高中物理 第二章 第五課時 自由落體運動課件 新人教版必修1.ppt

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第二章勻變速直線運動的研究第五課時自由落體運動 探究一對自由落體運動的進一步理解 1 自由落體運動是一種理想化模型物體在空氣中下落時由于要受空氣阻力的作用 并不做自由落體運動 只有當空氣阻力遠小于重力時 可以認為物體只受重力作用 物體由靜止下落才可被看做自由落體運動 在空氣中自由下落的石塊在短時間內可被看做自由落體運動 在空氣中羽毛的下落不能被看做自由落體運動 2 自由落體運動的判斷方法 1 根據(jù)條件來判斷 物體做自由落體運動的條件是物體的初速度為零且物體只受重力作用 兩者缺一不可 2 根據(jù)理想化模型來判斷 靜止下落的物體除受重力外也受其他力 但其他力遠小于物體的重力 3 根據(jù)題目中一些暗示語言來判斷 有些題目直接給出諸如 物體由靜止開始自由下落 忽略空氣阻力 或 空氣阻力遠小于重力 等提示語時 可將下落的物體看成自由落體運動 3 自由落體運動的v t圖象由自由落體運動的性質知 自由落體運動的v t圖象是一條經(jīng)過原點的傾斜直線 斜率表示重力加速度g 4 自由落體運動是勻加速直線運動 1 自由落體運動的加速度恒定 稱自由落體加速度 或重力加速度 同一位置 不同物體的自由落體加速度均相同 2 地球表面不同位置的自由落體加速度不同 地理緯度越高 自由落體加速度越大 特別提醒 1 物體在真空中由靜止開始下落的運動不一定是自由落體運動 因為物體可能不只受重力作用 2 物體在其他星球上也可以做自由落體運動 但同一物體在不同的星球上所受重力一般不同 所以物體下落時的加速度一般不同 關于自由落體運動 下列說法正確的是 A 豎直向下的運動一定是自由落體運動B 自由落體運動是初速度為零加速度為g的豎直向下的勻加速直線運動C 物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫自由落體運動D 熟透的蘋果從樹枝開始自由下落的運動可被視為自由落體運動 分析 求解本題應把握以下兩點 1 物體做自由落體運動的條件 2 自由落體運動為勻變速直線運動 解析 物體做自由落體運動的條件是初速度為零且只受重力作用 A錯 C對 所有物體做自由落體運動的加速度均為g 運動性質是由靜止開始的勻加速直線運動 B對 熟透的蘋果在下落過程中雖受空氣阻力作用 但該阻力遠小于它的重力 可以忽略該阻力 故可將該過程視為自由落體運動 D對 答案 BCD 名師點睛 充分理解自由落體運動的定義 特征和性質 重力加速度的特點 排除日常生活經(jīng)驗的干擾 緊緊抓住概念的本質 是解決這一類問題的關鍵 變式訓練 1 如圖所示的各v t圖象能正確反映自由落體運動過程的是 解析 自由落體運動是初速度v0 0 加速度a g的勻加速直線運動 因此它的v t圖象是一條過原點的傾斜直線 B D選項正確 答案 BD 探究二自由落體運動規(guī)律的應用 自由落體運動是勻變速直線運動的特例 因此勻變速直線運動規(guī)律也適用于自由落體運動 只要將勻變速直線運動公式中的v0換成0 a換成g x換成h 勻變速直線運動公式就變?yōu)樽杂陕潴w運動公式 特別提醒 當問題只涉及自由落體運動中間某段或最后某段過程時 運動就轉化為初速度不為零的勻加速直線運動 此時有兩種求解思路 1 利用一般勻加速直線運動規(guī)律求解 2 間接運用自由落體運動規(guī)律 利用不同過程來求解 例如 求物體下落經(jīng)過窗戶的時間 可以先求從開始下落至窗頂 窗臺的時間t1 t2 再利用t2 t1求解 某人估測一豎直枯井深度 從井口靜止釋放一石頭并開始計時 經(jīng)2s聽到石頭落底聲 由此可知井深約為 不計聲音傳播時間 重力加速度g取10m s2 A 10mB 20mC 30mD 40m分析 人從井口靜止釋放石頭到聽到石頭落地聲的時間就是石頭做自由落體運動的時間 名師點睛 應用自由落體運動的規(guī)律時 應先確定研究對象 選定研究過程 明確物體的運動情況 結合自由落體運動規(guī)律進行求解 變式訓練 2 從離地面80m的空中自由落下的一個小球 取g 10m s2 求 1 經(jīng)過多長時間小球落到地面上 2 自開始下落計時 在最后1s內的位移 3 下落一半高度時的速度 分析 小球釋放后做自由落體運動 根據(jù)自由落體運動的規(guī)律 選擇合適的公式進行計算 探究三利用自由落體運動測重力加速度 1 利用打點計時器測重力加速度 1 按圖示連接好線路 并用手托重物將紙帶拉到最上端 2 安裝打點計時器時要使兩限位孔在同一豎直線上 以減少摩擦阻力 3 應選用質量和密度較大的重物 增大重力可使阻力的影響相對減小 增大密度可以減小體積 可使空氣阻力減小 4 先接通電路再放開紙帶 打完一條紙帶后立刻斷開電源 5 對紙帶上計數(shù)點間的距離h進行測量 利用hn hn 1 gT2求出重力加速度 3 利用滴水法測重力加速度如圖 讓水滴自水龍頭滴下 在水龍頭正下方放一個盤 調節(jié)水龍頭 讓水一滴一滴地滴下 并調節(jié)到使第一滴水碰到盤的瞬間 第二滴水正好從水龍頭口開始下落 并且能依次持續(xù)下去 用刻度尺測出水龍頭口距盤面的高度h 再測出每滴水下落的時間T 其方法是 特別提醒 1 用打點計時器測出的重力加速度可能比實際值偏小 因為重物在帶動紙帶通過計時器下落時要受阻力作用 2 頻閃照相法測重力加速度實驗中 照片上的距離不是實際距離 應將其還原成小球下落的實際距離 或在照相時在物體旁放一標尺 某物理興趣小組為獲得當?shù)刂亓铀俣戎?設計了如下實驗 并進行了一系列探究過程 假設你也是其中一員 請補充完整橫線部分內容 1 操作過程 將打點計時器固定在鐵架臺上 如圖所示 將接有重物的紙帶沿豎直方向穿過打點計時器的限位孔 先 再釋放紙帶 獲得點跡清晰的幾條紙帶 2 探究過程 其中一條紙帶的點跡及數(shù)據(jù)如圖所示 圖中直尺的單位為cm 點O為紙帶上記錄到的第一點 點A B C D 依次表示點O以后連續(xù)的各點 已知打點計時器每隔T 0 02s打一個點 分析 求解本題要把握以下三點 1 使用打點計時器的要領 2 勻變速直線運動中某段時間內的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度 3 利用紙帶計算勻變速直線運動加速度的方法 名師點睛 利用紙帶計算重力加速度的三種方法 1 計算出紙帶上幾個點的速度 然后根據(jù)加速度的定義式求加速度 2 計算出紙帶上各點的速度 畫出v t圖象 由圖象的斜率可求得重物下落的加速度即重力加速度 3 用逐差法根據(jù) h gt2求加速度 注意要盡可能多地選用數(shù)據(jù) 變式訓練 3 滴水法測重力加速度的過程是這樣的 讓水龍頭的水一滴一滴地滴在其正下方的盤子里 調整水龍頭 讓前一滴水滴到盤子而聽到聲音時 后一滴恰好離開水龍頭 從第1次聽到水擊盤聲時開始計時 測出n次聽到水擊盤聲的總時間為t 用刻度尺量出水龍頭到盤子的高度差為h 即可算出重力加速度 設人耳能區(qū)分兩個聲音的時間間隔為0 1s 聲速為340m s g取10m s2 則 D 探究四自由落體運動的綜合問題 跳傘運動員做低空跳傘表演 他離開飛機后先做自由落體運動 當距離地面125m時打開降落傘 傘張開后運動員就以14 3m s2的加速度做勻減速運動 到達地面時速度為5m s 問 1 運動員離開飛機時距地面的高度為多少 2 離開飛機后 運動員經(jīng)過多少時間才能到達地面 取g 10m s2 變式訓練 4 一個做自由落體運動的物體落至地面前最后一秒鐘內通過的路程是全程的一半 求它落到地面所需的時間