做自由落体运动,空气阻力对树叶的影响大,故树叶的运动不能看成自由落体运动,故B正确,A、C错误;假如地球上没有空气,苹果和树叶都做自由落体运动,苹果和树叶的运动情况相同,故苹果和树叶将同时落地,D正确. 【变式备选】大气层是我们地球生命赖以生存的屏障，每天都有很多小陨石落入地球大气层中，但当它们进入大气层后，由于空气的摩擦生热，绝大部分小陨石还没有到达地面便已经被烧毁.现在人类向天空发射的飞行器、卫星等，当超过一定使用年限后，也让它们进入大气层烧毁，那么小陨石等进入大气层后的运动是自由落体运动吗?
【解析】因为自由落体运动的条件之一是只受重力作用，而小陨石等进入大气层后的运动速度很大，受空气阻力很大，故不能看做自由落体运动.典例3 (双选)如图为利用打点计时器
记录自由落体运动的过程得到的一条纸
带，其中O为静止点，用s1、s2、s3…表
示各点到O点的距离.由图可知,下列结
论正确的是( )A.重物的速度没有变化
B.位移随时间均匀增加
C.在误差范围内(s2-s1)-s1=(s3-s2)-(s2-s1)=(s4-s3)-(s3-s2)=(s5-s4)-(s4-s3)
D.在误差范围内s2=22s1，s3=32s1，s4=42s1，s5=52s1，即sn∝n2s1(n=1,2,3…) 【思路点拨】
求解此题时可按以下思路分析:
(1)从纸带上求得打点计时器打出的相邻点间的距离.判断重物位移的变化情况.
(2)将纸带上的数据代入sn∝n2s1，判断sn∝n2s1的正确性.【规范解答】选C、D.由纸带上的数据可得s2-s1=
5.8 mm;s3-s2=9.6 mm;s4-s3=13.4 mm;s5-s4=17.3 mm.重
物在相等时间内的位移越来越大,重物做加速运动,位移
随时间增加得越来越多,故A、B错误.(s2-s1)-s1=
3.9 mm;(s3-s2)-(s2-s1)=3.8 mm;(s4-s3)-(s3-s2)=
3.8 mm;(s5-s4)-(s4-s3)=3.9 mm,在误差允许范围内相
等，故C正确，22s1=7.6 mm s2;32s1=17.1 mm
s3,42s1=30.4 mm s4;52s1=47.5 mm s5，即sn∝n2s1，
D项正确. 1.根据亚里士多德的理论( )
A.质量越大的物体在空中下落得越快
B.质量越小的物体在空中下落得越快
C.不论物体质量大小，在空中下落得一样快
D.物体从空中下落的快慢与质量无关
【解析】选A.亚里士多德的观点是重的物体比轻的物体下落得快，即物体越重，下落得越快.故A正确.2.一个铁钉和一团棉花同时从同一高处下落，总是铁钉先落地，这是因为( )
A.铁钉比棉花团重
B.棉花团受到的空气阻力比铁钉受到的空气阻力大得多
C.铁钉不受空气阻力
D.铁钉的密度比棉花团的大
【解析】选B.铁钉和棉花团在空气中下落，棉花团所受空气阻力比铁钉受空气阻力大得多，因此，铁钉总是先落地，故B正确.3.甲、乙两物体的质量之比为1∶4，不考虑空气的阻力作用，它们在同一高度处同时下落，则下面说法正确的是
( )
A.甲比乙先着地 B.乙比甲先着地
C.甲和乙同时落地 D.甲比乙的加速度大
【解析】选C.不考虑空气阻力作用时，物体下落过程中的运动情况与物体所受重力无关，即与物体的质量无关，故甲、乙两物体同时开始下落，同时着地，加速度相同，故C正确.4.(双选)下列运动可视为自由落体运动的是( )
A.一团棉花在月球表面自由下落
B.一个小钢球在月球表面自由下落
C.一张纸片在地球表面自由下落
D.一片树叶在地球表面自由下落【解析】选A、B.月球表面是真空，在月球上棉花、钢球只受重力作用，而地球表面有空气，纸片、树叶受到的空气阻力较大，所以只有选项A、B是自由落体运动.5.同一地点的两个物体从同一高度同时开始做自由落体运动,那么( )
A.密度大的物体先到达地面 B.体积大的物体先到达地面
C.质量大的物体先到达地面 D.两个物体同时到达地面
【解析】选D.从同一地点、同一高度同时开始做自由落体运动的两个物体,运动情况完全相同,故两个物体同时到达地面,与物体的密度、体积、质量均无关,选项A、B、C错误,D正确.6.踢毽子是我国民间的一项体育游戏，
被人们誉为“生命的蝴蝶”.近年来，
踢毽子成为全民健身的活动之一.毽子
由羽毛和铜钱组成，在下落时总是铜
钱在下羽毛在上，如图所示，对此分
析正确的是( )A.铜钱重，所以总是铜钱在下羽毛在上
B.如果没有空气阻力，也总是出现铜钱在下羽毛在上的现象
C.因为空气阻力的存在，所以总是铜钱在下羽毛在上
D.毽子的自由下落是自由落体运动【解析】选C.羽毛受到的空气阻力与自身重力相差不多，对运动的影响很大，而羽毛又和铜钱具有相同的运动情况，故羽毛要受铜钱较大的拖动作用，即羽毛的运动主要是靠铜钱的带动，所以毽子下落时总是铜钱在下面拉着羽毛.铜钱重不是根本原因A错，C对；如没有空气阻力，铜钱和羽毛的相对位置是随机的，B错；由上述分析可知空气阻力不能忽略，毽子不是做自由落体运动，故D错. 一、选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分)
1.(双选)下列运动可看做是自由落体运动的是( )
A.从行驶的火车车顶部下落水滴的运动(以地面为参考系)
B.打开降落伞的跳伞运动员在空中下落的运动
C.在真空中由静止下落的纸片
D.在月球上由静止释放的小球【解析】选C、D.若以地为参考系，水滴在下落时随火车一起向前运动，具有水平方向的初速度.即初状态不是静止的，不是自由落体运动，A错.由于降落伞的表面积比较大，受空气阻力较大，与重力相比不能忽略，所以跳伞运动员的下落运动不能视为自由落体运动，B错.在真空中由静止下落的纸片，尽管重力小，但不受空气阻力，仍做自由落体运动，在月球上由静止释放的小球，尽管所受重力比地球小，但仍然只受重力，做自由落体运动，C、D正确.2.一位同学在探究影响落体运动的因素时，设计了如下四个实验：
实验(1)：让一张纸片和一枚硬币同时从同一高度落下
实验(2)：让两张相同纸片，一张揉成纸团，一张摊开，同时从同一高度落下
实验(3)：让小纸团与硬币同时从同一高度落下
实验(4)：在抽成真空的玻璃管中，让小纸片、小纸团、小硬币同时从同一高度落下
对上述四个试验，下列说法正确的是( )A.(1)中纸片与硬币同时落地 B.(2)中两者同时落地
C.(3)中硬币先着地 D.(4)中三者同时落地
【解析】选D.(1)中硬币先落地，A错误.(2)中纸团先落地，B错误.(3)中小纸团与硬币同时落地，C错误.(4)中没有空气阻力，小纸片、小纸团、小硬币只受重力作用，同时落地，D正确.3.19世纪末，意大利比萨大学的年轻学者伽利略通过逻辑推理的方法，使亚里士多德统治人们2000多年的理论陷入困难，伽利略的猜想是( )
A．重的物体下落得快
B．轻的物体下落得快
C．轻、重两物体下落得一样快
D．以上都不是【解析】选C.伽利略对落体现象进行研究后，得出一个与亚里士多德不同的结论，物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关，即轻、重两物体下落得一样快.故选项C正确,A、B、D错误.4.(双选)在忽略空气阻力的情况下，让石块和木块从同一高度同时从静止开始下落，下列说法中正确的是( )
A.重的石块先着地
B.轻的木块先着地
C.在着地前的任一时刻，二者具有相同的速度，相同的位移
D.二者在下落这段时间内的平均速度相等【解析】选C、D.在忽略空气阻力的情况下，物体做自由落体运动，快慢程度与质量无关，运动情况是一样的，所以A、B错,C、D对.5.将甲、乙两质量相同的物体从同一高度由静止释放，空气阻力不能忽略，则( )
A.甲一定先落地 B.乙一定先落地
C.甲可能先落地 D.一定同时落地
【解析】选C.因为两者所受的空气阻力的影响程度不确定，所以不能确定落地的先后顺序，所以C正确.6.在探究重物做自由落体运动的实验中,下列说法正确的是
( )
A.电火花计时器所用交流电的电压在10 V以下
B.开始释放重物时,让其靠近打点计时器,没有意义
C.实验时应先放开纸带,再打开电源
D.纸带上记录了重物下落的时间和位移【解析】选D.电火花计时器所用交流电压为220 V,故A错；为充分利用纸带打点,开始时重物应靠近打点计时器,B项错误;实验时应先接通电源再释放纸带,C错误；纸带上记录了重物下落的时间及位移,D项正确. 【规律方法】探究重物做自由落体运动实验应注意的问题
1.安装实验装置时一定使打点计时器的两限位孔在同一竖直线上.
2.由于纸带上记录的点是重物由静止开始运动的,实验时应先接通电源,再放开纸带.
3.开始释放纸带时,应使重物靠近打点计时器.
4.选择一条理想的纸带,是指纸带上的点迹清晰.
5.不要分段测量各段位移,应尽可能地一次测量完毕.读数时应估读到毫米的下一位.二、非选择题(本题共2小题，共20分，要有必要的文字叙
述)
7.(10分)伽利略的自由落体实验和加速度实验均被选为最
完美的实验.在加速度实验中，伽利略将光滑的直木板槽倾
斜固定，让铜球从木槽顶端沿斜面滑下，并用水钟测量铜
球每次下滑的时间，研究铜球的运动位移与时间的关系，
亚里士多德曾预言铜球的运动速度是均匀不变的，伽利略却证明铜球的运动位移与时间的平方成正比.请将亚里士多德的预言和伽利略的结论分别用公式表示(其中位移用s，速度用v，加速度用a，时间用t表示)，亚里士多德的预言：______，伽利略的结论：______.伽利略的两个实验之所以成功，主要原因是在自由落体的实验中，忽略了空气阻力，抓住了重力这一要素，在加速度实验中，伽利略选用光滑直木板槽和铜球进行实验研究铜球运动，是为了减少铜球运动的____，同时抓住____这一要素. 【解析】亚里士多德曾预言铜球的运动速度是不变的，
即铜球做匀速直线运动.则其关系式为s=vt；伽利略证明
铜球运动的位移与时间的平方成正比，即铜球做初速度
为零的匀加速直线运动，其关系式为s= at2.
伽利略选用光滑直木板槽和铜球进行实验，目的是为了减
少铜球运动时所受的阻力，同时抓住小球受重力这一要素.
答案：s=vt s= at2 阻力 小球受重力8.(挑战能力)(10分)1961年，美国《科学》杂志刊登了根据伽利略当年描述的实验装置所进行的一项重复性斜面实验.该实验的斜面倾角为3.73°，使用水钟测量时间，其结果见表：根据上面的数据，你能验证伽利略当年的研究是否正确吗？【解析】分别求出s与t2的对应关系，看看在误差范围内是否成正比对应关系.s与t2关系如表所示：由表中数据可以看出伽利略的研究是正确的.
答案：见解析