《自由落体运动》匀变速直线运动的研究PPT课件

《自由落体运动》匀变速直线运动的研究PPT课件

第一部分内容：学习目标

1.知道自由落体运动的条件、性质和特点．(重点)

2.掌握自由落体运动的规律，会通过实验测定自由落体运动的加速度，知道在地球上不同地方，重力加速度的大小不同.

3.了解伽利略研究自由落体运动的过程，领悟他的研究方法．(难点)

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自由落体运动PPT，第二部分内容：新知探究

一、自由落体运动

1．亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的______决定的．

2．伽利略的研究

(1)归谬：伽利略从______________的论断出发，通过逻辑推理，否定了他的论断．

(2)猜想：自由落体运动是一种最简单的变速运动，它的速度应该是____________的．

3．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)运动性质：初速度为零的________直线运动．

二、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______，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫做______________，通常用g表示．

2．方向：总是____________．

3．大小：在地球上不同的地方，g的大小是不同的．一般的计算中，g取____________，近似计算时，g取____________．

三、自由落体运动的规律

1．速度公式：v＝______．

2．位移公式：h＝______．

3．速度位移公式：v2＝______．

自我检测

思维辨析

(1)初速度为零的下落运动就是自由落体运动．(　　)

(2)只在重力作用下的下落运动就是自由落体运动．(　　)

(3)重力加速度方向一定指向地心．(　　)

(4)物体越重，重力加速度越大，下落得越快．(　　)

(5)亚里士多德研究自然规律的方法是实验的方法．(　　)

(6)伽利略研究自然规律的方法是猜想和假设、数学推理和科学实验相结合的方法．(　　)

基础理解

(1)(2019•平谷期末)BBC科学节目《HumanUniverse》曾经在世界最大的真空实验室里做了这样的实验：在真空环境下，从同一高度同时由静止释放铁球和羽毛，根据已学知识判断，我们会看到的现象是(　　)

A．铁球下落快

B．羽毛下落快

C．铁球和羽毛下落一样快

D．铁球和羽毛都不会下落

提示：选C.如果室内充满空气时，由于空气阻力的影响，二者均不做自由落体运动，同时因羽毛受空气阻力的影响较大，故铁球和下落得快；在真空环境下，由于两者均只受重力作用而做自由落体运动，故铁球和羽毛下落一样快，故C正确、A、B、D错误．

(2)如图是著名的比萨斜塔．传说伽利略曾在比萨斜塔上做过实验．伽利略让重的铁球和轻的铁球同时下落，发现两球几乎同时落地，仅仅相差“两指宽”．这是为什么呢？

提示：“几乎同时落地”证明：相同时间内，重的铁球和轻的铁球下落高度几乎相同．“二指宽”的差别是空气阻力造成的．

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自由落体运动PPT，第三部分内容：师生互动

对自由落体运动的理解和应用

问题导引

如图所示，一个小金属球从离地h高处由静止释放，小球下落一段时间落地．试结合上述现象讨论：

(1)小球的运动性质是什么？

(2)怎样确定小球的落地时间及速度？

要点提示　(1)小球做自由落体运动，是初速度为零的匀加速直线运动：v0＝0，a＝g.

(2)可由运动学公式h＝12gt2及v2＝2gh确定落地时间和速度．

【核心深化】

1．自由落体运动的实质

自由落体运动是初速度v0＝0，加速度a＝g的匀加速直线运动，它只是匀变速直线运动的特例．

注意：物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但同一物体在不同的星球上所受重力一般不同，所以下落时的加速度一般不同．

2．自由落体加速度——重力加速度

产生原因 由于地球上的物体受到地球的吸引而产生

大小

与物体质量无关，与所处于地球上的位置及距地面的高度有关，在一般的计算中，可以取g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2

与纬度关系

在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，在赤道处重力加速度最小，在两极处重力加速度最大，但差别很小

关键能力1　对自由落体运动的理解

(多选)(2019•济南高一月考)关于自由落体运动，下列说法中正确的是(　　)

A．一张纸片在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动

B．一个钢球在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动

C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中落至同一高度时的加速度都相同

D．轻物体和重物体的重力加速度不同

关键能力2　自由落体运动规律的应用

从离地面80 m的空中自由落下一个小球，(不计空气阻力，取g＝10 m/s2)求：

(1)经过多长时间小球落到地面上；

(2)小球下落到地面时的速度；

(3)小球自开始下落计时，在最后1 s内的位移．

关键能力3　等效转换法解决自由落体运动问题

(2019•长乐期末)青青是一个善于思考的女孩，她在学过自由落体运动规律后，对自家房屋屋檐下落的雨滴产生了兴趣．此屋檐离地面高度为3.2 m，她坐在窗前发现从屋檐每隔相等时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于窗户的上、下沿，如图所示．g取10 m/s2，求：窗户的上、下边沿高度差是多少？

规律总结

(1)自由落体运动是一种初速度为0的匀加速直线运动，其加速度为g，g的大小与重力的大小无关，所有的匀变速直线运动的规律都适用于自由落体运动，但要注意，当问题指明(或有暗示)空气阻力不能忽略时，物体从静止开始下落的运动就不再是自由落体运动．

(2)自由落体运动的三点注意

规律相同 任何物体做自由落体运动时，运动规律相同

运动速度 由v＝gt知，运动时间越长，速度越大，运动速度与时间成正比；由v＝2gh知，下落高度越大，速度越大，下落高度决定速度的大小

下落时间 由h＝12gt2得t＝2hg，即自由落体运动的时间由下落的高度决定

【达标练习】

1．(2019•安徽青阳高一期中)小明摇动苹果树，从同一高度有一个苹果和一片树叶同时从静止下落，发现苹果先落地，则以下说法正确的是(　　)

A．苹果和树叶的运动都是自由落体运动

B．苹果和树叶的运动都能看成自由落体运动

C．苹果的运动可以近似看成自由落体运动，树叶的运动则不能看成自由落体运动

D．假如地球上没有空气，则苹果和树叶也不会同时落地

2．(多选)关于自由落体运动，下列说法中正确的是(　　)

A．它是v0＝0、a＝g、方向竖直向下的匀加速直线运动

B．在开始连续的三个1 s内通过的位移之比是1∶3∶5

C．在开始连续的三个1 s末的速度之比是1∶2∶3

D．从开始运动到下落4.9 m、9.8 m、14.7 m所经历的时间之比为1∶2∶3

3．(2019•佛山期末)晓筱同学在一次观看跳水比赛时，想到一个问题：水池的水至少要多深，才能保证运动员的安全？他做了如下假设：比赛时，运动员在距水面10 m的跳台向上跳起，到达最高点时重心离跳台约1.25 m．然后自由下落；忽略空气阻力，将运动员看做质点，其在水中做减速直线运动；上网查得平均加速度大小为25 m/s2，g取10 m/s2.请你帮晓筱计算：

(1)运动员落至水面时的速度；

(2)为了避免运动员与池底碰撞，水池的最小水深．

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自由落体运动PPT，第四部分内容：核心素养聚焦

自由落体运动和竖直上抛运动的综合应用

一般运动具有多对象、多过程特征．其中典型的问题如下：

(1)自由落体与竖直上抛物体的相遇问题

当两个物体从不同位置先后做自由落体运动，或两个物体分别做自由落体运动与竖直上抛运动时，两物体在空中相遇的条件都是两物体在同一时刻位于同一位置．

上述两个物体的相遇问题，可以以地面为参考系，根据自由落体运动规律并结合位移关系和时间关系求解，也可以以某一物体为参考系，根据两物体相对匀速运动并结合相对位移和时间关系求解．

对两个分别做自由落体运动与竖直上抛运动的物体在空中相遇的问题，还可以结合竖直上抛运动的临界条件如“恰好到达最高点”“恰好返回地面”等，求解上升过程或下降过程相遇的条件等．

(2)竖直上抛运动和自由落体运动中的多体问题

竖直上抛运动和自由落体运动中的多体问题一般具有如下特征：

①每个物体都经历相同的运动过程；

②每个物体开始运动的时间差相等．

对此类问题，如水龙头滴水、杂技演员连续抛球、直升机定点空投等问题，可把多体问题转化为单体问题后进行求解．

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