第7節(jié)_對自由落體運動研究

1、第一章 運動的描述第第7 7節(jié)節(jié) 對自由落體運動的研究對自由落體運動的研究制作：葉建軍制作：葉建軍【學習目標學習目標 】1.1.知道自由落體運動的規(guī)律知道自由落體運動的規(guī)律2.2.明確重力加速度的意義明確重力加速度的意義3.3.能解決自由落體運動的實際問題能解決自由落體運動的實際問題1.勻變速直線運動的勻變速直線運動的規(guī)律：規(guī)律：2.當初速度為當初速度為零時：零時：atv 221atx tv 2tx 速度規(guī)律速度規(guī)律位移規(guī)律位移規(guī)律【知識回顧知識回顧】atvvt02021attvx3.3.對于對于勻變速直線運動，如果將勻變速直線運動，如果將時間等份時間等份成周成周期為期為T T的間隔，如圖所示

2、，那么的間隔，如圖所示，那么相鄰相鄰兩個時間間兩個時間間隔內(nèi)位移之差用隔內(nèi)位移之差用x x表示則有：表示則有：2aTx 我們把它稱我們把它稱為勻變速運動的為勻變速運動的判別式。判別式?！居^察思考觀察思考】1. 亞里士多德通過對物體自由下亞里士多德通過對物體自由下落的觀察，提出落的觀察，提出了了“重重的物體比的物體比輕的物體下落的輕的物體下落的快快” ，即，即“重快重快輕慢輕慢”的觀點的觀點.你對他的觀點產(chǎn)生你對他的觀點產(chǎn)生過懷疑嗎過懷疑嗎？2. 活動活動:比較橡皮和紙片誰先落地；再把紙對折撕比較橡皮和紙片誰先落地；再把紙對折撕成等質(zhì)量的兩半，把其中一個揉成團再完成實驗，成等質(zhì)量的兩半，把其中一

3、個揉成團再完成實驗，你觀察到什么現(xiàn)象呢？如果兩個都揉成團呢？你觀察到什么現(xiàn)象呢？如果兩個都揉成團呢？空氣阻力的影響空氣阻力的影響.思考：思考：造成造成“重快輕慢重快輕慢”的原因可能是什么呢？的原因可能是什么呢？1.實驗實驗: (1)錢毛管實驗錢毛管實驗【自由落體運動自由落體運動】 我們把我們把 下，下， 的的運動叫做自由落體運動。運動叫做自由落體運動。(2)真空實驗室中拍攝的頻真空實驗室中拍攝的頻閃照片閃照片(3)宇航員在月球宇航員在月球上的落體上的落體實驗實驗思考：物體在運動的過程中受力情況如何呢？思考：物體在運動的過程中受力情況如何呢？ 物體是被如何釋放的呢？物體是被如何釋放的呢？物體只受

4、重力作用物體只受重力作用由靜止開始下落由靜止開始下落發(fā)現(xiàn)問題發(fā)現(xiàn)問題 伽利略伽利略以以“重物比輕物落得快重物比輕物落得快”為前提，通過邏為前提，通過邏輯推理，得出了互相矛盾的結論若以輯推理，得出了互相矛盾的結論若以“輕物比重物輕物比重物落得快落得快”為前提，你能否推斷出互相矛盾的結論？請為前提，你能否推斷出互相矛盾的結論？請試推之試推之【伽利略對落體運動規(guī)律的探究伽利略對落體運動規(guī)律的探究】提出假說提出假說 從從“自然界總是習慣于運用最簡單和最容易的手自然界總是習慣于運用最簡單和最容易的手段段”的信念出發(fā)，提出自由落體的速度與時間成正比的信念出發(fā)，提出自由落體的速度與時間成正比的猜想，即的猜想

5、，即 ，并進而推導出下落距離與時，并進而推導出下落距離與時間的關系為間的關系為 .間接驗證間接驗證 1 1遇到的困難：由于伽利略無法直接測定瞬時速遇到的困難：由于伽利略無法直接測定瞬時速度，所以不能由實驗直接驗證速度是否隨時間均勻變度，所以不能由實驗直接驗證速度是否隨時間均勻變化化tv 2th 2.巧妙設計了斜槽實驗,檢驗出運動距離與時間的平方成正比,也就間接證明了落體速度與時間成正比.記住記住：初速度為零的勻變速直線運動的特征：初速度為零的勻變速直線運動的特征： (1)(1)在在第一個第一個tsts內(nèi)、第二個內(nèi)、第二個tsts內(nèi)、第三個內(nèi)、第三個tsts內(nèi)內(nèi)的位移的位移關系：關系：（ x x

6、xxx x：135 135 ： ） (2)(2)在在相等的時間間隔相等的時間間隔tsts內(nèi)，內(nèi)，tsts內(nèi)、內(nèi)、2ts2ts內(nèi)、內(nèi)、 3ts 3ts內(nèi)內(nèi)的位移關系：的位移關系： （ x x1 1xx2 2xx3 3：=149=149： ）ktv tvk ( (請注意請注意: :這里的加速度叫什么這里的加速度叫什么?)?)合理外推合理外推 將斜槽實驗的結論外推到傾角為將斜槽實驗的結論外推到傾角為90900 0 的情況的情況, ,證明證明了自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動了自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動tvtvvatt0gtvt)0(0v【伽利略對落體運動規(guī)律的探究伽利略對落體運

7、動規(guī)律的探究】1.1.進行科學探究的一般步驟：進行科學探究的一般步驟：發(fā)現(xiàn)問題發(fā)現(xiàn)問題提出假設提出假設實驗驗證實驗驗證得出結論得出結論使用歸謬法說明亞里斯多德的觀點是錯誤的。使用歸謬法說明亞里斯多德的觀點是錯誤的。提出猜想與假設提出猜想與假設2thtv條件的限制，只能間接驗證條件的限制，只能間接驗證將間接驗證的結論合理外推，然后總結得出結論將間接驗證的結論合理外推，然后總結得出結論2.2.對此伽利略得出：對此伽利略得出： 自由落體運動是初自由落體運動是初速度為零、加速度恒定的速度為零、加速度恒定的勻加速直線運動。勻加速直線運動。加速度是多大呢？加速度是多大呢？此加速度稱之為此加速度稱之為自由落

8、體加速度自由落體加速度或或重力加速度重力加速度，用，用g g表示。表示?！咀杂陕潴w加速度】 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，請同學們利用根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，請同學們利用x=aTx=aT2 2，計算出自由落體加速度的大小。計算出自由落體加速度的大小。cm0123456789101112131415161718192019.602.180.544.908.7113.61OABCDEF第一段時間間隔內(nèi)的位移第一段時間間隔內(nèi)的位移為為: : x1=0.54第二段時間間隔內(nèi)的位移第二段時間間隔內(nèi)的位移為為: : x2 2= =2.18-0.54=1.64第三段時間間隔內(nèi)的位移第三段時間間隔內(nèi)的位移為為: : x3 3=4.90

9、=4.90-2.18-2.18=2.72=2.72第四段時間間隔內(nèi)的位移第四段時間間隔內(nèi)的位移為為: : x4 4=8.71=8.71-4.90-4.90=3.81=3.81第五段時間間隔內(nèi)的位移第五段時間間隔內(nèi)的位移為為: : x5 5=13.61=13.61-8.71-8.71=4.90=4.90第六段時間間隔內(nèi)的位移第六段時間間隔內(nèi)的位移為為: : x6 6=19.60=19.60-13.61-13.61=5.99=5.99相鄰兩段的位移差分別為相鄰兩段的位移差分別為121xxx =1.64-0.54=1.10 =2.72-1.64=1.08232xxx =3.81-2.72=1.093

10、43xxx =4.90-3.81=1.09454xxx =5.99-4.90=1.09565xxx由由2xaT得重力加速度大小得重力加速度大小22230125432122/81.9/)(1009.151smsmxxxxxTTxg討論：實驗會有誤差嗎？誤差的來源可能有哪些？討論：實驗會有誤差嗎？誤差的來源可能有哪些？ 一一是實驗誤差，如空氣阻力的影響等；是實驗誤差，如空氣阻力的影響等； 二二是計算誤差是計算誤差，為了，為了減小這種誤差，可用圖象減小這種誤差，可用圖象法計算加速度法計算加速度. . 研究表明：重力加速度的方向是研究表明：重力加速度的方向是豎直向下豎直向下的，的，其大小為其大小為9.

11、8m/s9.8m/s2 2。在同。在同一一地點，一切物體的重力加地點，一切物體的重力加速度速度都相同都相同, ,地球上地球上緯度和海拔不同緯度和海拔不同的區(qū)域，重力加的區(qū)域，重力加速度的數(shù)值速度的數(shù)值略有差別略有差別。g ( m/s2 )地地 點點 北北 極極 北北 京京上上 海海 廣廣 州州赤赤 道道緯緯 度度 9. 832 9. 801 9. 794 9. 788 9. 780 39 56 90 31 12 23 06 0 (想一想想一想, g值變化有什么規(guī)律嗎值變化有什么規(guī)律嗎?)g =9.8m/s2或或g =10m/s2課堂小結課堂小結一一、定義：、定義：物體物體 只在重力作用只在重力

12、作用下下 從從 靜止靜止 開始下落的運動開始下落的運動三、性質(zhì)：三、性質(zhì)：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動四、四、加速度：加速度：大小大小:g （重力加速度）（重力加速度）緯度越高緯度越高 方向方向: .豎直向下豎直向下g 值越大值越大二、特點：二、特點：只受重力只受重力V0=0五、五、速度和位移公式速度和位移公式V=V0+atX=V0t+ at2 22 21 1勻變速直線運動勻變速直線運動自由落體運動自由落體運動ggV= gth= gt2 22 21 1求解求解時先畫時先畫好好草圖草圖要有適當?shù)奈淖终f明，要有適當?shù)奈淖终f明，要注意書寫格式要注意

13、書寫格式vtHH/2 典型例題典型例題 閱讀閱讀P31P31想一想想一想: :你還有其他你還有其他方法求解嗎？方法求解嗎？課課 堂堂 練練 習習P32 P32 練習與評價練習與評價 第第4 4題題 （1 1） （2 2） （3 3）課課 后后 作作 業(yè)業(yè)P32 P32 練習與評價練習與評價 第第 1 1 題題第第 3 3 題題第一章 運動的描述第第7 7節(jié)節(jié) 對自由落體運動的研究對自由落體運動的研究制作：葉建軍制作：葉建軍（習題課）【教學目標教學目標】1.1.進一步理解自由落體運動的實質(zhì)進一步理解自由落體運動的實質(zhì)2.2.掌握自由落體運動的公式掌握自由落體運動的公式3.3.能運用自由落體運動的

14、規(guī)律解決實際問題能運用自由落體運動的規(guī)律解決實際問題P32 P32 練習與評價練習與評價1 1【內(nèi)容回顧內(nèi)容回顧】 什么是自由落體運動？它的特點是什么？它的加什么是自由落體運動？它的特點是什么？它的加速度是多大？方向如何？怎樣求出自由落體運動下落速度是多大？方向如何？怎樣求出自由落體運動下落的速度和下落的距離？的速度和下落的距離？ 物體物體 只在重力作用只在重力作用下下 從從 靜止靜止 開始下落的運動叫做開始下落的運動叫做自由落體運動。自由落體運動。特點：特點：V V0 0=0=0；只受重力。；只受重力。加速度大小為加速度大小為g=9.8m/sg=9.8m/s2 2。方向為。方向為豎直向下豎直

15、向下。緯度越緯度越高高g g 值越大值越大自由落體運動下落的速度：自由落體運動下落的速度：自由落體運動下落的距離：自由落體運動下落的距離：V=gtV=gth= gth= gt2 221【交流與合作交流與合作】P32 P32 練習與評價練習與評價2 21.1.關于自由落體運動，下列說法中正確的是（關于自由落體運動，下列說法中正確的是（ ）A.A.在空氣中不考慮空氣阻力的運動是自由落體運動在空氣中不考慮空氣阻力的運動是自由落體運動B.B.物體做自由落體運動時不受任何外力的作用物體做自由落體運動時不受任何外力的作用C.C.質(zhì)量大的物體受到的重力大，落到地面時的速度也大質(zhì)量大的物體受到的重力大，落到地

16、面時的速度也大D.D.自由落體運動是初速度為自由落體運動是初速度為0 0的勻加速運動的勻加速運動D DP32 P32 練習與評價練習與評價4 42.2.一花盆從距離地面一花盆從距離地面6.2m6.2m高的窗臺由靜止墜落，不高的窗臺由靜止墜落，不計空氣阻力的影響。求：計空氣阻力的影響。求：（1 1）花盆從開始下落到著地要用多少時間？）花盆從開始下落到著地要用多少時間？（2 2）花盆著地時的速度是多大？）花盆著地時的速度是多大？（3 3）從開始下落到）從開始下落到0.50s0.50s末下落的距離為多大？末下落的距離為多大？（4 4）0.50s0.50s時速度是多大？時速度是多大？（5 5）0.50

17、s0.50s時加速度是多大？時加速度是多大？ssght12.18.92.622smgtvt/11mgth225. 121211smgtv/9 . 4112/8 . 9smg P32 P32 練習與評價練習與評價4 43.3.在高在高11.25m11.25m的屋檐上，每隔一定時間有一滴水落下。的屋檐上，每隔一定時間有一滴水落下。已知第一滴水落到地面時，正好第已知第一滴水落到地面時，正好第4 4滴水離開屋檐，設滴水離開屋檐，設水滴的運動是自由落體運動，求第一滴水落地瞬間空水滴的運動是自由落體運動，求第一滴水落地瞬間空中各相鄰兩滴水間的距離。（中各相鄰兩滴水間的距離。（g g取取10m/s10m/s

18、2 2）解：設任意兩滴水之間的時間間隔為解：設任意兩滴水之間的時間間隔為T T，則根據(jù)題，則根據(jù)題意可知：意可知： 解得：解得：2)3(21Tgh ghT231第第3滴水與第滴水與第4滴水之間的距離為：滴水之間的距離為：第第2滴水與第滴水與第3滴水之間的距離為：滴水之間的距離為：mmhghggTh25. 1925.11992212121mhh75. 3312第第1滴水與第滴水與第2滴水之間的距離為：滴水之間的距離為： 可以這可以這樣去求解嗎？樣去求解嗎？ovth1h2h3因為5:3:1:321hhh所以mhhhhh25.1191321解得mh25. 11mh75. 32mh25. 63【鞏固練習鞏固練習】1.1.水滴由屋檐自由下落，當它通過高為水滴由屋檐自由下落，當它通過高為1.4m1.4m的窗戶時，的窗戶時，用時用時0.2s0.2s。不計空氣阻力，。不計空氣阻力，g g取取10m/s10m/s2 2, ,求窗臺下沿距求窗臺下沿距屋檐的高度。屋檐的高度。畫出分析的草圖畫出分析的草圖Lh1h2解：如圖所示，解：如圖所示，.21211gth .21222gth.2 . 012stt.12lhh由解得：由解得：lgttg212121)2 .0(21代入數(shù)據(jù)得：代入數(shù)據(jù)得：st6 . 01所以，所以，mmtgh2 . 38 . 01021)2 . 0(21