第2章 第1節(jié)　探究自由落體運動

1、.第一節(jié)探究自由落體運動學 習 目 標知 識 脈 絡1.理解亞里士多德與伽利略關于物體下落運動的不同觀點2理解自由落體運動的概念重點3會分析自由落體運動的紙帶或頻閃照片上的運動信息難點落 體 運 動 的 思 考 的 思 考1亞里士多德認為，物體下落的快慢是由它們的質量決定的，物體越重，下落得越快2伽利略認為，物體下落過程中的運動情況與物體的質量無關3實驗觀察：將羽毛和金屬片放入有空氣的玻璃管中，讓它們同時下落，這些物體下落的快慢不同；將玻璃管中的空氣抽去，再讓它們同時下落，它們下落的快慢一樣影響物體下落快慢的因素是受到空氣阻力的作用1重的物體比輕的物體下落得快×2物體下落過程中的運動

2、情況與物體的質量無關3影響物體下落快慢的因素是空氣阻力的作用1971年美國實現(xiàn)人類首次登月成功在這次登月活動中，宇航員D.R.斯科特在月球上證實了鐵錘與羽毛下落得一樣快，如圖2­1­1所示可是在我們生活的地球上，讓一把鐵錘和一片羽毛一起下落，根據(jù)我們日常生活經(jīng)歷，這兩個物體是否一起落地呢？是什么原因造成的呢？圖2­1­1【提示】不是一起落地，鐵錘先落地因為在地球上鐵錘和羽毛除了受到重力外，還受到空氣的阻力作用鐵錘的重力比較大，空氣阻力對鐵錘的影響相對很小，而羽毛的重力比較小，空氣阻力對羽毛的影響較大，因此鐵錘比羽毛先落地討論1：物體下落的快慢與質量有關嗎

3、？【提示】忽略空氣阻力的作用下，物體下落的一樣快，與質量無關討論2：在真空中，輕重不同的羽毛和銅片下落情況有何特點？【提示】真空中，沒有空氣，也就沒有空氣阻力，它們下落的一樣快1兩個截然相反的結論伽利略指出：根據(jù)亞里士多德的論斷，一塊大石頭的下落速度要比一塊小石頭的下落速度大，假定大石頭的下落速度為8v，小石頭的下落速度為4v.由這一觀點出發(fā)，當我們把兩塊石頭拴在一起時，對于下落快慢就有兩種結論：結論一：下落快的會被下落慢的拖著而減慢，下落慢的會被下落快的拖下而加快，結果整個系統(tǒng)的下落速度應該小于8v而大于4v；結論二：兩塊石頭拴在一起，加起來比大石頭還要重，其下落的速度比任何一個物體都要快，

4、速度應該大于8v.2實驗與探究如圖2­1­2所示是課題研究小組進展自由落體運動實驗時，用頻閃連續(xù)拍照的方法獲得的兩張照片A和B，任選其中的一張答復以下幾個問題：A質量相等的紙片和紙團B體積相等的鉛球和木球圖2­1­2圖A現(xiàn)象：從同一高度同時由靜止釋放的紙團和紙片，紙團下落得快，先落地解釋：質量相等的紙團和紙片，紙片受到的空氣阻力較大，不能忽略，紙片的運動不是自由落體運動，而紙團受到的空氣阻力較小，可以忽略，可以看成是自由落體運動圖B現(xiàn)象：質量不等的鉛球和木球，同時從同一高度由靜止釋放，它們同時落地解釋：鉛球和木球受到的空氣阻力都可以忽略，它們的運動都可以

5、看成是自由落體運動，所以同時落地結論：物體下落過程運動情況與物體質量無關伽利略的觀點正確116世紀末，意大利比薩大學的年輕學者伽利略通過邏輯推理的方法，使亞里士多德統(tǒng)治人們2 000多年的理論陷入困難，伽利略的猜測是A重的物體下落得快B輕的物體下落得快C輕、重兩物體下落得一樣快D以上都不是【解析】伽利略認為物體在下落運動過程中運動情況與物體的質量無關，故C正確【答案】C2伽利略以前的學者認為，物體越重，下落越快伽利略等一些物理學家否認了這種看法在一高塔頂端同時釋放一片羽毛和一個玻璃球，玻璃球先于羽毛到達地面，這主要是因為A它們的質量不等B它們的密度不等C它們的材料不同D它們所受的空氣阻力不等【

6、解析】玻璃球下落時空氣阻力可以忽略羽毛下落得比玻璃球慢，是羽毛受到的空氣阻力較自身重力而言影響大的緣故，羽毛下落時空氣阻力不能忽略；玻璃球受到的空氣阻力較自身重力而言很小，下落時空氣阻力可以忽略【答案】D物體下落的規(guī)律1兩物體在真空中或阻力可以忽略的空氣中下落時，它們下落得同樣快2兩物體在阻力不能忽略的空氣中下落時，空氣阻力比其重力更小的物體下落得快記 錄 自 由 落 體 運 動 軌 跡1自由落體運動定義：物體僅在重力作用下，從靜止開場下落的運動2實驗與探究1用打點計時器打出的紙帶得到運動的軌跡2分析紙帶上記錄的信息軌跡是一條直線紙帶上點的間隔越來越大，說明物體下落的速度變大用尺子測量物體下落

7、的位移s，發(fā)現(xiàn)s與t2成正比1在空氣中運動的物體，假設忽略空氣阻力對它的影響，它做的運動一定是自由落體運動×2自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動3做自由落體運動的物體，剛開場下落時，速度為零，而加速度不為零如圖2­1­3是小球做自由落體運動時的頻閃照片，照片中相鄰小球的像是相隔同樣的時間拍攝到的，各數(shù)據(jù)是小球距下落起點的間隔 單位：cm圖2­1­3根據(jù)這張頻閃照片，你能判斷出做自由落體運動的小球具有加速度嗎？簡述判斷的根據(jù)【提示】由圖可以看出：小球之間的間隔 越來越大，說明小球的速度越來越大，因此小球具有加速度討論1：物體做自由落體運動的

8、條件有什么？【提示】初速度為0，只受重力兩個條件討論2：記錄物體自由落體運動軌跡一般用哪兩種方法？【提示】用打點計時器打出的紙帶來記錄，用頻閃照片來記錄信息1實驗原理及器材1重錘拖動紙帶豎直下落時，假如可以忽略紙帶與打點計時器之間的摩擦阻力，且重錘的重力遠大于空氣阻力，那么重錘的下落可以近似認為是自由落體運動可以根據(jù)打出的紙帶研究重錘下落的規(guī)律2實驗器材有：打點計時器、低壓交流電源、紙帶、重錘、鐵夾、鐵架臺2主要實驗步驟圖2­1­41按圖2­1­4所示固定打點計時器，并接好電路2把紙帶的一端固定在重錘上，另一端穿過打點計時器，用夾子固定紙帶，使重錘靠近打

9、點計時器3接通電源，然后松開紙帶3實驗注意的事項1重錘選質量大、體積小的，以減小空氣阻力2打點計時器應豎直固定好，減小摩擦3重錘靠近打點計時器釋放，且要先接通電源再釋放紙帶，以便充分利用紙帶4從紙帶上獲得的信息猜測與驗證1猜測：物體做自由落體運動時，運動方向始終向下，即速度的方向不變；由頻率為50 Hz打點計時器記錄的自由落體運動信息的紙帶可以看出，如圖2­1­5所示，在一樣時間內物體的位移變大，即速度增大，自由落體運動可能是勻變速直線運動圖2­1­52自由落體運動是否為勻變速直線運動，還需要求出物體下落過程的加速度3多項選擇以下各運動中可看做是自由落體

10、運動的是A在沿程度方向飛行的飛機上釋放一個物體B紙片由靜止釋放，在空氣中下落C小鐵球由靜止下落，空氣阻力忽略不計D水龍頭上滴落的水滴的下落過程【解析】在沿程度方向飛行著的飛機上釋放一個物體，由于慣性具有程度初速度，不是自由落體，故A錯紙片由靜止釋放，在空氣中下落，空氣阻力對其影響較大，故B錯小鐵球由靜止下落，空氣阻力忽略可看做自由落體運動，故C對水龍頭上滴落的水滴所受的空氣阻力與重力相比可忽略不計，認為只受重力作用，故D對應選C、D.【答案】CD4如圖2­1­6所示是實驗中記錄了一個小球做自由落體運動信息的紙帶，根據(jù)所給出的紙帶分析1說明自由落體運動是直線運動；2說明小球是

11、否具有加速度；3位移與時間的關系是st還是st2?圖2­1­6【解析】從圖中可直接觀察：1圖中各點連成一線，說明自由落體運動是直線運動2圖中各點間間隔 越來越大，說明自由落體運動的速度在增大，所以自由落體運動是加速運動，具有加速度3測量小球從1位置分別到2、3、4、5、6位置的間隔 s12、s13、s14、s15、s16，發(fā)現(xiàn)與所用的時間T、2T、3T、4T、5T的平方的比值是一個恒量，說明自由落體運動的位移與時間的平方成正比【答案】見解析5圖2­1­7是小球做自由落體運動時的頻閃照片，照片中相鄰小球的像是相隔同樣的時間拍攝到的根據(jù)這張頻閃照片，能獲取關于自由落體運動的哪些規(guī)律性的東西？圖2­1­7【解析】測量與分析位移和對應的時間之間的關系：設頻閃照相的時間間隔為T，那么小球從1位置分別到2、3、4、5、6、