5、6自由落体运动伽利略对自由落体运动的研究.ppt

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1、5 5、6 6 自由落体运动自由落体运动 伽利略对伽利略对自由落体运动的研究自由落体运动的研究常见的落体运动遵循什么运常见的落体运动遵循什么运动规律呢？动规律呢？测定反应时间的物理原理是什么？测定反应时间的物理原理是什么？1.1.知道自由落体运动的特点，掌握其运动规律，能知道自由落体运动的特点，掌握其运动规律，能利用规律解决实际问题。利用规律解决实际问题。( (重点、难点重点、难点) ) 2.2.理解自由落体运动的加速度概念，知道其方向理解自由落体运动的加速度概念，知道其方向。3.3.了解伽利略研究自由落体运动的过程，领悟理想了解伽利略研究自由落体运动的过程，领悟理想化的思维方法和价值。化的思

2、维方法和价值。演示实验一演示实验一：石头与纸片分别从同一高度由静石头与纸片分别从同一高度由静止开始同时下落止开始同时下落 实验现象：实验现象：探究一：什么是自由落体运动？探究一：什么是自由落体运动？演示实验二演示实验二: :取两张相同纸，一张揉成一团，两取两张相同纸，一张揉成一团，两者同时下落者同时下落演示实验三演示实验三: :取半张纸与一张纸，半张的揉成一取半张纸与一张纸，半张的揉成一团，两者同时下落团，两者同时下落思考思考:1:1、是什么原因造成的呢？、是什么原因造成的呢？2 2、如果没有空气阻力，又会是什么样子呢？、如果没有空气阻力，又会是什么样子呢？ 演示实验四演示实验四: 牛顿管内物

3、体的下落牛顿管内物体的下落实验结论：在没有空气阻力的情况下，轻重物体实验结论：在没有空气阻力的情况下，轻重物体下落的一样快。下落的一样快。总结总结: : 1.1.自由落体运动的定义自由落体运动的定义: :物体只在重力作用下从静止开始下落的运动物体只在重力作用下从静止开始下落的运动 2.2.做自由落体运动的条件做自由落体运动的条件: : (1)(1)只受重力只受重力 (2)(2)初速度为零初速度为零 探究一：什么是自由落体运动？探究一：什么是自由落体运动？两条件缺两条件缺一不可一不可理理想想化化模模型型例例1.1.关于自由落体运动，下列说法正确的是关于自由落体运动，下列说法正确的是( ) ( )

4、 A A自由落体运动是物体沿竖直方向下落的运动自由落体运动是物体沿竖直方向下落的运动B B自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始下落的运动下落的运动C C理想的自由落体运动只有在没有空气的空间里才理想的自由落体运动只有在没有空气的空间里才能发生能发生D D在有空气阻力时，只要空气阻力不变，物体仍可在有空气阻力时，只要空气阻力不变，物体仍可做自由落体运动做自由落体运动 BCBC探究二：自由落体运动的性质探究二：自由落体运动的性质问题提出：问题提出：科学猜想：科学猜想：方案设计：方案设计：信息采集：信息采集：分析论证：分析论证：小组交流：小组交流：实验

5、结论：实验结论：自由落体运动是一种怎样的运动自由落体运动是一种怎样的运动? ?自由落体运动是匀速、匀变速还自由落体运动是匀速、匀变速还是变加速直线运动是变加速直线运动？打点计时器打点计时器纸带纸带夹子夹子重物重物xx=aT=aT2 2v-tv-t图象法图象法x-tx-t图象法图象法a=9.8m/sa=9.8m/s2 2134562信息采集：信息采集：分析论证：分析论证：小组交流：小组交流：实验结论：实验结论：探究二：自由落体运动的性质探究二：自由落体运动的性质实验结论：实验结论：自由落体运动是初速度为自由落体运动是初速度为0 0、加速度为、加速度为g g的匀加速直线的匀加速直线运动运动不同地点

6、的自由落体加不同地点的自由落体加速度速度g g的值的值: :地点地点纬度纬度重力加速度重力加速度赤道赤道0 09.7809.780广州广州232306069.7889.788武汉武汉303012129.7949.794上海上海313106069.7949.794东京东京353543439.7989.798北京北京393956569.8019.801纽约纽约404040409.8039.803莫斯科莫斯科555545459.8169.816北极北极90909.8329.832通通常的计算中一般都取常的计算中一般都取g=9.8m/sg=9.8m/s2 2，在粗略的计，在粗略的计算中还可以取算中还可

7、以取g=10m/sg=10m/s2 2。随纬度升高，重力加速度增大随纬度升高，重力加速度增大0v a 总结总结: : 自由落体运动的性质：自由落体运动的性质： 对重力加速度对重力加速度g g的理解：的理解：1.1.同一地点，任何物体的自由落体加速度相同，跟同一地点，任何物体的自由落体加速度相同，跟物体的质量无关。物体的质量无关。2.2.重力加速度的方向始终竖直向下，大小跟高度和重力加速度的方向始终竖直向下，大小跟高度和纬度有关。纬度有关。3.3.地面附近通常取地面附近通常取g=9.8m/sg=9.8m/s2 2，计算时可取，计算时可取10m/s10m/s2 2。0 0g g探究二：自由落体运动

8、的性质探究二：自由落体运动的性质例例2.2.以下对物体做自由落体运动的说法中正确的是以下对物体做自由落体运动的说法中正确的是( )( )A.A.物体开始下落时，速度为零，加速度也为零物体开始下落时，速度为零，加速度也为零B.B.物体下落过程中速度增加，加速度保持不变物体下落过程中速度增加，加速度保持不变C.C.物体下落过程中，速度和加速度同时增大物体下落过程中，速度和加速度同时增大D.D.物体下落过程中，速度的变化率是个恒量物体下落过程中，速度的变化率是个恒量BDBD练习练习. .图图1 1所示的各所示的各v vt t图像能正确反映自由落体运图像能正确反映自由落体运动过程的是动过程的是 ( )

9、( )BDBDatvv02021attvxaxvv2202gtv 221gth ghv22a=ga=gv v0 0=0=0探究三：自由落体运动的规律及应用探究三：自由落体运动的规律及应用1.1.规律规律: :测反应测反应时间时间212hgt2htg人从发现情况到做出反应所需人从发现情况到做出反应所需的时间叫反应时间的时间叫反应时间2.2.应用应用例例4.4.在汶川大地震中，一架直升飞在汶川大地震中，一架直升飞机在灾区某地上空做定点空投救灾机在灾区某地上空做定点空投救灾物资，已知每隔物资，已知每隔1 1秒释放一包物资秒释放一包物资, ,当第当第1 1包物资刚着地时包物资刚着地时, ,第五包刚好第

10、五包刚好离开机舱开始下落。离开机舱开始下落。(g=10m/s(g=10m/s2 2) )求求: :(1)(1)直升飞机距离地面的高度。直升飞机距离地面的高度。(2)(2)第一包与第二包之间的距离。第一包与第二包之间的距离。解析解析: :(1)(1)2111xgt22110 4 m80m212xxx35m 2111xgt80m22221xgt45m2(2)(2)第一包下落的高度：第一包下落的高度：第二包下落的高度：第二包下落的高度：第一、二包之间的距离：第一、二包之间的距离：15901590年，伽利略在比萨斜塔上做了年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地两个铁球同时落地”的著名实验，从的著

11、名实验，从此推翻了亚里士多德此推翻了亚里士多德“物体下落速度物体下落速度和重量成比例和重量成比例”的学说，纠正了这个的学说，纠正了这个持续了持续了19001900年之久的错误结论。年之久的错误结论。伽利略对自由落体运动的研究伽利略对自由落体运动的研究物体越物体越重重下落越下落越快快研究方法：观察研究方法：观察思考思考( (直觉直觉) )研究方法：观察研究方法：观察实验实验( (对比实验对比实验) )理性思维。理性思维。 亚里士多德亚里士多德伽利略伽利略生活现象：生活现象：伽利略伽利略假设：重的物体下落得假设：重的物体下落得快快结论：结论：重物与轻物应该下落得同样快重物与轻物应该下落得同样快?

12、?v vv vv v【巧妙推理【巧妙推理】vt若若v v0 00,0,且且必有必有v 00t1x1t1x2t1x33x3x1 15x5x1 1困难二：落体运动太快，无法准确困难二：落体运动太快，无法准确测量时间测量时间突破：突破：“冲淡冲淡”重力，使其加重力，使其加速度减小速度减小困难一：速度无法直接测量困难一：速度无法直接测量突破：突破：间接验证间接验证xt2【实验验证【实验验证】伽利略设计的伽利略设计的斜面斜面实验器材实验器材. .过程过程实验结论：实验结论：_小球做小球做匀加速匀加速运动运动同斜面，同斜面，不同小球不同小球，加速度相同，加速度相同【实验验证【实验验证】质量不同质量不同的小

13、球从同一斜面下落，加速度相同；的小球从同一斜面下落，加速度相同；增大斜面倾角，加速度变大；倾角很大，接近落增大斜面倾角，加速度变大；倾角很大，接近落体运动体运动倾角倾角9090, ,就是自由落体运动！就是自由落体运动！对现象的对现象的一般观察一般观察提出提出假设假设运用逻辑运用逻辑得出结论得出结论实验实验验证验证修正修正推广推广伽利略的研究之路伽利略的研究之路超越伽利略超越伽利略现在我们不必用斜面来现在我们不必用斜面来“冲淡重力冲淡重力”，可以对落，可以对落体运动精确地体运动精确地“计时计时”“”“定位定位”，直接研究落体，直接研究落体运动的性质。运动的性质。现代研究落体运动的方法：现代研究落

14、体运动的方法：1.1.用用“自由落体频闪照片自由落体频闪照片”求加速度求加速度2.2.用打点计时器研究纸带求加速度用打点计时器研究纸带求加速度3.3.其他方法其他方法( (测速器等测速器等) )定义：定义： 特点：特点：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动物体只在重力作用下从静止开始下落的运动 g的方向：的方向：变化特点：变化特点：只受重力只受重力 v0=0性质：性质： 初速度为零的匀加速直线运动初速度为零的匀加速直线运动g的的大小：大小： g=9.8g=9.8m/sm/s2 2 自由落自由落体运动体运动 重力重力加速度加速度规律规律随地理纬度的随地理纬度的增加而增大增加而增大竖直向下竖直向

15、下gtv 221gth ghv221.1.甲物体的质量是乙物体质量的甲物体的质量是乙物体质量的2 2倍，甲从倍，甲从H H高处自由高处自由落下，乙从落下，乙从2H2H高处与甲高处与甲同时同时自由落下，下面说法中正自由落下，下面说法中正确的是确的是( )( )A.A.下落过程中下落下落过程中下落1s1s末，甲的速度比乙的速度大末，甲的速度比乙的速度大B.B.下落过程中第下落过程中第1s1s末，它们的速度相同末，它们的速度相同C.C.下落过程中各自下落下落过程中各自下落1m1m，它们的速度相同，它们的速度相同D.D.下落过程中，甲的加速度比乙的大下落过程中，甲的加速度比乙的大BCBC2 2从塔顶释

16、放一个小球从塔顶释放一个小球A,1sA,1s后从同一地点再释放一后从同一地点再释放一个小球个小球B B，设两球都做自由落体运动，则落地前，设两球都做自由落体运动，则落地前，A A、B B两球之间的距离两球之间的距离( () )A A保持不变保持不变 B B不断增大不断增大C C不断减小不断减小 D D有时增大，有时减小有时增大，有时减小解析：解析：选选B B。设。设B B球运动了时间球运动了时间t t，则，则h hB Bgtgt2 2 /2/2，h hA A g(tg(t1)1)2 2/2.A/2.A、B B两球间的距离两球间的距离h hh hA Ah hB Bg(2tg(2t1)/21)/2

17、，可见可见A A、B B两球间距离两球间距离h h随时间的延长而逐渐增大，故随时间的延长而逐渐增大，故B B项项正确。正确。B B3.3.水滴由屋檐自由下落，当它通过屋檐下高为水滴由屋檐自由下落，当它通过屋檐下高为1.4m 1.4m 的窗户时，用时的窗户时，用时0.2s0.2s，不计空气阻力，不计空气阻力，g g取取10m/s10m/s2 2，求窗台下沿距屋檐的高度。求窗台下沿距屋檐的高度。提示：提示：可以用匀变速直线运动的推论：可以用匀变速直线运动的推论：求解求解答案：答案：3.2m3.2mt2xvvt4 4如图所示如图所示, ,把一直杆把一直杆ABAB自然下垂地悬挂在天花自然下垂地悬挂在天花板上板上, ,放开后直杆做自由落体运动放开后直杆做自由落体运动, ,已知直杆通过已知直杆通过A A点下方点下方3.2m3.2m处一点处一点C C历时历时0.5s0.5s, ,求直杆的长度是多求直杆的长度是多少少? (? (不计空气阻力不计空气阻力, , g g= =10m/s10m/s2 2). ). 答案：答案：2.75m2.75m在学业的峰峦上，有汗水的溪流飞淌；在智慧的珍珠里，有勤奋的心血闪光。