【成才之路】高中物理 第二章匀变速直线运动的研究5自由落体运动学案课件 新人教版必修1.ppt

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1、5自由落体运自由落体运动动理解自由落体运理解自由落体运动动，知道它是初速，知道它是初速为为零零的匀加速直的匀加速直线线运运动动认识认识自由落体加速度，知道它的方向自由落体加速度，知道它的方向掌握自由落体运掌握自由落体运动动的的规规律律请请一位同学与你合作，一位同学与你合作，让让他用两个手指捏住他用两个手指捏住长长尺上端，尺上端，你的拇指与食指拳曲成你的拇指与食指拳曲成环环状放在尺下端的零刻度周状放在尺下端的零刻度周围围(手的手的任何部位都不要碰到尺，任何部位都不要碰到尺，见见下下图图)当他一松手、尺子开始当他一松手、尺子开始下落下落时时，你立刻把尺握住，你立刻把尺握住记记下握住尺的位置，下握住

2、尺的位置，读读出尺下出尺下落的高度，就能算出你的反落的高度，就能算出你的反应时间应时间，你想知道，你想知道这样这样做的原做的原理理吗吗？1物体只在物体只在 作用下从作用下从下下落落的的运运动动，叫叫做自由落体运做自由落体运动动2拿一个拿一个长约长约1.5m，一端封，一端封闭闭，另一端有开关的玻，另一端有开关的玻 璃筒璃筒(如如图图)，把形状和，把形状和质质量都不同的一些物体，量都不同的一些物体，如金属片、小羽毛、小如金属片、小羽毛、小软软木塞、小玻璃球木塞、小玻璃球等，放到等，放到这这个玻璃筒里如果玻璃筒里有个玻璃筒里如果玻璃筒里有空气，把玻璃筒倒立空气，把玻璃筒倒立过过来以后，来以后，这这些

3、物体些物体下落的下落的当把筒中的空气几乎抽当把筒中的空气几乎抽尽，把玻璃筒倒立尽，把玻璃筒倒立过过来，来，这这些物体下落的些物体下落的重力重力静止开始静止开始快慢不同快慢不同快慢就相同了快慢就相同了3仔仔细细研研究究过过物物体体下下落落的的运运动动以以后后指指出出：自由落体运自由落体运动动是是的匀加速直的匀加速直线线运运动动4在在地地球球上上同同一一地地点点，一一切切物物体体的的重重力力加加速速度度g都都 在在地地球球上上不不同同的的地地方方，g的的大大小小是是不不同同的的，在在赤赤道道g，在北京在北京g.一一般般的的计计算算中中，通常取通常取g.伽利略伽利略初速度为零初速度为零相同相同9.7

4、8m/s29.80m/s29.8m/s2(1)定定义义：物物体体只只在在重重力力作作用用下下从从静静止止开开始始下下落落的的运运动动，叫做自由落体运叫做自由落体运动动(2)实验实验探究：探究：用用打打点点计计时时器器可可以以研研究究自自由由落落体体运运动动的的规规律律，实实验验装装置如下置如下图图所示所示注注意意：为为尽尽量量减减小小空空气气阻阻力力的的影影响响，重重物物应应选选密密度度大的，如铁锤等大的，如铁锤等打点计时器应竖直固定好打点计时器应竖直固定好重重物物应应靠靠近近打打点点计计时时器器释释放放，且且要要先先开开打打点点计计时时器器电源再放手让重物运动电源再放手让重物运动改变重物的重

5、量，重复打出几条纸带改变重物的重量，重复打出几条纸带通通过过对对纸纸带带的的分分析析可可发发现现，自自由由落落体体运运动动是是初初速速度度为为零的匀加速直线运动零的匀加速直线运动(3)自由落体运自由落体运动动的特点的特点初速度初速度v00.受受力力特特点点：只只受受重重力力作作用用，严严格格地地讲讲只只有有在在真真空空中中才才能能发发生生自自由由落落体体运运动动在在有有空空气气的的空空间间里里，当当空空气气阻阻力力对对运运动动的的影影响响可可以以忽忽略略不不计计时时，物物体体自自由由下下落落的的运运动动可可以以近似看作是自由落体运近似看作是自由落体运动动加速度就是重力加速度加速度就是重力加速度

6、g.1.定定义义：在在同同一一地地点点，一一切切物物体体在在自自由由落落体体运运动动中中的的加加速速度度都都相相同同，这这个个加加速速度度叫叫做做自自由由落落体体的的加加速速度度，也也叫叫重力加速度重力加速度2方向：自由落体加速度的方向方向：自由落体加速度的方向总总是是竖竖直向下直向下3大小：大小：g9.8m/s2注注意意：在在同同一一地地点点重重力力加加速速度度g的的大大小小是是相相同同的的，在在不不同的地方，同的地方，g的值略有不同的值略有不同(1)纬度越大的地方，纬度越大的地方，g越大越大(2)高度越高的地方，高度越高的地方，g越小越小但但是是，在在通通常常情情况况下下，g的的变变化化不

7、不大大，一一般般取取g9.8m/s2，粗略计算时，取，粗略计算时，取g10m/s2.特别提醒：特别提醒：重重力力加加速速度度的的方方向向为为竖竖直直向向下下，而而非非垂垂直直地地面面向向下下，它的方向可以用重垂线来确定它的方向可以用重垂线来确定(湖湖南南浏浏阳阳一一中中0910学学年年高高一一上上学学期期期期中中)小小明明同同学学在在某某城城市市用用小小球球做做自自由由落落体体运运动动的的实实验验，它它测测得得第第2s内内的的位位移移为为14.697m(取取小小球球刚刚开开始始运运动动时时为为计计时时零零点点)，则则小小明明同学是在下面哪个城市做的同学是在下面哪个城市做的实验实验()下表是某些

8、城市与相下表是某些城市与相应应的重力加速度的重力加速度对应对应表表城市城市广州广州武武汉汉东东京京北京北京纽约纽约重力加速度重力加速度9.788 9.794 9.7989.801 9.803A.广州广州B东东京京C北京北京 D纽约纽约答案：答案：B(1)自自由由落落体体运运动动是是匀匀变变速速直直线线运运动动在在v00、ag时时的的一一个个特特例例所所以以匀匀变变速速直直线线运运动动的的基基本本公公式式以以及及推推论论都都适用于自由落体运适用于自由落体运动动(2)公式：公式：速度与速度与时间时间关系式：关系式：vgt.推推论论：hgT2.连连续续相相等等时时间间内内的的位位移移之之比比：h1

9、h2 h3 hn1 3 5 (2n1)操操作作1：取取一一根根长长2m左左右右的的细细线线，56个个铁铁垫垫圈圈和和一一个个金金属属盘盘在在线线端端系系上上一一个个垫垫圈圈，隔隔12cm再再系系一一个个，以以后后垫垫圈圈之之间间的的距距离离为为36cm、60cm、84cm，即即各各垫垫圈圈之之间间的的距离之比距离之比为为1 3 5 7 ，如右，如右图图甲所示甲所示操作操作2：仍取：仍取2m长长的的线线，5个个铁垫铁垫圈；圈；线线端系第一个端系第一个垫垫圈，以后每隔圈，以后每隔48cm系一个，系一个，如右如右图图乙所示乙所示站站在在椅椅子子上上，向向上上提提起起线线的的上上端端，让让线线自自由由

10、垂垂下下松松手手后后，注注意意听听各各垫垫圈圈落落到到盘盘上上的的声声音音间间隔隔比比较较两两种种方方法法之之间间声音声音间间隔有什么不同隔有什么不同答答案案：操操作作1中中的的声声音音间间隔隔不不变变，操操作作2中中的的声声音音间间隔隔越来越小越来越小下列下列说说法法错误错误的是的是()A从静止开始下落的物体一定做自由落体运从静止开始下落的物体一定做自由落体运动动B若若空空气气阻阻力力不不能能忽忽略略，则则一一定定是是重重的的物物体体下下落落得得快快C自由落体加速度的方向自由落体加速度的方向总总是垂直向下是垂直向下D满满足足速速度度跟跟时时间间成成正正比比的的下下落落运运动动一一定定是是自自

11、由由落落体运体运动动解解析析：自自由由落落体体运运动动是是指指物物体体只只在在重重力力作作用用下下从从静静止止开开始始的的下下落落运运动动而而选选项项A中中没没有有说说明明是是什什么么样样的的物物体体，因而不能确定所受空气阻力能否忽略，故选项因而不能确定所受空气阻力能否忽略，故选项A错误错误B选选项项所所述述与与多多数数人人的的经经验验一一致致，似似乎乎是是正正确确的的，为为什什么么说说它它错错了了呢呢？我我们们设设想想有有一一大大捆捆棉棉花花和和一一个个小小钢钢球球，这这一一大大捆捆棉棉花花的的重重量量大大于于小小钢钢球球的的重重量量，在在高高处处将将它它们们同同时时释释放放，谁谁下下落落得

12、得快快呢呢？显显然然是是小小钢钢球球下下落落得得快快，故故选选项项B错误错误自自由由落落体体加加速速度度的的方方向向是是竖竖直直向向下下的的，故故选选项项C错错误误由由公公式式vtgt可可知知，自自由由落落体体运运动动的的速速度度与与时时间间成成正正比比，比比例例常常数数为为重重力力加加速速度度g；但但初初速速度度为为零零的的匀匀加加速速直直线线运运动动的的速速度度都都与与时时间间成成正正比比，显显然然不不能能说说它它一一定定是是自自由由落落体体运运动，故选项动，故选项D错误错误答案：答案：ABCD点点评评：要要准准确确把把握握自自由由落落体体运运动动的的概概念念、条条件件和和性性质质关于自由

13、落体运关于自由落体运动动，下列，下列说说法正确的是法正确的是()A物体从静止开始下落的运物体从静止开始下落的运动动，叫做自由落体运，叫做自由落体运动动B如如果果空空气气阻阻力力比比重重力力小小很很多多，空空气气阻阻力力可可以以忽忽略略不不计计，这时这时由静止开始的运由静止开始的运动动称称为为自由落体运自由落体运动动C跳跳伞伞运运动动员员从从飞飞机机中中由由静静止止开开始始下下落落，打打开开伞伞以以前前的的运运动动可可视视为为自自由由落落体体运运动动，打打开开伞伞以以后后的的运运动动，不不是是自由落体运自由落体运动动D一一雨雨滴滴从从屋屋顶顶落落下下，途途中中经经过过一一窗窗子子时时，经经过过窗

14、窗子的子的这这一段运一段运动为动为自由落体运自由落体运动动答案：答案：C解析：解析：自由落体运动是初速度为零，只受重力作用的自由落体运动是初速度为零，只受重力作用的运动，必须同时具备这两个条件运动，必须同时具备这两个条件A、B中没有叙述物体只中没有叙述物体只受重力作用，所以错误受重力作用，所以错误C中符合这两个条件正确中符合这两个条件正确D中中经过窗子的一段运动的初速不为零因而错误经过窗子的一段运动的初速不为零因而错误.(2006重重庆庆理理综综)某某同同学学用用如如下下图图甲甲所所示示装装置置测测量量重重力力加加速速度度g，所所用用交交流流电电频频率率为为50Hz.在在所所选选纸纸带带上上取

15、取某某点点为为0号号计计数数点点，然然后后每每3个个点点取取一一个个计计数数点点，所所有有测测量量数数据据及及其其标记标记符号如下符号如下图图乙所示乙所示从数据从数据处处理方法看，在理方法看，在s1、s2、s3、s4、s5、s6中，中，对实对实验结验结果起作用的，方法一中有果起作用的，方法一中有_；方法二中有；方法二中有_因此，因此，选择选择_(“方法一方法一”或或“方法二方法二”)更更合理，合理，这样这样可以减小可以减小实验实验的的_(填填“系系统统”或或“偶然偶然”)误误差本差本实验误实验误差的主要来源有差的主要来源有_(试举试举出两条出两条)，并并计计算物体算物体经过经过第第4点的瞬点的

16、瞬时时速度速度v4_m/s；重；重力加速度力加速度g_m/s2.解解析析：方方法法一一中中g1、g2、g3、g4、g5相相加加后后，s2、s3、s4、s5相相互互抵抵消消，只只有有s1、s6(或或37.5、193.5)起起作作用用方方法法二二中中数数据据s1、s2、s3、s4、s5、s6(或或37.5、69.0、100.5、131.5、163.0、193.5)都都用用上上了了，所所以以选选择择方方法法二二更更合合理理这这是是由由于计算方法不当所带来的误差，是偶然误差于计算方法不当所带来的误差，是偶然误差本本实实验验中中误误差差的的来来源源很很多多，主主要要有有：阻阻力力(空空气气阻阻力力、振振

17、针针的的阻阻力力、限限位位孔孔的的阻阻力力、复复写写纸纸的的阻阻力力等等)、交交流流电电频频率波动、长度测量、数据处理方法等率波动、长度测量、数据处理方法等第第4点点的的瞬瞬时时速速度度等等于于第第3、5点点之之间间的的平平均均速速度度，可可以以求得求得v42.45m/s；由方法二求出；由方法二求出g8.673m/s2.点评：点评：本题不仅考查学生对实验数据处理，根据实验本题不仅考查学生对实验数据处理，根据实验结果分析实验误差产生的原因，并对结果进行论证，还考结果分析实验误差产生的原因，并对结果进行论证，还考查学生对实验方案进行评估的能力查学生对实验方案进行评估的能力 一一位位同同学学进进行行

18、“用用打打点点计计时时器器测测量量自自由由落落体体加加速速度度”的的实验实验(1)现现有有下下列列器器材材可可供供选选择择：铁铁架架台台、电电火火花花计计时时器器及及碳碳粉粉纸纸、电电磁磁打打点点计计时时器器及及复复写写纸纸、纸纸带带若若干干、220V交交流流电电源源、低低压压直直流流电电源源、天天平平、秒秒表表、导导线线、电电键键其其中中不不必要的器材是：必要的器材是：_；缺少的器材是缺少的器材是_(2)这这位位同同学学从从打打出出的的几几条条纸纸带带中中，挑挑出出较较为为理理想想的的一一条条纸纸带带把把开开始始打打的的第第一一个个点点标标为为A，随随后后连连续续的的几几个个点点依依次次标标

19、记记为为点点B、C、D、E和和F，测测量量出出各各点点间间的的距距离离，如如下下图图所所示示请请你你在在这这位位同同学学工工作作的的基基础础上上，思思考考求求纸纸带带加加速度的方法，写出你所依据的公式：速度的方法，写出你所依据的公式：_.(3)由由该该纸纸带带求求出出的的自自由由落落体体加加速速度度为为_m/s2；比比标标准准值值_(填填“偏大偏大”或或“偏小偏小”)(4)该实验误该实验误差的主要来源是差的主要来源是_；可用；可用_的方法减小的方法减小该误该误差差 答案：答案：(1)其中不必要的器材是：电火花计时器及碳粉其中不必要的器材是：电火花计时器及碳粉纸、纸、220V交流电源、低压直流电

20、源、天平、秒表；缺少的交流电源、低压直流电源、天平、秒表；缺少的器材是：低压交流电源、刻度尺、重锤器材是：低压交流电源、刻度尺、重锤(3)9.63m/s2；偏小；偏小(4)空气的阻力和纸带的摩擦；增大重锤重力空气的阻力和纸带的摩擦；增大重锤重力屋屋檐檐每每隔隔一一定定时时间间滴滴下下一一滴滴水水，当当第第5滴滴正正欲欲滴滴下下时时，第第1滴滴刚刚好好落落到到地地面面，而而第第3滴滴与与第第2滴滴分分别别位位于于高高1m的的窗窗子的上、下沿，如子的上、下沿，如图图所示，所示，问问：(1)此屋檐离地面多高？此屋檐离地面多高？(2)滴水的滴水的时间间时间间隔是多少？隔是多少？解解析析：由由图图所所示

21、示，如如果果将将这这5滴滴水水的的运运动动等等效效为为一一滴滴水水的的自自由由落落体体，并并且且将将这这一一滴滴水水运运动动的的全全过过程程分分成成时时间间相相等等的的4段段，设设时时间间间间隔隔为为T，则则这这一一滴滴水水在在0时时刻刻，Ts末末、2Ts末末、3Ts末末、4Ts末末所所处处的的位位置置，分分别别对对应应图图示示第第5滴滴水水、第第4滴滴水水、第第3滴滴水水、第第2滴滴水水、第第1滴滴水水所所处处的的位位置置，据据此此可可作出解答作出解答解法解法：利用基本规律求解利用基本规律求解(1)设屋檐离地面高为设屋檐离地面高为x，滴水间隔为，滴水间隔为T.解法解法：用比例法求解用比例法求

22、解(1)由由于于初初速速为为零零的的匀匀加加速速直直线线运运动动从从开开始始运运动动起起，在在连连续续相相等等的的时时间间间间隔隔内内的的位位移移比比为为1357(2n1)，据据此此令令相相邻邻两两水水滴滴之之间间的的间间距距从从上上到到下下依依次次是是x03x05x07x0.显然，窗高为显然，窗高为5x0，即，即5x01m，得，得x00.2m屋檐总高屋檐总高xx03x05x07x016x03.2m解法解法：用平均速度求解用平均速度求解答案：答案：(1)3.2m，(2)0.2s点点评评：对对于于初初速速为为零零的的匀匀加加速速直直线线运运动动的的规规律律和和有有关关推论，同样适用于自由落体运动

23、推论，同样适用于自由落体运动 (云云南南昆昆明明一一中中0910学学年年高高一一上上学学期期期期中中)2007年年10月月24日日我我国国成成功功发发射射了了“嫦嫦娥娥一一号号”绕绕月月卫卫星星，我我国国计计划划2020年年实实现现载载人人登登月月，若若你你通通过过努努力力学学习习、刻刻苦苦训训练练有有幸幸成成为为中中国国登登月月第第一一人人，而而你你为为了了测测定定月月球球表表面面附附近近的的重重力力加速度加速度进进行了如下行了如下实验实验：在在月月球球表表面面上上空空让让一一个个小小球球由由静静止止开开始始自自由由下下落落，测测出下落高度出下落高度h20m时时，下落的，下落的时间时间正好正

24、好为为t5s，则则：(1)月球表面的重力加速度月球表面的重力加速度g月月为为多大？多大？(2)小球下落小球下落2.5秒秒时时的瞬的瞬时时速度速度为为多大？多大？答案：答案：(1)1.6m/s2(2)4m/s 有有一一种种“傻傻瓜瓜”照照相相机机，其其光光圈圈(进进光光孔孔径径)随随被被拍拍摄摄的的亮亮度度自自动动调调节节，而而快快门门(曝曝光光时时间间)是是固固定定不不变变的的为为估估测测该该照照相相机机的的曝曝光光时时间间，实实验验者者从从某某砖砖墙墙前前的的高高处处使使一一个个石石子子自自由由落落下下，拍拍摄摄石石子子在在空空中中的的照照片片如如下下图图所所示示由由于于石石子的运子的运动动

25、，它在照片上留下了一条模糊的径迹，它在照片上留下了一条模糊的径迹已知每已知每块砖块砖的平均厚度的平均厚度为为6cm.拍拍摄摄到到的石子位置的石子位置A距石子起落点距石子起落点竖竖直距离直距离约约2m，怎，怎样样估算估算这这个照相机的曝光个照相机的曝光时时间间？答案：答案：0.02s点点评评：本本题题创创新新之之处处在在于于立立意意新新颖颖，联联系系生生活活实实际际，借借助助生生活活中中使使用用普普遍遍的的照照相相机机这这一一工工具具，使使学学生生把把学学习习物物理理知知识识与与实实践践相相结结合合，真真正正做做到到学学以以致致用用，提提高高学学生生学学习习物理的兴趣，加深对自由落体运动的理解物

26、理的兴趣，加深对自由落体运动的理解 (唐山市唐山市0910学年高一上学期期末学年高一上学期期末)在青少年科技在青少年科技发发明大明大赛赛中，有一个同学根据老鼠沿直中，有一个同学根据老鼠沿直线线运运动动的的习习性性发发明明了了电电子捕鼠器，其原理是利用光子捕鼠器，其原理是利用光电电管控制鼠管控制鼠笼笼下落的下落的电电源，源，当老鼠当老鼠头头部遮部遮挡挡光光电电管管时时鼠鼠笼笼开始做自由落体运开始做自由落体运动动同同时时启启动动数字毫秒数字毫秒计记录计记录老鼠身体通老鼠身体通过过光光电电管的管的时间时间鼠鼠笼笼的的开口向下，可将老鼠扣在开口向下，可将老鼠扣在笼笼中，如中，如图图所示假所示假设设老鼠垂直老鼠垂直光光电电管管发发出的出的红红光做匀速直光做匀速直线线运运动动，其身，其身长约为长约为l20cm，数字毫秒数字毫秒计记录计记录的的时间为时间为t0.10s，鼠，鼠笼笼的的A端与光端与光电电管管竖竖直直对齐对齐，鼠，鼠笼笼的下端距离地面高度的下端距离地面高度h0.2m，则则鼠鼠笼长笼长度度AB至少多至少多长长才能成功将老鼠捕才能成功将老鼠捕获获？(g取取10m/s2，忽略老，忽略老鼠尾巴鼠尾巴长长度度)答案：答案：0.4m