新教材人教版必修第一册第二章4自由落体运动学案.docx
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1、4自由落体运动课标引领一、自由落体运动学业质量水平要求合格性 考试1 .了解自由落体运动研究的物理史实,认识伽利略对物体运 动的研究在科学发展和人类进步中的意义。2 .认识自由落体运动,能够在问题情境中结合自由落体运动 的规律进行有关计算选择性 考试能根据实验探究自由落体运动的加速度大小在空气中,将一张纸片和一个石块从同一高度同时释放,哪个下落得 快?若把这张纸片揉成一团,再与石块从同一高度释放,情况会怎样? 答案:石块比纸片下落得快;纸团和石块几乎同时落地。1 .亚里士多德的观点:物体下落的快慢跟它的轻重有关,重的物体下 落得快。2 .伽利略的观点:重的物体与轻的物体应该下落得同样快。3 .
2、自由落体运动定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。特点运动特点:初速度等于雯的匀加速直线运动。受力特点:只受重力作用。二、自由落体加速度按图示连接好线路,并用手托重物将纸带拉到最上端。安装打点计时器时要使两限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻 力。应选用质量和密度较大的重物。增大重力可使阻力的影响相对减 小;增大密度可以减小体积,可使空气阻力减小。先接通电路再放开纸带。打完一条纸带后立刻断开电源。对纸带上计数点间的距离h进行测量,利用hh尸gTI求出重力加 速度的大小。2 .频闪照相法频闪照相机可以间隔相等的时间拍摄一次,利用频闪照相机的这 一特点可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻
3、的位置。根据匀变速运动的推论AkgT?可求出重力加速度g二,。也可以根 据也与耳,求出物体在某两个时刻的速度,由也可求出重力加2 tt速度g3 .滴水法让水滴一滴滴落到正下方的盘子里,调节阀门,直到清晰听到每一 滴水滴撞击盘子的声音。记录下N滴水滴下落的总时间为T,则一滴水滴下落的时间t=N用米尺量出水龙头滴水处到盘子的距离为h,利用计算出重 力加速度的值。例3如图(甲)所示,将打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸 带从静止开始自由下落,利用此装置可以测定重力加速度。所需器材有:电磁打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和 带夹子的重物,此外还需(填字母代号)。A.直流电源B.天平及祛码C
4、. 46 V交流电源D.毫米刻度尺(2)下列实验操作步骤正确的是。A.实验所用的重物可用实心泡沫球B.应调整打点计时器,使其两限位孔连线在竖直方向C.实验时应先使重物靠近打点计时器D.实验时先释放纸带后再接通电源实验中得到的一条纸带如图(乙)所示,从比较清晰的点起,每2个 点取一个计数点(打点计时器所接电源频率为50 Hz),分别标明0、1、 2、3 4o 测得 Xi=29. 3 mm, x2=45. 6 mm, x3=60. 3 mm, x产76. 2 mm,物体 的加速度大小为m/s2o (结果保留4位有效数字)解析:(1)实验中打点计时器需要46 V的交流电源,需要用刻度尺测 量点迹间的
5、距离,从而求解瞬时速度和加速度,实验中不需要测量质 量,则不需要天平和祛码,故选C、Do实验所用的重物密度要大一些,故A错误;实验时应调整打点计时 器,使其两限位孔连线在竖直方向,故B正确;实验时应先使重物靠近 打点计时器,故C正确;实验时应先接通电源,再释放纸带,故D错误。 (3)根据 x=aT2, T=2 y=0. 04 s,运用逐差法得,_%3+%4一1一42_(60. 3+76. 2-29. 3-45. 6)X10 3 m4T 24X(0. 04s)2=9. 625 m/s2o答案:(1)CD (2)BC (3)9.625根据实验求重力加速度的四种方法利用相邻的、相等的时间间隔的位移差
6、相等,且为一定值,即 h=gT2,则 g嘿。可由位移公式hgt?求得。利用刻度尺量出从初始位置到某点的 位移,若已知发生这段位移的时间,则g=,可以找多个点,多次求g V值,再取平均值。(3)可利用速度公式v=gt求得。利用平均速度求某一点的瞬时速度, 并已知自由下落的物体经过该点的时间,则由g?解得;当然也可找多 个点,多次求瞬时速度及g值,再取平均值。(4)利用多次求得的瞬时速度,画出v-t图像,根据图线的斜率求g值。针对训练3学生课外实验小组使用如图所示的实验装置测量重力加速度大小。实 验时,他们先测量分液漏斗下端到水桶底部的距离s;然后使漏斗中的 水一滴一滴地下落,调整阀门使水滴落到桶
7、底发出声音的同时,下一 滴水刚好从漏斗的下端滴落;用秒表测量第1个水滴从漏斗的下端滴 落至第n个水滴落到桶底所用的时间to(1)重力加速度大小可表示为g=(用s、n、t表示)。(2)如果某次实验中,s=0. 90 m, n=30, t=13. 0 s,则测得的重力加速度 大小g二m/s2o (保留2位有效数字)(3)写出一条能提高测量结果准确程度的建议。解析:(1)由sWg(3 ;得g二等。2 ntz(2)将已知量数据代入上式得g=9. 6 m/s2o(3)水滴数n可适当多些;多次测量s及t (写出一条即可)。答案:(1)等 (2)9.6 (3)见解析课时作业自主建构教材链接自由落_ 体运动(
8、菽IT只在重力作用下从静止开始下落的运动 伞动性质卜(初速度为零的匀加速宜线运动)-运动规律)一一八1L(白由落体加速度)i.亚里士多德认为重的物体比 轻的物体下落得快。伽利略的观 点:重物与轻物下落得同样快。2 .物体做自由落体运动的条件(1)只受重力作用。(2)从静止开始运动。3 .纬度越高,重力加速度越大; 海拔越高,重力加速度越小。4 .自由落体运动是初速度为零 的匀加速直线运动,基本运动学 公式为 v=gt, h=|gt2, v2=2gh学考基础练知识点一 自由落体运动与自由落体加速度L (2020 黑龙江伊春期中)(多选)关于自由落体运动,下列说法中正 确的是(CD )A.初速度为
9、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.某一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 解析:只在重力作用下且初速度为零的竖直向下的运动是自由落体运 动,选项A、B错误;任何物体的自由落体运动的加速度恒为g,则同一 地点的自由落体运动在任意相等的时间内速度变化量均相等,选项C 正确;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, 选项D正确。2 .关于自由落体运动及重力加速度的说法,正确的是(C )A.竖直向下的运动一定是自由落体运动B.重力加速度的方向总是垂直于地面C.同一地点,轻重
10、物体的g值一样大D.g值在赤道处大于在北极处解析:物体做自由落体运动的条件是初速度为零且只受重力作用,A错 误;重力加速度的方向总是竖直向下,而非垂直于地面,B错误;同一地 点,重力加速度g值都相同,与质量无关,C正确;g值在赤道处小于北 极处,D错误。3 .(多选)下图中可以表示物体做自由落体运动的是(BC ) 解析:自由落体运动的速度公式为v=gt,可知t=0时v=0,且v与t成 正比,故A错误,B正确;自由落体运动的加速度恒为g,故C正确;由自 由落体运动的位移公式xgt?可知,x与/成正比关系,故D错误。知识点二自由落体运动规律的应用. (2020 浙江嘉兴期中)浙江省长兴县十里银杏长
11、廊景区古银杏众 多,成片成林全国罕见。某次游客小朱发现一片手掌大小的树叶正好 从离水平地面高约3 m的树枝上飘落。这片树叶从树枝开始下落到落 到地面上的时间可能是(D )A. 0. 4 s B. 0. 6 s C. 0. 8 s D. 3 s解析:若树叶做自由落体运动,根据h=1gt2,解得t=肾小萧/ 0.8 s,由于阻力的存在,树叶的运动时间大于自由落体运动的时间, 故D正确,A、B、C错误。5.做自由落体运动的甲、乙两物体所受的重力之比为2 : 1,下落高度 之比为1:2,则(C )A.下落过程中的加速度之比为2 : 1B.下落时间之比为1 :2C.落地速度之比为1 : V2D.若甲、乙
12、同时下落,在甲落地前,两者间的距离越来越近解析:自由落体运动的加速度相等,A错误;由hgt?得3 : t2=l : V2, B错误;再由v二gt得V】:v2=l :/工正确;若两者同时下落,在相等的 时间内下落的位移相等,故两者间的距离保持不变,D错误。6.如图所示为甲同学制作的反应时间测量尺,用来测量其他同学的反 应时间,乙同学先把手放在直尺0 cm的位置做捏住直尺的准备,但手 不能碰直尺,看到甲同学放开直尺时,乙同学立即捏住下落的直尺,己 知乙同学捏住直尺10 cm的位置,反应时间为0.14 s,若丙同学进行 同样的实验,捏住了直尺20 cm的位置,则丙同学的反应时间为 (C )A. 0.
13、 28 sB. 0. 24 sC. 0. 20 sD. 0. 16 s解析:设直尺下落的加速度为a,由心1/得二等炉T、io. 2 m/s2, 2t2 (O. 14s)丙同学的反应时间t尸尽 喀匹-0.20 s,C正确。7 a y/ 10. 2m/s27. (2020 陕西咸阳期中)唐代大诗人李白的“飞流直下三千尺,疑是 银河落九天”描述了庐山瀑布的美景。如果三尺为1叫则水落到地 面的速度约为(设初速度为零,忽略空气阻力)(B )A. 100 m/s140 m/sB. 200 m/s300 m/s解析:下落高度h=l 000 m,由v2=2gh得v=140 m/s, B项正确。知识点三自由落体
14、加速度的测量.如图是某研究者在地面上拍摄的小球做自由落体运动的频闪照片。 假设在月球上使用相同的设备,并保持频闪光源闪光的时间间隔不变, 拍摄小球在月球表面做自由落体运动的频闪照片,可能是图中的(C )解析:月球表面的重力加速度为地球重力加速度的由hft2知g越 62小,相同的频闪时间内h越小,C正确。8 . (2020 山东临沂质检)某同学在实验室做了如图所示的实验,铁质 小球被电磁铁吸附,断开电磁铁的电源,小球自由下落,已知小球的直 径为0. 5 cm,该同学从计时器上读出小球通过光电门的时间为1. 00X 10 3 s,小球开始下落的位置距光电门的距离为1. 28 m,则该同学所测 出的
15、重力加速度约为(C )A. 9. 5 m/s2 B. 9. 6 m/s2C. 9. 8 m/s2 D. 10 m/s2解析:小球通过光电门的时间很短,这段时间内的平均速度可看成瞬 时速度,则丫二白5 m/s,由自由落体运动规律可知g4-9.8 m/s2,选项 t2nC正确。10.用滴水法可以测定重力加速度的值。方法:在自来水龙头下面固定 一块挡板A,使水一滴一滴连续地滴落到挡板上,如图所示,仔细调节 水龙头,使得耳朵刚好听到前一滴水滴在挡板上的声音的同时,下一 滴水刚好开始下落。首先量出水龙头口离挡板的高度h,再用停表计 时,计时方法:当听到某一滴水滴在挡板上的声音的同时,开启停表开 始计时,
16、并数“1”,以后每听到一声水滴声,依次数“2、3”,一直 数到“n”时,按下停表按钮停止计时,读出停表的示数为t。(1)写出用上述所测量数据计算重力加速度g的表达式:。为了减小误差,改变h的数值,测出多组数据,记录在表格中(表中 t是水滴从水龙头口到A板所用的时间,即水滴在空中运动的时间), 请在如图所示的坐标纸上作出适当的图像,并利用图像求出重力加速 度g=m/s。(保留2位有效数字)解析:(D滴水的周期就是水滴下落的时间,所以t=*,由hgt 2次数高度h/cm空中运动时间/ /s120. 100. 20225. 200. 23332. 430. 26438. 450. 28544. 00
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- 新教材 人教版 必修 一册 第二 自由落体 运动学
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