第二章5自由落体运动6伽利略对自由落体运动的研究.ppt

,深层互动探究,金榜冲关必备,达标对点演练,基础知识研读,5,自由落体运动,6,伽利略对自由落体运动的研究,1,知道自由落体运动的性质、特点，掌握自由落体运动的规律，并能利用规律解决一些实际问题,2,知道自由落体运动的加速度及其方向，知道在地球的不同地方，重力加速度大小不同,3,了解伽利略研究自由落体运动的过程，领悟理想化的科学思维方法，体会科学方法的价值,.,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,(1),物体只受,_,作用,(2),物体的,_,等于零,3,运动性质,：自由落体运动是初速度为零的,_,运动,4,空气中下落,：如果空气阻力的作用,_,，可以,_,，物体从静止下落也可以近似看做自由落体运动,自由落体运动,重力,静止,重力,初速度,匀加速直线,比较小,忽略,1,小鹏摇动苹果树，从同一高度一个苹果和一片树叶同时从静止直接落到地上，苹果先落地，下面说法中正确的是,(,),A,苹果和树叶做的都是自由落体运动,B,苹果和树叶的运动都不能看成自由落体运动,C,苹果的运动可看成自由落体运动，树叶的运动不能看成自,由落体运动,D,假如地球上没有空气，则苹果和树叶会同时落地,解析,空气阻力对树叶影响较大，不能忽略；空气阻力对苹果影响较小，可以忽略，故选项,A,、,B,错误，选项,C,正确；当没有空气阻力时，苹果和树叶都只受重力作用，它们将会同时落地，,D,正确,答案,CD,1,定义,：在同一地点，物体做自由落体运动的加速度都,_,，这个加速度叫自由落体加速度，也叫,_,2,方向,：,_,3,大小,：重力加速度的大小随地理纬度的增加而,_,，在赤,道上,_,，两极处,_,，一般计算中，常取,g,_,或,g,_,自由落体加速度,相同,重力加速度,竖直向下,增大,最小,最大,9.8 m/s,2,10 m/s,2,2.,关于自由落体运动和自由落体加速度，下列说法错误的是,(,),A,重力加速度,g,是标量，只有大小，没有方向，通常,g,取,9.8 m/s,2,B,在地面上的不同地方，,g,的大小不同，但相差不是很大,C,地球上的同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度都相,同,D,自由落体运动的初速度为零,解析,重力加速度,g,是矢量，方向竖直向下，在一般计算中,g,取,9.8 m/s,2,，,A,错误；在地球表面同一地点，重力加速度相同，,C,正确；不同地点重力加速度一般不同，但相差不大，,B,正确；初速度为零是自由落体运动的一个条件，,D,正确,答案,A,1,运动规律,：自由落体运动实质上是初速度,v,0,_,，加速度,a,g,的,_,运动,2,基本公式,：,(1),速度公式,v,_,(3),位移速度关系式,v,2,_,自由落体运动规律,匀加速直线,0,2,gh,gt,3.,某人估测一竖直枯井深度，从井口静止释放一石头并开始计时，经,2 s,听到石头落地声，由此可知井深约为,(,不计声音传播时间，重力加速度,g,取,10 m/s,2,)(,),A,10 m B,20 m C,30 m D,40 m,答案,B,1,伽利略提出了一种新的观点,：重物与轻物下落得,_,2,伽利略的科学猜想与假说,：落体运动速度应该是,_,变化的,3,伽利略的理想斜面实验,让小球从斜面上由静止滚下，测出小球从不同起点滚动的,_,和,_,(1),斜面倾角一定时，小球做,_,运动,(2),改变小球的质量，只要倾角一定，小球加速度都是相同的,伽利略对自由落体运动的研究,一样快,均匀,位移,时间,匀加速直线,(3),增大斜面倾角，小球加速度,_,(4),将斜面倾角外推到,90,时的情况,小球自由下落，认为小球仍会做,_,运动，从而得到了自由落体运动的规律,其核心是把,_,和,_(,包括数学演算,),和谐地结合起来,4,伽利略的科学方法,增大,匀加速直线,实验,逻辑推理,4.17,世纪意大利科学家伽利略在研究自由落体运动的规律时，做了著名的斜面实验，其中应用到的物理思想方法属于,(,),A,等效替代,B,实验归纳,C,理想实验,D,控制变量,解析,伽利略的斜面实验忽略了阻力影响，逐渐增加斜面的倾角，合理外推到斜面变为竖直面，物体自由下落，采用了理想实验的方法,答案,C,(1),自由落体运动是一种理想化的运动模型只有当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体的下落才可以当做自由落体运动来处理,(2),自由落体运动是匀变速直线运动的一个特例,(3),运动图象：自由落体运动的,v,t,图象是一条过原点的倾斜直线，斜率,k,g,.,对自由落体运动及其加速度的理解,1,对自由落体运动的理解,(1),产生原因：由于地球上的物体受到地球的吸引而产生的,(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，随纬度的增加而增大，在赤道处最小，在两极处最大，但差别很小在地面上的同一地方，随高度的增加而减小，在一般的高度内,(,即高度,h,与地球半径相比可忽略时,),，可认为其大小不变,2,对自由落体加速度的理解,A,初速度为零的竖直向下的运动是自由落体运动,B,只在重力作用下的竖直向下的运动是自由落体运动,C,自由落体运动在任意相等的时间内速度变化量相等,D,自由落体运动是初速度为零，加速度为,g,的匀加速直线运动,答案,CD,【,典例,1】,关于自由落体运动，下列说法中正确的是,(,),A,物体竖直向下的运动就是自由落体运动,B,加速度等于重力加速度的运动就是自由落体运动,C,在自由落体运动过程中，质量不同的物体运动规律相同,D,物体做自由落体运动的位移与时间成正比,答案,C,【,跟踪,1】,关于自由落体运动，下列说法正确的是,(,),1,四个基本公式,2,几个常用的比值,(1)1,T,末、,2,T,末、,3,T,末、,、,nT,末瞬时速度之比为,v,1,v,2,v,3,v,n,123,n,自由落体运动规律的扩展,(2)1,T,内、,2,T,内、,3,T,内、,、,nT,内的位移之比为,h,1,h,2,h,3,h,n,149,n,2,(3),第一个,T,内、第二个,T,内、第三个,T,内、,，第,N,个,T,内位移之比,h,h,h,h,N,135(2,N,1),(4),通过连续相等的位移所用的时间之比,【,典例,2】,从离地,500 m,的空中由静止开始自由落下一个小球，,g,取,10 m/s,2,，求：,(1),经过多长时间小球落到地面；,(2),从开始下落的时刻起，小球在第,1 s,内通过的位移大小；,(3),小球落地前最后,1 s,内的位移大小,答案,(1)10 s,(2)5 m,(3)95 m,(1),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，应该用,h,n,h,n,h,n,1,比较简单，有些同学往往误解为,h,n,h,n,.,【,跟踪,2】,质点从静止开始做匀加速直线运动，在第,1,个,2 s,、第,2,个,2 s,和第,5 s,内三段位移大小之比为,(,),A,2,6,5,B,287,C,4,12,9 D,2,2,1,答案,C,1,打点计时器法,(1),利用如图,2,5,、,6,1,所示装置，让物体自由下落打出纸带,自由落体加速度的测量,图,2,5,、,6,1,2,频闪照相法,求出物体在某一时刻的速度，则由,v,v,0,gt,，也可求出,g,.,3,滴水法,如图,2,5,、,6,2,所示，在水龙头正下方放一个盘，让水一滴一滴地滴下，并调节到使第一滴水碰到盘的瞬间，第二滴水正好从水龙头口开始下落用刻度尺测出水龙头口距盘面的高度,h,，再测出每滴水下落的时间,T,，其方法是：当听到某一滴水滴落在盘上的同时，开启秒表开始计时，之后每落下一滴水依次数,1,、,2,、,3,，当,图,2,5,、,6,2,【,典例,3】,在研究物体仅在重力作用下运动的实验中，打点计时器所用电源的频率为,50 Hz,，实验中得到一条点迹清晰的纸带，把一个点记,图,2,5,、,6,3,作,O,，另选连续的,4,个点,A,、,B,、,C,、,D,作为测量点，每两个测量点之间有,4,个实际打出的点，如图,2,5,、,6,3,所示，图中所标数据是各测量点到,O,点的距离,(,单位：,mm),，那么物体做什么运动？加速度为多少？,解析,因为打点周期,T,0.02 s,，所以各测量点之间的时间间隔为,T,5,T,0.1 s.,由纸带数据得,h,OA,49 mm,；,h,AB,147 mm,，,h,BC,245 mm,，,h,CD,343 mm,，即,h,AB,h,OA,h,BC,h,AB,h,CD,h,BC,答案,匀变速直线运动,9.8 m/s,2,根据实验求重力加速度的方法,【,跟踪,3】,如图,2,5,、,6,4,所示，频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置图中是小球自由下落时的频闪照片，频闪仪每隔,0.04 s,闪光一次根据这张频闪照片，你能获取关于自由落体运动的哪些规律性的东西？如果要通过这张照片求自由落体加速度，可以采用哪几种方法？,(,照片中的数字是小球距下落点的距离，单位：,cm),图,2,5,、,6,4,答案,见解析,如图,2,5,、,6,5,所示，,x,1,、,x,2,、,x,3,、,、,x,n,是相邻两个计数点间的距离，,x,是两个连续相等的时间内的位移之差，即,x,1,x,2,x,1,，,x,2,x,3,x,2,，,，,T,是相邻两个计数点间的时间间隔且,T,0.02,n,s(,n,为相邻两个计数点间的间隔数,),用,“,逐差法,”,求加速度,图,2,5,、,6,5,【,典例,4】,某同学用如图,2,5,、,6,6,甲所示的装置测量重力加速度,g,，所用交流电的频率为,50 Hz.,在所选纸带上取某点为,0,计数点，然后每,3,个点取一个计数点，所有测量数据及其标记符号如图,2,5,、,6,6,乙所示,图,2,5,、,6,6,该同学用两种方法处理数据,(,T,为相邻两个计数点的时间间隔,),从数据处理方法看，在,x,1,、,x,2,、,x,3,、,x,4,、,x,5,和,x,6,中，对实验结果起作用的，方法一中有,_,；,方法二中有,_,；,因此，选择方法,_(“,一,”,或,“,二,”,),更合理，这样可以减少实验的,_(“,系统,”,或,“,偶然,”,),误差本实验误差的主要来源有,_(,试举出两条,),法二中,x,1,、,x,2,、,x,3,、,x,4,、,x,5,、,x,6,均起作用因此，选择法二更合理，更易减小偶然误差本题中误差的来源很多，例如，阻力,(,空气阻力，振针的阻力，限位孔的阻力，复写纸的阻力等,),，交流电频率，长度测量，数据处理方法等,答案,x,1,、,x,6,x,1,、,x,2,、,x,3,、,x,4,、,x,5,、,x,6,二偶然阻力,(,空气阻力，振针的阻力，限位孔的阻力，复写纸的阻力等,),，交流电频率，长度测量，数据处理方法等,实验室备有下列器材：,A,长度为,1 m,、最小刻度为毫米的刻度尺；,B.,长度为,1 m,、最小刻度为分米的刻度尺；,C.,秒表；,D.,打点计时器；,E.,低压交流电源,(50 Hz),；,F.,低压直流电源；,G.,天平,(1),为了测量重锤下落的加速度的数值，上述器材中必须有的是,_(,填字母代号,),，实验是通过研究重锤做,_,运动来测量重锤下落的加速度的,(2),把重锤固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器，当重锤自由下落时，打点计时器在纸带上打出一系列的点取连续清晰的,7,个点，用刻度尺测出第,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,各点与第,1,点的距离,d,如下表所示：,【,我来冲关,】,根据这些数据可求出重力加速度的测量值为,_,解析,(1),实验时，必须有的器材是：低压交流电源,(50 Hz),和打点计时器,(,用来打点,),，以及长度为,1 m,、最小刻度为毫米的刻度尺,(,用来测量点迹之间的距离,),(2),我们用逐差法来求重力加速度的测量值：根据表中的数据，可得纸带上相邻两点间的距离依次为,d,1,6.0 cm,，,d,2,12.5 cm,6.0 cm,6.5 cm,，,d,3,19.3 cm,12.5 cm,6.8 cm,，,d,4,26.5 cm,19.3 cm,7.2 cm,，,d,5,34.1 cm,26.5 cm,7.6 cm,，,d,6,42.1 cm,34.1 cm,8.0 cm.,点的次序,1,2,3,4,5,6,7,距离,d,/cm,0,6.0,12.5,19.3,26.5,34.1,42.1,答案,(1)ADE,自由落体,(2)9.72 m/s,2,伽利略的研究方法,(1),归谬法,否定亚里士多德的错误观点,(2),提出假设,自由落体运动是匀变速运动,(3),间接验证,理想斜面实验,(4),数学推理,x,t,2,(5),合理外推,斜面倾角增大到,90,【,状元微博,】,1,用图,2,5,、,6,7,所示的方法可以测出一个人的反应时间，设直尺从开始自由下落，到直尺被受测者抓住，直尺下落的距离为,h,，受测者的反应时间为,t,，则下列说法正确的是,(,),对自由落体运动的认识,图,2,5,、,6,7,答案,C,2,一观察者发现，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面的高度是,(,g,取,10 m/s,2,)(,),A,2 m B,2.5 m C,2.9 m D,3.5 m,答案,D,自由落体运动规律的应用,3,屋檐每隔一定时间滴下一滴水，当第,5,滴正欲滴下时，第,1,滴刚好落到地面，而第,3,滴与第,2,滴分别位于高,1 m,的窗子的上、下沿，如图,2,5,、,6,8,所示，问：,(,g,取,10 m/s,2,),(1),此屋檐离地面多高？,(2),滴水的时间间隔是多少？,解析,法一,(,利用基本规律求解,),设屋檐离地面高为,x,，滴水间隔为,T,.,图,2,5,、,6,8,法二,(,用比例法求解,),(1),由于初速度为零的匀加速直线运动从开始运动起，在连续相等的时间间隔内的位移比为,1357(2,n,1),，据此设相邻两水滴之间的间距从上到下依次是,x,0,3,x,0,5,x,0,7,x,0,.,显然，窗高为,5,x,0,，即,5,x,0,1 m,，得,x,0,0.2 m.,屋檐总高,x,x,0,3,x,0,5,x,0,7,x,0,16,x,0,3.2 m.,答案,(1)3.2 m,(2)0.2 s,(1),将一只空铁皮水桶倒置在水龙头的正下方，可以十分清晰地听到水滴滴到桶底上的声音细心地调整水龙头的阀门或水桶的高度，使得后一个水滴离开水龙头的同时，恰好听到前一个水滴撞击桶底的声音,(2),听到某次响声时开始用秒表计时，并数,“,0”,，以后每听到,1,次响声就顺次加,1,，数到,“,100”,时停止计时,(3),用尺子量出水龙头滴水处到桶底的高度,如果停止计时的时候，秒表上的读数是,50 s,，水龙头滴水处到桶底的高度为,122.5 cm,，请你根据以上实验及其数据，计算当地重力加速度的值,测定重力加速度,4,用,“,滴水法,”,可以测量重力加速度,g,，具体操作方法是：,答案,9.8 m/s,2,章 末 放 送,