高中物理第一册（人教大纲版） 第二章 直线运动 8、自由落体运动(备课资料)

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备课资料
一、研究自由落体运动的频闪照片
课本P37图2—25是自由落体（小球）的频闪照相的照片，闪光频率为20 Hz.照片表明了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.关于这幅照片，应要求学生理解以下几点：
1.这不是许多小球，而是表明一个自由下落的小球在经过相等的时间间隔（T= s）时的位置.
2.读数时应使用闪光照片中的标尺而不是在照片上用毫米刻度尺来测量.
3.从相等的时间间隔来看，小球下落的位移越来越大，表明小球的速度越来越大，即小球是做加速运动.
4.照片上小球最初几个位置较密集时，可选择某一个间距较大的位置的作为位置1开始读数.小球的位置都取小球球心，读出相邻两位置间的距离s1、s2、s3…，再算出相邻的相等时间内的距离之差：Δs1=s2-s1,Δs2=s3-s2,Δs3=s4-s3….学生通过定量计算：发现Δs基本相等.因此可证明自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.
5.根据Δs=aT2得a=就可以计算出自由落体运动的加速度（即重力加速度g)的数值.
二、竖直上抛运动
1.定义：物体以初速度v0竖直向上抛出，不计空气阻力，抛出后物体只受重力.
2.性质：初速度为v0，加速度为a=-g的匀变速直线运动.（通常取v0（v0≠0)方向为正方向）
3.基本规律：
速度公式：vt=v0-gt
位移公式：s=v0t-gt2
速度、位移关系：vt2-v02=2gh
4.基本特点：
（1）上升到最高点的速度vt=0，所用时间t=v0/g.
(2)上升过程和下落过程具有对称性.从抛出点上升到最高点所用的时间和从最高点落回抛出点所时间相等.因此从抛出到落回原抛出点的总时间为2v0/g.
(3)根据对称性，落回抛出点的速度与抛出时的速度大小相等，方向相反.
（4）上升的最大高度H=v02/2g
5.处理方法
A.分段法
上升过程：v0≠0,a=-g,vt=0，物体做匀减速运动.
下落过程：自由落体运动
B.整体法
全过程做初速度为v0(v0≠0)，加速度为-g的匀变速直线运动.注意有关物理量的矢量性，习惯上取v0方向为正方向.若vt＞0时，物体正在上升；vt＜0时，物体正在下降；h为正时，物体在抛出点的上方，h为负时，物体在抛出点的下方.
三、课外活动设计
用滴水法测重力加速度
实验原理是根据自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动，水滴下落的距离H跟运动时间t的平方成正比，即h=gt2，变形得：g=
因此只要测出水滴下落的距离和下落的时间，便可测得重力加速度.
实验中的水滴下落时间较难测定，可用一盘子倒放在水槽中，由于盘子下面水槽间有一空腔，使得水滴滴在盘子上的声音比较清脆，让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里，调整水龙头和盘子的距离（约为0.5 m左右），让前一滴水滴到盘子上，听到声音时后一滴恰好离开水龙头，测出n次听到水击盘声
的总时间t，则每个水滴下落的时间Δt=.(忽略声音传播时间)
实验中的水滴下落距离h用米尺即可测量.
则重力加速度的计算式：g=
说明：用这一方法测定的重力加速度的数值是近似的.
四、研究性问题
1.大气层是我们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烧毁.现在人类向天空发射的飞行器、卫星等超过一定的使用年限后，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否是自由落体运动？
2.重力加速度随高度的增加而减小.假若没有大气层，一颗小陨石以初速度为零向地面落下，它的运动是自由落体运动吗？
3.一杂技演员用一只手把四只球依次向上抛出，为使节目能持续表演下去，该演员必须让回到手中的小球隔一个相等的时间再向上抛出.假如抛出每一个球上升的最大高度都是1.25 m,那么球在手中应停留多久？（演员抛球同时接球）
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