鲁科版 (2019)必修 第一册第5节 自由落体运动教案配套课件ppt

这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第5节 自由落体运动教案配套课件ppt，共39页。PPT课件主要包含了基础探究，合作探究，实践应用，知识梳理，形成概念掌握新知，匀加速，重力加速度，竖直向下，思考与自测，思考判断等内容，欢迎下载使用。

一、自由落体运动1.定义:在物理学中,将物体只在 作用下从 开始下落的运动称为自由落体运动。2.物体做自由落体运动的条件(1)只受 。(2)初速度v0= 。
3.自由落体运动的实质:是一种 直线运动。在实际中,物体下落过程中总会受重力外的其他因素的影响,并不做自由落体运动,只有当其他因素可以忽略时,物体由静止开始的下落才可看成自由落体运动。二、自由落体运动的加速度1.自由落体加速度(1)自由落体加速度也叫 ,通常用g来表示。(2)重力加速度的方向:总是 的。(3)重力加速度的大小:在同一地点,一切物体的重力加速度都 。在地球表面不同的地方一般是不同的。一般的计算中,可以取g= m/s2或g= m/s2。
2.自由落体运动的基本规律(1)速度公式:v= 。
三、自由落体运动规律探索回眸1.亚里士多德的观点物体下落的速度与物体受到的重力大小成 ,即重物比轻物先落地。2.伽利略关于自由落体运动规律的探索(1)问题:推理否定了亚里士多德关于重物比轻物下落快的论断。(2)猜想:自由落体运动是匀变速直线运动。
(3)数学推理:如果a为常数,s与 成正比。(4)间接实验:小球在斜面上做匀变速直线运动,在倾角变大时其运动性质不变。(5)合理外推:当倾角为90°(即小球自由下落)时,小球仍做匀变速直线运动。3.伽利略研究自然规律的科学方法是将数学推理和实验研究相结合的方法。
(2)只在重力作用下的下落运动就是自由落体运动。(　 　)(3)加速度为g的运动是自由落体运动。(　 　)(4)自由落体运动在任意相等的时间内速度变化量相等。(　 　)(5)地球上任意一点的重力加速度相同。(　 　)
(1)物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动。(　 　)
(1)在空气中,将一张纸片和一石块从同一高度同时释放,哪个下落得快?若把这张纸片团紧成一团,再与石块从同一高度释放,情况会怎样?
答案:石块下落得快;纸团和石块几乎同时着地。
(2)自由落体加速度是恒定的吗?
答案:不是。在同一地点,一切物体的重力加速度都相同。也就是说,在同一地点,一切物体自由下落的快慢都相同。但是,在地球上的不同地方,重力加速度的大小略有不同。在地球表面,重力加速度随纬度的增加而增大,在地球表面的同一地点,重力加速度随高度的增加而减小。
(3)匀变速直线运动的公式和推论是否适用于自由落体运动?
答案:适用,特别是应用比例法分析自由落体运动可以更快、更简捷地解答自由落体运动问题。
要点一　对自由落体运动的理解
如图所示在玻璃管中放入木块、铁球和羽毛,请同学们观察并思考以下问题。
答案:(1)铁球下落得最快,羽毛下落得最慢。
(1)把木块、羽毛和铁球放入有空气的玻璃管中,让它们同时下落,你能看到什么现象?
(2)把玻璃管抽成真空,重新操作,你能看到什么现象?
(3)那物体在真空中是一种什么运动呢?我们如何定义?
答案:(2)木块、羽毛和铁球下落的快慢相同。
答案:(3)自由落体运动。物体只在重力作用下从静止开始下落的运动称为自由落体运动。
1.物体做自由落体运动的两个条件(1)初速度为零。(2)除重力之外不受其他力的作用。2.自由落体运动是一种理想化模型(1)这种模型忽略了次要因素——空气阻力,突出了主要因素——重力。实际上,物体下落时由于受空气阻力的作用,并不做自由落体运动。(2)当空气阻力远小于重力时,物体由静止开始的下落可看作自由落体运动。如在空气中自由下落的石块可看作自由落体运动,空气中羽毛的下落不能看作自由落体运动。
3.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。
[例1] 下列各种运动中,属于自由落体运动的是(　 　)A.在沿水平方向运动的飞机上释放一个物体B.纸片由静止释放,在空气中下落C.小铁球由静止下落,空气阻力忽略不计D.初速度为零,加速度大小恒等于9.8 m/s2的运动
解析:沿水平方向飞行的飞机释放一个物体,由于惯性,物体具有水平初速度,不是由静止释放,故A错误;纸片由静止释放,但所受的阻力不能忽略,不是自由落体运动,故B错误;小铁球由静止下落,空气阻力忽略不计,其运动为自由落体运动,故C正确;自由落体运动的初速度为零,加速度为g,但是初速度为零,加速度大小为9.8 m/s2的运动不一定是自由落体运动,故D错误。
自由落体运动的判断方法(1)根据条件来判断:物体做自由落体运动的条件是物体的初速度为零且物体只受重力作用(或物体除受重力外也受其他力,但其他力远小于物体的重力,可以忽略),两者缺一不可。(2)根据题目中一些暗示语言来判断:有些题目直接给出诸如“物体由静止开始自由下落”“忽略空气阻力”或“空气阻力远小于重力”等提示语时,可将物体的下落看成自由落体运动。
[针对训练1] 关于自由落体运动,下列说法中正确的是(　 　)A.不考虑空气阻力的运动是自由落体运动B.物体做自由落体运动时不受任何外力作用C.被运动员推出去的铅球的运动是自由落体运动D.自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
解析:自由落体运动的特点是初速度为零,仅受重力。不考虑空气阻力的运动不一定是自由落体运动,故A、B错误;被运动员推出去的铅球具有初速度,不满足自由落体运动的条件,故C错误;自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,故D正确。
要点二　自由落体运动的加速度及规律
频闪照相可以每隔相等的时间拍摄一次。利用频闪照相可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置(如图所示为一小球做自由落体运动的频闪照片),根据频闪照片可以测出自由落体运动的加速度。
(1)怎样判断上述自由落体运动是否是匀变速直线运动?
(2)如何求出自由落体运动的加速度?
答案:(1)根据Δs是否为恒量,可判断自由落体运动是否为匀变速直线运动。
1.对重力加速度的理解(1)产生原因:由于地球上的物体受到地球的吸引力而产生的。(2)大小:与地球上的位置及距地面的高度有关,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。在地面上的同一地点,随高度的增加,重力加速度减小,在一般的高度内,可认为重力加速度的大小不变。(3)方向:竖直向下。由于地球是一个球体,所以各处的重力加速度的方向是不同的。
2.自由落体运动的规律及其应用
[例2] 屋檐每隔一定时间滴下一滴水,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滴分别位于高为1 m的窗子的上、下沿,如图所示(g取 10 m/s2),问:
(1)此屋檐离地面多高?
法二　用比例法求解(1)由于初速度为零的匀加速直线运动从开始运动起,在连续相等的时间间隔内的位移比为1∶3∶5∶7∶…∶(2n-1),据此令相邻两水滴之间的间距从上到下依次是x0∶3x0∶5x0∶7x0。(如图)
显然,窗高为5x0,即5x0=1 m,得x0=0.2 m屋檐总高x=x0+3x0+5x0+7x0=16x0=3.2 m。
答案:(1)3.2 m
(2)滴水的时间间隔是多少?
答案:(2)0.2 s
(1)自由落体运动是匀变速直线运动的特例,分析匀变速直线运动的各种方法对于自由落体运动仍然适用。(2)应用自由落体运动的规律时,应先确定研究对象,选定研究过程,明确物体的运动情况,结合自由落体运动规律进行求解。
[针对训练2] (多选)下列关于重力加速度的说法正确的是(　 　)A.重力加速度g是标量,只有大小,没有方向B.在地球上不同地方,g的大小是不同的,但差别不大C.在地球上同一地点,轻石块与重石块做自由落体运动的加速度是相同的D.纬度越低的地方,重力加速度g值越小
解析:重力加速度是矢量,方向总是竖直向下。地球上同一地点,一切物体做自由落体运动的加速度是相同的,地球上不同地方g的大小是不同的,但差别不大,纬度越低的地方,g值越小。故选项B、C、D正确。
[针对训练3] 研究发现,物体在火星上的自由落体运动规律与在地球上相似,若在火星表面上,做自由落体运动的物体在开始1.0 s内下落s1=4.0 m。　
(1)火星表面的重力加速度g火是多大?
答案:(1)8.0 m/s2　
(2)该物体从某高处由静止开始落下,第5 s末时(未落到火星表面)的速度是多大?
解析:(2)由v=g火t可得物体由静止下落5 s时的速度v=8 m/s2×5 s=40 m/s。
答案:(2)40 m/s
(3)该物体在第3 s内的位移是多大?
解析:(3)该物体从静止开始连续3 s内,每秒的位移之比为s1∶s2∶s3=1∶3∶5,而s1=4.0 m,则s3=5s1=5×4.0 m=20 m。
模型·方法·结论·拓展
自由落体运动中几个比例关系式的应用技巧1.第1 s末、第2 s末、第3 s末……第n s末速度之比为v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n。证明:由vt=gt,得vt∝t。
2.前1 s内、前2 s内、前3 s内……前n s内的位移之比为h1∶h2∶h3∶…∶hn=1∶4∶9∶…∶n2。
3.连续相等时间内的位移之比为hⅠ∶hⅡ∶hⅢ∶…∶hn=1∶3∶5∶…∶(2n-1)。
[示例] (2021·福建三明联考)(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∶5C.在开始连续的三个1 s末的速度之比是1∶2∶3D.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
科学·技术·社会·环境
悬在城市上方的痛随着城市化进程的推进,一座座高楼拔地而起,但从天而降的不只是惊喜,普通的物品加上距离的“加持”,可能就会变成伤人甚至致命的“凶器”。近几年连续几起高空抛物坠物事件的发生,让人们在不寒而栗的同时,也开始思考如何预防和避免此类悲剧的发生。实验表明,一个鸡蛋从7楼掉下就可以使人头破血流;一根铁钉从10楼掉下就可能插进行人头部,威胁生命;一块西瓜皮从25楼掉下可使人当场毙命……如何防止悲剧再次上演,治理城市上空痛点,成为文明城市建设中亟待解决的问题。
[示例] 据测算,从十七楼(高度约45 m)落下的鸡蛋能击穿人的头骨。若鸡蛋从该楼层落至地面,g取10 m/s2,试计算:
(1)经过多长时间落到地面;
解析:(2)落地时的速度v=gt=10 m/s2×3 s=30 m/s。
答案:(2)30 m/s