物理必修15 自由落体运动教课ppt课件

这是一份物理必修15 自由落体运动教课ppt课件，共32页。PPT课件主要包含了课前自主学习，自由落体，gT2，重力加速度，竖直向下，8ms2，ms2，课堂互动探究，课堂回眸等内容，欢迎下载使用。

一、自由落体运动1.定义:物体只在_____作用下从_____开始下落的运动。2.特点:(1)运动性质:初速度等于___的匀加速直线运动。(2)受力特点:只受_____作用。(3)物体下落可看作自由落体运动的条件:在实际中物体下落时由于受空气阻力的作用,物体并不是做自由落体运动,只有当空气阻力比重力小得多,可以忽略时,物体的下落才可当作_________运动来处理。
二、自由落体运动规律的应用　自由落体运动的重要公式:(1)速度公式:v=___。(2)位移公式:h=____。(3)速度-位移公式:v2=____。(4)平均速度公式: (5)逐差公式:hn-hn-1=___。
三、自由落体加速度任务驱动　自由下落加速度的大小与物体的质量有关吗?同一物体在月球和地球上做自由落体运动时加速度相同吗?提示:自由下落加速度的大小与物体的质量无关系。同一物体在月球和地球上自由落体的加速度不相同。
1.定义:在同一地点,一切物体自由下落的加速度都_____,这个加速度叫自由落体加速度,又叫作___________,通常用g表示。2.方向:总是_________。3.大小:(1)在地球上的同一地点:一切物体自由下落的加速度都_____。(2)在地球上不同的地点,g的大小一般是__(A.相同　B.不同)的,g值随纬度的增大而逐渐_____。(3)一般取值:g= ________或g= _______。 
主题一　　　　　　自由落体运动　【天文情境】航天员在月球上让一把锤子和一根羽毛同时下落,观察到它们同时落到月球表面。
【问题探究】　(1)空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体运动?提示:空气的阻力作用可以忽略。(2)结合上述【实验探究】,考虑物体下落有什么规律?提示:没有空气阻力时,轻重不同的物体下落快慢都相同,即物体下落的快慢与物体重力的大小无关。
【结论生成】1.物体做自由落体运动的条件:(1)初速度为零。(2)只受重力。(3)物体下落可看作自由落体运动的条件:在实际中物体下落时由于受空气阻力的作用,物体并不是做自由落体运动,只有当空气阻力比重力小得多,可以忽略时,物体的下落才可当作自由落体运动来处理。2.运动特点:(1)初速度为零,加速度为重力加速度g的匀加速直线运动,是匀变速直线运动的特例。(2)运动图像:自由落体运动的v -t图像是一条过原点的倾斜直线,斜率是k=g。
【典例示范】　(多选)关于自由落体运动,下列说法正确的是(　　)A.竖直向下的运动一定是自由落体运动B.自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动C.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动D.熟透的苹果从树枝开始自由下落的运动可被视为自由落体运动【解析】选B、C、D。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,故A错误,C正确;所有物体做自由落体运动的加速度均为g,运动性质是由静止开始的匀加速直线运动,故B正确;熟透的苹果在下落过程中虽受空气阻力作用,但该阻力远小于它的重力,可以忽略该阻力,故可将该过程视为自由落体运动,故D正确。
【补偿训练】1.(多选)科学研究发现:在月球表面没有空气,重力加速度约为地球表面处重力加速度的 。若宇航员登上月球后,在空中同一高度处同时由静止释放羽毛和铅球,忽略地球和其他星球对它们的影响,以下说法中正确的是(　　)A.羽毛将加速上升,铅球将加速下降B.羽毛和铅球都将下落,且同时落到月球表面C.羽毛和铅球都将下落,但铅球先落到月球表面D.羽毛和铅球都将下落,且落到月球表面的速度相同【解析】选B、D。羽毛和铅球在月球表面时都只受到重力作用,故它们均做自由落体运动,它们将同时落地,所以选项A、C错误,选项B、D正确。
2.踢毽子是我国民间的一项体育活动,被人们誉为“生命的蝴蝶”。毽子由羽毛和铜钱组成,在下落时总是铜钱在下羽毛在上,如图所示,对此分析正确的是(　　)A.铜钱重,所以总是铜钱在下羽毛在上B.如果没有空气阻力,也总是出现铜钱在下羽毛在上的现象C.因为空气阻力的存在,所以总是铜钱在下羽毛在上D.毽子的下落是自由落体运动【解析】选C。毽子在下落时总是铜钱在下羽毛在上,是由于空气阻力的影响,毽子的下落不能看作自由落体运动,A、D错,C对;如果没有空气阻力,就不一定出现铜钱在下羽毛在上的现象,B错。
主题二　　　　　　自由落体运动规律的应用　【生活情境】熟透的苹果从树上落下来,不计空气阻力。只受重力作用可以看作是自由落体运动。
【问题探究】　(1)自由落体运动与匀变速直线运动两者是什么关系?(2)前面所学的匀变速直线运动的基本公式及推论,有哪些适用于自由落体运动?哪些不适用?提示:(1)自由落体运动属于匀变速直线运动,自由落体运动是匀变速直线运动中的一个特例。(2)前面所学的匀变速直线运动的基本公式及推论对自由落体运动都适用。
【结论生成】1.关于自由落体的几个重要公式:
2.关于自由落体运动的几个比例关系式:(1)第1T末,第2T末,第3T末……第nT末速度之比v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n。(2)前1T内,前2T内,前3T内……前nT内的位移之比h1∶h2∶h3∶…∶hn=1∶22∶32∶…∶n2。(3)第1T内,第2T内,第3T内……第nT内的位移之比hⅠ∶hⅡ∶hⅢ∶…∶hN=1∶3∶5∶…∶(2n-1)。(4)通过第1个h,第2个h,第3个h……第n个h所用时间之比t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶( -1)∶( )∶…∶( )
【典例示范】在一场大地震中,一架直升机从离地面 500 m 的空中在灾区某地上空做定点空投救灾物资,g取10 m/s2,求: (1)落到地面所用的时间。(2)自开始下落计时,在第1 s内的位移、最后1 s内的位移。
【解析】(1)由h= gt2,得落地所用时间:t= s=10 s(2)第1 s内的位移:h1= ×10×12 m=5 m因为从开始运动起前9 s内的位移为h9= ×10×92 m=405 m所以最后1 s内的位移为Δh=h-h9=500 m-405 m=95 m。答案:(1)10 s　(2)5 m　95 m
【素养训练】一物体从H高处自由下落,经时间t落地,则当它下落 时,离地的高度为(　　)A. 　　　B. 　　　C. 　　　D. 【解析】选C。根据h= gt2,下落高度与时间的平方成正比,所以下落 时,下落高度为 ,离地高度为 。
【补偿训练】1.(多选)物体从离地面45 m高处做自由落体运动(g取10 m/s2),则下列选项中正确的是(　　)A.物体运动3 s后落地B.物体落地时的速度大小为30 m/sC.物体在落地前最后1 s内的位移为25 mD.物体在整个下落过程中的平均速度为20 m/s【解析】选A、B、C。由h= gt2得t= =3 s最后1 s内位移Δh= =25 m落地速度v=gt=30 m/s全程的平均速度 m/s=15 m/s
2.(多选)为了测出楼房的高度,让一石块从楼顶自由落下(不计空气阻力),只测出下列哪个物理量能算出楼房的高度(　　)A.石块下落到地面的时间B.石块下落过程中通过任意一扇窗户的时间C.石块落地前最后一秒的位移D.石块通过最后一米位移所用的时间【解析】选A、C、D。由h= gt2可知选项A可算出楼房的高度,由h= gt2和h-s= g(t-1)2可知选项C可算出楼房的高度,由h= gt2和h-1= g(t-Δt)2可知D可算出楼房的高度。
主题三　　重力加速度的测量方法　【实验情境】利用如图所示的实验装置测定重力加速度。用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态,并使重物停在靠近打点计时器处。先接通电源,再松开纸带让重物自由下落,打点计时器在纸带上打下一系列的点。
【问题探究】　如何根据打上点的纸带求出重物的重力加速度?提示:可用下列两种方法求出重力加速度:(1)由vn= 求出各点的瞬时速度,作出v -t图像,v -t图像是一条过原点的倾斜直线,直线斜率表示加速度。(2)由Δx=aT2计算加速度。
【结论生成】1.打点计时器法:(科学探究) (1)实验装置如图所示。打点计时器固定在铁架台上,纸带一端系着重物,另一端穿过计时器。用夹子夹住纸带,启动计时器,松开夹子后重物自由下落,计时器在纸带上留下一串小点。(2)对纸带上计数点间的距离x进行测量,利用g= 求出重力加速度。
2.频闪照相法:频闪照相机可以每间隔相等的时间拍摄一次,利用频闪照相机可追踪记录做自由落体运动的物体的位置,根据Δx是否为恒量,可判断自由落体运动是否为匀变速直线运动。根据匀变速直线运动的推论Δx=aT2可求出重力加速度g= 。由g= 也可求出重力加速度g。
3.滴水法:(1)如图所示,让水滴自水龙头滴下,在水龙头正下方放一个盘,调节水龙头,让水一滴一滴地滴下,并调节使第一滴水碰到盘的瞬间,第二滴水正好从水龙头开始下落,并且能依次持续下去。
(2)用刻度尺测出水龙头距盘面的高度h。(3)测出每滴水下落的时间T,其方法是:当听到某一滴水滴落在盘上的同时,开启停表开始计时,之后每落下一滴水依次计数1、2、3、…,当数到n时按下停表停止计时,则每一滴水下落的时间T= 。(4)由h= gT2,得g=
【典例示范】(2019·全国卷Ⅲ)甲、乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中,甲同学负责释放金属小球,乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1 s拍1幅照片。(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息,在此实验中还必须使用的器材是______ 。(填正确答案标号) A.米尺　　　B.秒表　　　C.光电门　　　D.天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。答:______________________________。  (3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5 cm、ac=58.7 cm,则该地的重力加速度大小为g=________ m/s2。(保留2位有效数字) 、
【解析】(1)此实验用数码相机替代打点计时器,故实验原理是相同的,仍然需要米尺来测量点与点之间的距离,故选A。(2)米尺在本实验中的使用方法为:将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近米尺,这样便于测量连续几张照片上小球位置之间的距离。(3)利用逐差法Δx=aT2求加速度a。则g=a= =9.7 m/s2。答案:(1)A　(2)将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近米尺　(3)9.7
【素养训练】如图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,已知乙同学捏住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20 cm的位置,则丙同学的反应时间为(　　) s　　 s　　 s　　 s【解析】选C。设直尺下落的加速度为a,由h= at2得,a= = m/s2≈10.2 m/s2,丙同学的反应时间t1= s≈0.20 s,C正确。