高中物理 2-2《自由落體運動的規(guī)律》課件1 滬科版必修1

1、2．1　伽利略對落體運動的研究(略)2．2　自由落體運動的規(guī)律,1．自由落體運動是指物體只在 作用下，從 開始下落的運動．自由落體運動是一種 直線運動．在有空氣的空間里，如果物體下落時所受的 與重力相比，可以忽略不計，物體的下落也可以看做自由落體運動．2．自由落體運動是一種初速度為零的勻加速直線運動，其加速度通常被認(rèn)為是一個

2、固定值，稱為 ，用小寫字母g表示，其大小約等于 , 米/秒2，方向 ．,重力,勻變速,重力加速度,空氣阻力,靜止,10,豎直向下,一、自由落體運動● 要點梳理　(1)一個物體的運動是自由落體運動，必須從受力條件和初始條件上同時滿足才行，即受力條件為只受重力，初始條件為初速度v0＝0.大家常因丟掉一個方面而造成錯誤．(2)自由

3、落下的小鐵球，從樹上掉下的蘋果等，在其速度不是很大的情況下都能滿足空氣阻力遠(yuǎn)小于其重力的條件，如果下落的速度非常大，受到的空氣阻力是比較大的， 這時就不能當(dāng)做自由落體運動了．,(3)運動特點：初速度為零，加速度為重力加速度g的勻加速直線運動．(4)自由落體運動的規(guī)律速度公式：v＝gt位移公式：h＝ gt速度、位移關(guān)系式：v2＝2gh,二、自由落體運動的加速度● 要點梳理(1)定義：在同一地點，一切物體在自由落體運動中的

4、加速度都相同，這個加速度叫做自由落體的加速度，也叫做重力加速度．(2)方向：自由落體的加速度的方向總是豎直向下．(3)大?。篻＝9.8 m/s2.【注意】　在同一地點，重力加速度g的大小是相同的；在不同的地點，g的值略有不同．①同一海拔高度，緯度越高的地方，g越大．②同一緯度，海拔高度越高的地方，g越?。牵谕ǔＧ闆r下，g的變化不大，一般取g＝9.8 m/s2，粗略計算時，取g＝10 m/s2.在不同的星球表面，重力加

5、速度g的大小一般不相同．,三、測定重力加速度的大小● 重點突破　重力加速度測量方法例析(1)落體法測定反應(yīng)時間,一個人從發(fā)現(xiàn)某個現(xiàn)象到針對該現(xiàn)象采取正確措施的時間稱為反應(yīng)時間，知道一個人的反應(yīng)時間在現(xiàn)實生活中具有重大的意義．測定一個人的反應(yīng)時間可用落體法． 方法例析1.如右圖所示是甲、乙兩位同學(xué)為測量反應(yīng)時間所做的實驗，實驗時甲用一只手在木尺下部做握住木尺的準(zhǔn)備，當(dāng)看到乙同學(xué)放開手時，他立即握住木尺．如果測出

6、木尺下降的高度為11.25 cm，請你計算甲同學(xué)的反應(yīng)時間(g取10 m/s2),【解析】　甲從看到乙同學(xué)放開木尺到他握住木尺所用時間即甲同學(xué)的反應(yīng)時間，測定這段時間內(nèi)木尺下降的高度，即可由自由落體運動位移與時間的關(guān)系h＝ gt2，得 t＝ ＝0.15 s.【評析】　落體法把一個不易測量的量——時間，轉(zhuǎn)化為一個較易測量的量——位移，通過測量位移，再求出時間，很好的解決了難題．,(2)利用自由落體運動測重力加速度

7、物體做自由落體運動的位移與時間的關(guān)系為h＝ gt2，可見，只要測出做自由落體運動的物體在某段時間內(nèi)的位移，就可由g＝ 求出該地的重力加速度．方法例析2：在自來水龍頭下放一空罐頭盒，調(diào)節(jié)水龍頭，讓水一滴一滴地流出，并調(diào)節(jié)到使第一滴水碰到盒底的瞬間，第二滴水正好從水龍頭口開始下落，且能依次持續(xù)下去，若給實驗者的測量儀器是直尺和停表，如何利用上述儀器測定重力加速度g的大小？需測定哪些物理量？寫出計算g的表達(dá)式．,【解析】　根

8、據(jù)自由落體運動的規(guī)律和所給器材，應(yīng)測出一滴水下落的高度h和時間，由于用停表測一滴水下落的時間誤差較大，可測量n滴水下落的時間t，則每滴水下落的時間為 ，所以由h＝ gt2，得：g＝ ＝.【評析】　該例中對時間的測量采取了測多次同樣時間再求平均的辦法，這是減小測量誤差的一個有效方法．,小敏是一個善于思考的鄉(xiāng)村女孩，她在學(xué)過自由落體運動規(guī)律后，對自家房上下落的水滴產(chǎn)生了興趣，她坐在窗前(如右圖所示)發(fā)現(xiàn)從

9、屋檐每隔相等時間滴下一滴水，當(dāng)?shù)?滴正欲滴下時，第1滴剛好落到地面，而第3滴與第2滴分別位于高1 m的窗子的上、下沿，小敏同學(xué)在自己的作業(yè)本上畫出了(如圖所示)水滴下落同自家房子的關(guān)系，其中2點和3點之間的小矩形表示小敏正對的窗戶，請問：此屋檐離地面多高？滴水的時間間隔是多少？,【解析】　水滴的下落可以看做是自由落體運動．設(shè)屋檐離地面高為h，滴水間隔為T.由h＝gt2/2得第2滴水的位移h2＝g(3T)2/2，第3滴水

10、的位移h3＝g(2T)2/2，且h2－h(huán)3＝1 m，聯(lián)立得T＝0.2 s，則屋檐高h(yuǎn)＝g(4T)2/2＝3.2 m.【答案】　3.2 m　0.2 s,一人從塔頂無初速釋放一個小鐵球，已知小球在最后1 s內(nèi)通過的位移是全部位移的 ，求塔高多少？,【解析】　小球做自由落體運動，可應(yīng)用位移公式求解．但要正確表達(dá)最后1 s內(nèi)的位移與全部位移的關(guān)系．設(shè)小球下落總時間為t，則,【答案】　122.5 m,一礦井深125 m，在

11、井口每隔一定時間放下一小球，當(dāng)釋放第11個小球時，第1個小球恰好到達(dá)井底，問此時第3個小球和第5個小球之間的距離是多少？(g取10 m/s2),【解析】　自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動．小球下落間隔時間相同，所以11個球有10個相等時間間隔．根據(jù)題意，第一個球下落時間為t1＝ ＝ s＝5 s.相鄰兩個球間隔時間為Δt＝ ＝ s＝0.5 s.第3個球下落時間

12、為t3＝t1－2Δt＝(5－2×0.5) s＝4 s.第3個球下落高度為h3＝ gt32＝ ×10×42 m＝80 m.第5個球下落時間為t5＝t1－4Δt＝(5－4×0.5) s＝3 s.第5個球下落高度為h5＝ gt52＝ ×10×32 m＝45 m.,第3個球和第5個球之間的距離Δh＝h3－h(huán)5＝(80－45) m＝35 m.

13、【答案】　35 m,從某高度自由落下一物體A，t秒后又從該處落下一物體B，再經(jīng)3 s，兩者的高度差等于B開始下落時兩者高度差4 倍，問相隔時間t是多少？B開始下落時兩者相距多高？,【解析】　設(shè)相隔時間為t，由題意和運動學(xué)公式得：,【答案】　2 s　20 m,小鵬搖動蘋果樹，從同一高度一個蘋果和一片樹葉同時從靜止下落，發(fā)現(xiàn)蘋果先落地，下面說法正確的是(　　)A．蘋果和樹葉都是自由落體運動B．蘋果和樹葉的運動都不能看成自由落體運動C

14、．蘋果的運動可以看做是自由落體運動，樹葉的運動則不能看成自由落 體運動D．假如地球上沒有空氣，則蘋果和樹葉會同時落地,【答案】　CD,【指點迷津】　自由落體運動是初速度為零，只在重力作用下的運動，若阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于重力時，阻力對運動影響可以忽略時的運動可看做自由落體運動，否則不可以．,甲、乙兩名同學(xué)在勻速行駛的火車上釋放一小球，觀察其運動情況：甲認(rèn)為小球做的是自由落體運動；乙認(rèn)為小球不是自由落體運動，試分析甲、乙兩同學(xué)誰的說

15、法是正確的．【指點迷津】　熟記自由落體運動規(guī)律的特點——v0＝0，只受重力；而題目中小球有和火車一樣的水平速度，若從地面上看小球的軌跡不是直線．因此，小球不是自由落體運動．【答案】　乙的說法正確,平均速度在位移求解中的應(yīng)用由梅爾敦定理(見課本P52)知，對于自由落體運動而言，它在某段時間內(nèi)的平均速度，等于初速度與末速度之和的一半，即 ＝ (v0＋vt)，再利用 ＝ 的變形式h＝ t，我們能方便求

16、解自由落體運動中某段時間內(nèi)的位移．,一物體做自由落體運動，某時刻的速度為10 m/s，再過2 s它的速度為29.6 m/s，求這2 s內(nèi)物體下落的高度？【解析】　物體在該2 s內(nèi)的平均速度為 ＝ (v0＋vt)＝ (10＋29.6) m/s＝19.8 m/s所以物體在該2 s內(nèi)的位移為：h＝ t＝19.8×2 m＝39.6 m【答案】　39.6 m,1．下列說法錯誤的是(　　)

17、 A．從靜止開始下落的物體一定做自由落體運動 B．若空氣阻力不能忽略，則一定是重的物體下落得快 C．自由落體加速度的方向總是垂直向下 D．滿足速度跟時間成正比的下落運動一定是自由落體運動 【解析】　自由落體運動是指物體只在重力作用下從靜止開始的下落運動． A項中沒有說明是什么物體，考慮不考慮空氣阻力，故A項錯誤；若將10公斤 棉花捆成一捆與10 g的小鋼球同

18、時釋放，顯然小鋼球下落快，故B項錯誤；自由落體加速度是豎直向下，故C項錯誤；初速度為零的勻變速直線運動的速度 跟時間都成正比，但不一定是自由落體運動，故D項錯誤． 【答案】　ABCD,2．“錢毛管”演示實驗證明了(　　) A．重力加速度的大小是9.8 m/s2 B．自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動 C．沒有空氣時，物體下落的快慢與物體的質(zhì)量和形狀無關(guān) D．以上三個結(jié)論都能

19、證明 【答案】　C,3．自由落體運動在任何兩個相鄰的1 s內(nèi)，位移的增量為(g＝10 m/s2)(　　) A．1 m　　　　　　　　　B．5 m C．10 m D．不能確定 【解析】　由平均速度的公式：v＝ 和速度公式：v＝gt可知相 鄰1 s的兩段平

20、均速度相差g，所以有：Δs＝Δv·t＝g×1 s＝10 m. 【答案】　C,4．四個小球在離地面不同高度同時從靜止釋放，不計空氣阻力，從開始 運動時刻起每隔相等的時間間隔，小球依次碰到地面，如下圖中，能 反映出剛開始運動時各小球相對地面的位置的是(　　),【解析】　因為各個球是間隔相等時間落地的，且都做自由落體運動，由h＝ gt2，可得各球初始離地高度之比h1∶h2∶h

21、3∶……12∶22∶32∶……，故C圖正確．【答案】　C,5．從高為h1處自由下落一小球A,1 s后從高為h2處自由下落另一個小球B，A 球下落了45 m時追上了B球，再經(jīng)過1 s，A球落到地面(g取10 m/s2)．求： (1)B球開始下落時的高度h2； (2)B球從下落到落到地面所需要的時間．,【解析】　(1)設(shè)A球下落45 m時所經(jīng)過的時間為t1由h＝ gt2得t1＝ s＝3

22、s所以A球的下落時間tA＝t1＋1 s＝4 s.A球的初始高度h1＝ gt2A＝ ×10×42 m＝80 mA、B相遇時，B下落t′＝2 s，此時B下落h′2＝ gt′2＝ ×10×22 m＝20 m所以B球的初始高度為h2＝h′2＋h1－45 m＝20 m＋80 m－45 m＝55 m.(2)由h＝ gt2可得，B球的下落時間為t2＝