高中物理 自由落体运动、6伽利略对自由落体运动的研究课件 新人教版必修1.ppt

n知识与技能n1了解自由落体运动的条件、特点n2知道自由落体运动实质是v00，ag的匀加速直线运动n3掌握自由落体运动规律并能灵活应用规律来解决实际问题n过程与方法n1通过实验，体验物体的质量、大小在下落过程中对运动的影响n2体会如何在物理研究中进行合理地抽象n情感、态度与价值观n1提高观察与推理的能力，养成观察与思考的习惯n2尝试用多种方法测量自由落体加速度，体验科学规律的探究过程n3培养参与科技活动的热情，敢于探究自由落体运动与日常生活的联系n生活中常见到物体从高处下落树叶从树上飘落下来，雨滴从屋檐上落下来这类物体下落的运动就是落体运动物体下落的过程有没有一定的规律可循呢？n(3)运动特点：初速度为零，加速度为重力加速度g的匀加速直线运动n特别提醒：n满足自由落体运动的条件有两个：只受重力作用和从静止开始下落n1定义：重力加速度又叫自由落体加速度，通常用g来表示n2重力加速度的方向总是竖直向下n3在同一地点，一切物体的重力加速度都相同n4在不同地理位置处的重力加速度一般不同，赤道上物体的重力加速度最小；南(北)极处重力加速度最大；物体所处地理位置的纬度越大，重力加速度越大n5一般的计算中，可以取g9.8m/s2，或g10m/s2.n特别提醒：n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n特别提醒：n应用自由落体运动的推论和几个比例来解题有时会使问题变得更为快捷、简单n1绵延千年的错误：公元前4世纪的希腊哲学家亚里士多德提出：物体下落的快慢是由物体的重量决定的，物体越重，下落得越快亚里士多德的论断影响深远，在其后两千多年的时间里，人们一直信奉他的学说n2逻辑的力量：n16世纪末，意大利比萨大学的青年学者伽利略，对亚里士多德的论断表示了怀疑，他在1638年出版的两种新科学的对话一书中对此做出了评论n伽利略以大石头和小石头为例，用“归谬法”否定了亚里士多德的“重物下落快，轻物下落慢”的论断n伽利略的观点：重物与轻物应该下落得同样快n1伽利略的研究方法n(1)运用“归谬法”否定了亚里士多德关于重的物体下落快、轻的物体下落慢的论断；n(2)提出自由落体运动是一种最简单的变速运动匀变速直线运动的假说；n(3)由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运动，伽利略采用了间接验证的方法n2伽利略的科学方法n对现象一般观察提出猜想运用逻辑推理实验对推理验证对猜想进行修正(补充)推广应用n这种方法到现在仍然一直是物理学乃至整个自然科学最基本的研究方法，它不但标志着物理学的真正开端，也有力地推进了人类科学认识的发展伽利略将实验与逻辑思维相联系进行科学研究的思想，开辟了一条科学研究之路n例1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太空发射的飞行器、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？n答案：不是n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n规律总结：判断一个运动是否为自由落体运动的步骤n(1)选取研究对象，以下落过程为研究过程n(2)分析是否有空气阻力以及空气阻力的影响能否忽略n(3)若运动可视为v00只受重力作用的运动，则该物体的下落过程为自由落体运动n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 n()nA羽毛将加速上升，铅球将加速下落nB羽毛和铅球都将下落，且同时落到月球表面nC羽毛和铅球都将下落，但铅球先落到月球表面nD羽毛和铅球都将下落，且落到月球表面的速度相同n答案：BDn解析：羽毛和铅球在月球表面时只受重力，故它们均做自由落体运动，它们同时落地，落地时的速度为v，选项A、C错，B、D对n例2关于重力加速度的说法中，不正确的是()nA重力加速度g是标量，只有大小没有方向，通常计算中g取9.8m/s2nB在地面上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大nC在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同nD在地球上的同一地方，离地面高度越大重力加速度g越小n答案：An解析：首先，重力加速度是矢量，方向竖直向下，与重力的方向相同在地球表面，不同的地方，g的大小略有不同，但都在9.8m/s2左右，所以A不正确，B正确；在地球表面同一地点，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐变小，所以C、D正确n规律总结：在地球的不同地方，g值不同：g值随纬度的升高而增大，因此处理这类问题时需注意物体的位置是否变动n变式训练2关于重力加速度下面四种说法正确的是n()nA重力加速度表示自由下落的物体运动的快慢nB重力加速度表示自由下落的物体运动速度变化的大小nC重力加速度表示自由下落的物体运动速度变化的快慢nD轻重不同的物体的重力加速度不同n答案：Cn解析：加速度表示物体运动速度变化的快慢，因此重力加速度表示自由下落物体运动速度变化的快慢，选项C正确表示物体运动的快慢是速度，而不是加速度，所以A错误速度变化的大小与时间之比才是加速度，所以B错误同一地点所有物体的自由下落加速度都相等，所以D错误n例3一条铁链AB长0.49m，系于A端使它竖直下垂然后让它自由落下，求整条链条通过悬点下方2.45m处小孔O时所需的时间n答案：7.5102sn规律总结：应用自由落体运动规律解题的步骤n(1)确定研究对象，选定研究过程，明确物体做自由落体运动n(2)将v00、ag代入到匀变速直线运动的基本公式及推论中，得到对应于自由落体运动的相关形式n(3)取竖直向下为正方向，把各已知量代入所选的方程中求解n变式训练3自由下落的物体，在落地前的最后1s内下落了25m，问此物体是从离地面多高的地方开始下落的？(g取10m/s2)n答案：45mn例4物理学家于2002年9月评出十个最“美”的物理实验这种“美”是一种经验概念：最简单的仪器和设备，最根本、最单纯的科学结论其实，科学美蕴藏于各科的实验之中，有待于我们在学习过程中不断地感悟和发现n伽利略的自由落体实验和加速度实验均被评为最“美”的实验n在加速度实验中，伽利略将光滑直木板槽倾斜固定，让铜球从木槽顶端沿斜面由静止滑下，并用水钟测量铜球每次下滑的时间，研究铜球运动的路程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，而伽利略却证明铜球运动的路程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(其中路程用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：_.n伽利略的两个实验之所以成功，主要原因是在自由落体实验中，忽略了空气阻力，抓住了重力这一主要因素在加速度实验中，伽利略选用光滑直木板槽和铜球进行实验研究，目的是为了减小铜球运动过程中的_，同时抓住_这一主要因素n变式训练41961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倾角为3.73，使用水钟测量时间，其结果见下表：x(以英尺为单位)t(以毫升水为单位)159013841072762552340123.5n根据以上数据，简要叙述一下伽利略当年的工作方法n解析：(1)通过逻辑思维，大胆质疑，向权威挑战n(2)科学猜想，提出假说：自由落体运动的速度均匀变化n(3)数学推理，在自由落体运动中，位移xt2.n(4)实验验证，上面的重复性实验表明：xt2.n三、自由落体运动属于初速度为_的_直线运动自由落体运动的速度公式为_自由落体运动的位移公式为_n四、伽利略的研究方法：n1运用“_”否定了亚里士多德关于重的物体下落快、轻的物体下落慢的论断n2提出自由落体运动是一种最简单的变速运动_的假说n3由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运动，伽利略采用了_的方法n自主校对：一、重力静止n二、重力加速度9.8n三、零匀加速vgtxgt2n四、1.归谬法2.匀变速直线运动3.间接验证n1下列说法中正确的是()nA从静止开始下落的物体都必做自由落体运动nB从地球表面附近做自由落体运动的物体，重力加速度都是相等的nC自由落体运动加速度的方向总是竖直向下的nD满足速度跟时间成正比的运动一定是自由落体运动n答案：Cn解析：物体只受重力作用从静止开始下落的运动是自由落体运动，所以A错自由落体加速度大小是随着纬度变化而变化的，且方向竖直向下，所以B错，C对运动速度与运动时间成正比的运动，是初速度为零的匀加速直线运动，但它不一定是自由落体运动，所以D错n答案：Cn3从屋顶先后落下两滴水A和B，在B落下2s后，A、B之间的距离为24.5m，则A比B早下落多长时间？(不计空气阻力)n答案：1sn蹦极起源于太平洋的瓦努阿图群岛，是当地土著人的成年礼：男子满18岁时，必须用藤蔓绑住双脚从20米高的筑台跳下去，才可以成为真正的男人现在它已成为一种挑战人类意志极限、体验“重生”的现代体育运动，又称“高空弹跳”，风行于欧美及亚太地区，近些年才被引进到中国n现代的“蹦极”就是跳跃者站在约40米以上(相当于10层楼高)高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上，把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处，然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去绑在跳跃者踝部的橡皮条很长，足以使跳跃者在空中享受几秒钟的“自由落体”当人体落到离地面一定距离时，橡皮绳被拉长、绷紧，阻止人体继续下落，当到达最低点时，橡皮绳收缩、弹起，人被拉起，随后又落下，这样反复多次，直到橡皮绳的弹性消失为止，这就是蹦极的全过程