物理必修 第一册第二章 匀变速直线运动的规律5 自由落体运动课前预习ppt课件

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【课 标 要 求】1.知道自由落体运动的条件，知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动．2．会探究自由落体运动规律及测定自由落体运动的加速度，知道重力加速度的大小和方向．3．会运用自由落体运动规律和特点解决相关问题．4．了解伽利略研究自由落体运动的科学方法和探究过程、认识科学推理在物理学研究中的重大作用．
一、自由落体运动1．定义：只在________作用下，物体由________开始下落的运动．2．条件：(1)只受_________．(2)初速度________．3．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：________作用．
二、伽利略对落体运动规律的探究1．问题提出(1)亚里士多德观点：重的物体比轻的物体下落得________．(2)矛盾：把重物和轻物捆在一起下落，会得出两种矛盾的结论．(3)伽利略观点：重物与轻物下落得________．2．提出猜想：伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的________运动，并提出这种运动的速度应该是________变化的假说．3．实验验证(1)如果速度随时间的变化是均匀的，初速度为零的匀变速直线运动的位移x与运动所用的时间t的平方成________，即x∝t2.(2)让小球从斜面上的不同位置由静止滚下，测出小球从不同起点滚动的位移x和所用的时间t.(3)斜面倾角一定时，判断x∝t2是否成立．(4)改变小球的质量，判断x∝t2是否成立．
4．合理外推：伽利略认为当斜面倾角为________时，小球自由下落，仍会做__________运动．
[举例]　比萨斜塔自由落体实验(质量不同的两球同时释放，同时落地)自由落体运动忽略了次要因素—空气阻力，突出了主要因素—重力．
[导学]　跨越时空的对话
[拓展]　自由落体运动的v ­ t图像由v＝gt知，运动时间越长，速度越大，运动速度与时间成正比，v ­ t图像是一条过原点倾斜直线，斜率为g.
四、自由落体加速度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，也叫重力加速度，通常用g表示．2．方向：________．3．大小(1)一般情况取g＝9.8 m/s2，粗略计算取g＝10 m/s2.(2)g值随纬度升高而________，随高度升高而________．
[图解]　g的方向是竖直向下的不能认为g的方向指向地心，这一点在必修第二册中将详细介绍．
探究点一　对自由落体运动的理解【导学探究】如图所示，哪个牛顿管里的金属片和羽毛做自由落体运动？为什么？玻璃管内的羽毛、铁片的下落
提示：乙管中．因为甲牛顿管中的金属片和羽毛受空气阻力．
【典例示范】例1 (多选)下列说法正确的是(　　)A．初速度为零、竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动B．仅在重力作用下的运动叫作自由落体运动C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动才是自由落体运动D．当空气阻力可以忽略不计时，物体从静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动
解析：A、B错，C对：自由落体运动的条件：只受重力，初速度v0＝0；D对：若空气阻力可以忽略不计，物体由静止开始自由下落的运动可以视为自由落体运动来处理．
素养训练1　(多选)下列关于自由落体运动及重力加速度的说法，正确的是(　　)A．竖直向下的运动一定是自由落体运动B．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C．相同地点，轻、重物体的g值一样大D．g值在赤道处大于在北极处
解析：A错：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；B对：熟透的苹果在下落过程中虽受空气阻力的作用，但该阻力远小于它的重力，可以忽略该阻力，故可将该运动视为自由落体运动；C对：相同地点，重力加速度相同，与质量无关；D错：赤道处g值小于北极处．
素养训练2　拿一个长约1.5 m的玻璃筒，一端封闭，另一端有开关，把金属片和小羽毛放到玻璃筒里，把玻璃筒倒过来，观察它们下落的情况，然后把玻璃筒里的空气抽出，再把玻璃筒倒立过来，再次观察它们下落的情况，下列说法正确的是(　　)A．玻璃筒充满空气时，金属片和小羽毛下落一样快B．玻璃筒充满空气时，金属片和小羽毛均做自由落体运动C．玻璃筒抽出空气后，金属片和小羽毛下落一样快D．玻璃筒抽出空气后，金属片比小羽毛下落快
解析：玻璃筒内有空气时，形状和质量都不同的几个物体下落快慢不同，是因为空气阻力不同，导致加速度不同，故A、B错误．玻璃筒内没有空气时，物体做自由落体运动，加速度都为g，所以下落得一样快，故C正确，D错误．
【典例示范】题型1　对自由落体加速度的理解例2 (多选)关于重力加速度的下列说法正确的是(　　)A．重力加速度g是标量，只有大小，没有方向，通常计算中g取9.8 m/s2B．在地球上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大C．在地球上同一地点同一高度，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同D．在地球上的同一地方，离地面高度越大，重力加速度g越小
解析：重力加速度是矢量，方向竖直向下，与重力的方向相同．在地球表面，不同的地方，g的大小略有不同，但都在9.8 m/s2左右，A错误，B正确；在地球表面同一地点同一高度，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐减小，C、D正确．
【思维方法】重力加速度的三点说明(1)重力加速度的大小只与物体所处的地理位置有关，与物体本身无关．(2)我们在研究自由落体运动时，物体下落的高度不太高，一般认为重力加速度大小不变．(3)重力加速度的方向既不能说是“垂直向下”，也不能说是“指向地心”，只有在赤道或两极时重力加速度才指向地心．
题型2　自由落体运动规律的应用例3 如图所示，屋檐上水滴下落的过程可以近似看作自由落体运动．假设水滴从10 m高的屋檐上无初速度滴落，水滴下落到地面时的速度大约是多大？(g取10 m/s2)
拓展迁移　在[例3]中水滴下落过程中经2 m高的窗户所需时间为0.2 s．那么，窗户上沿到屋檐的距离为多少？
题型3　自由落体运动推论的应用例4 一个石子从高处释放，做自由落体运动，已知它在第1 s内的位移大小是x，则它在第3 s内的位移大小是(　　)A．5x B．7xC．9x D．3x
1.下列说法正确的是(　　)A．重的物体的g值大B．g值在地面任何地方一样大C．g值在赤道处大于南北两极处D．同一地点的不同质量的物体g值一样大
解析：自由落体运动的加速度g是由重力产生的，重力加速度与物体的质量无关，故A错误；地面的物体的重力加速度受纬度和海拔的影响，纬度越高重力加速度越大，赤道处小于南北两极处的重力加速度，故B、C错误；同一地点轻重物体的g值一样大，D正确．
2．下列各图中，以竖直向上为正方向，其中表示物体做自由落体运动的是(　　)
解析：v的方向向下，为负，且v∝t，易知B正确．
3．在真空中，将苹果和羽毛同时从同一高度由静止释放，下列频闪照片中符合事实的是(　　)
4．如图所示，某学习小组利用直尺估测反应时间：甲同学捏住直尺上端，使直尺保持竖直，直尺零刻度线位于乙同学的两指之间．当乙看见甲放开直尺时，立即用手指捏住直尺，根据乙手指所在位置计算反应时间．为简化计算，某同学将直尺刻度进行了改进，以相等时间间隔在直尺的反面标记反应时间的刻度线，制作了“反应时间测量仪”，下列四幅图中刻度线标度正确的是(　　)