物理必修 第一册第2章 匀变速直线运动第5节 自由落体运动课文课件ppt

这是一份物理必修 第一册第2章 匀变速直线运动第5节 自由落体运动课文课件ppt，共42页。PPT课件主要包含了实验与探究，方法点拨，物理聊吧，科学书屋，节练习等内容，欢迎下载使用。

用一把刻度尺就可以粗略测量你的反应时间，你相信吗?如图2-23所示，从发现同学开始释放刻度尺，到你迅速反应抓住刻度尺，这段时间便是你的反应时间。
由你抓住尺子的位置，可计算出你的反应时间。试一试看看你的反应有多快。为什么通过刻度尺下落的距离就能算出你的反应时间?学习了自由落体运动的规律，你就知道答案了。
1.自由落体运动的特点
在日常生活中，我们时常能看见落体运动，如屋檐滴水、果实下落等。那么，不同物体下落的快慢与哪些因素有关?其下落规律是否相同?
羽毛和硬币下落得一样快吗如图2-24所示，将羽毛与硬币放入有空气的玻璃管，将彼璃管倒立过来，观察羽毛和硬币下落的快慢。观察结果是_____________________________________.
抽去披璃管内的部分空气，再将玻璃管倒立过来，观察羽毛和硬币下落的快慢。观察结果是____________________________________.继续抽去玻璃管内的空气，使其逐渐接近真空，再观察羽毛和硬币下落的快慢。观察结果是_______________根据这个实验，你得到的结论是_______________
由实验可知，当玻璃管内有空气时，同时释放羽毛和硬币，因受空气阻力的影响，羽毛比硬币下落慢;当玻璃管内接近真空时，羽毛与硬币几乎以相同的速度下落，且几乎同时到达玻璃管的底端。可见，在忽略空气阻力的情况下，尽管羽毛与硬币的质量不同，但下落的快慢相同.
在物理学中，将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(free-falltin)那么，自由落体运动有什么规律呢?我们依然可用打点计时器或频闪照相进行探究。
图2-25为小球做自由落体运动的频闪照片，从频闪照片中可知小球在自由落体运动过程中的时间和位移信息，然后通过进一步计算分析可知自由落体运动实质上是一种匀加速直线运动。
实际上，物体下落过程中总会受到除重力外的其他因素(如空气阻力)的影响。不过，当其他因素的影响可忽略时，仍可将这些物体的下落视为自由落体运动。
进行科学探究时，应学会透过现象看本质。日常生活经验有时会影响我们的正确判断。例如，对于羽毛和硬币(只受重力作用)的下落情形，如果不利用真空实验装置进行验证，我们就可能会根据日常生活经验得出错误的结论。
图2-26为跳伞者在下降过程中速度变化示意图。根据示意图，跳伞者下降的全过程可看成自由落体运动吗?为什么?跳伞者在下降过程的不同阶段近似做什么运动?请和同学讨论并交流着法。(红色箭头表示物体受力)
2.自由落体运动的加速度
科学研究表明，物体自由下落时具有的加速度源于物体所受的重力作用，称为重力加速度，常用字母g表示。地球上重力加速度的方向总是竖直向下，不同地点的重力加速度大小有差异。
一般情况下，取g=9.8 m/s粗略计算时可取g=10m/s2D既然自由落体运动是一种初速度为0的匀加速直线运动，那么在分析自由落体运动的规律时，只需将前面学过的匀变速直线运动公式中的a改为g，同时取=0，这样自由落体运动的位移公式可写为
速度公式可写为v=gl根据自由落体运动的规律，利用前面测反应时间的小实验，你能够计算出自己的反应时间吗?
某些地点的重力加速度表2-3展示了某些地点的重力加速度大小。从表中可以看出，物体所处地点的纬度越高，重力加速度值越大;纬度越低，重力加速度值越小。
3.自由落体运动规律探索回眸
在做探究羽毛和硬币下落得是否一样快的实验之前，当看见重物比轻物下落得更快时，你是否会认为物体自由下落的速度与物体的质量有关?
若真得出这样的结论，请不要气馁，因为你的结论与古希腊哲学家亚里士多德的结论是相似的，都受到了日常生活经验的影响。历史上，关于自由落体运动规律的探索还留下了一些故事。回顾历史，对我们了解科学家的探究方法、学习他们的科学精神是非常有益的。
亚里士多德认为，重物比轻物下落得快。伽利略在1638 年出版的《关于两门新科学的对话》中指出，如果重物比轻物下落得快，那么把重物和轻物拴在一起，重物会被轻物拖着而使下落速度减慢，轻物则会被重物拖着而使下落速度加快，它们的共同速度应介于两个物体单独下落的速度之间。
但是，从另一个角度看，重物和轻物拴在一起，总质量增加了，那么对应的下落速度应比单个重物快。伽利略从亚里士多德的理论出发，得出两个相互矛盾的推论。伽利略认为，物体下落快慢的差异与空气阻力有关，在忽略空气阻力的情况下，所有物体的下落都一样快。
落体运动遵循怎样的规律?在伽利略之前有人进行过探讨，提出了一些不同的看法。与众不同的是，伽利略用实验来验证自己的猜想。他首先提出自由落体运动是一种最简单的变速运动(即匀变速直线运动的猜想。
怎样证实这个猜想呢?伽利略认为，当物体从静止开始运动时，只要物体的位移与所用时间的平方成正比，就可判定这个物体做匀变速直线运动。
但在伽利略那个时代，要直接测量物体自由下落的时间非常困难，因为物体下落得太快。为使物体运动速度尽量放慢，运动时间尽量延长，伽利略提出了新的实验方法:从直接研究自由落体运动转向研究物体在斜面上的运动，然后进行辑推理，巧妙克服了测量上的困难
伽利略的实验方法如图2-27 所示，让小球从斜面的不同位置自由滚下，观测小球多次从不同起是否保持点滚动的位移与所用时间平方的比值 是否保持不变，即是否能够观测到
不断加大斜面的倾角(图2-28)对于每一个特定的倾角，如果小球从不同高度滚下时这个比值仍然保持不变，即可说明小球在斜面上的运动是匀变速直线运动。将此结论合理推至斜面倾角为90°(即物体自由下落)，其比值 也将保持不变，小球仍做匀变速直线运动。
以上就是伽利略在《关于两门新科学的对话》一书中详细介绍的实验方法，伽利略间接地证明了白由落体运动是匀变速直线运动(图2-29)
爱因斯坦在《物理学的进化》一书中曾评价说，伽利略的发现以及他所运用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。
1.如图所示，漫画中的人用石块来估测水井的深度。你认为有道理吗?为什么?
2.伽利略为了研究自由落体运动的规律，将落体实验转化为著名的“斜面实验”为什么要采用这样的研究方法?“斜面实验” 得到的结论是什么?由此又是如何得到落体运动的规律的呢?请作出说明。
3.高空坠物常会造成极大的危害。某高模住户，有一花盘从距地面20 m处自由落下。取重力加速度g= 10m/s2，不计空气阻力，花盘经过多长时间落到地面? 到达地面时的速度有多大? 请根据计算结果，查找相关资料，讨论高空坠物的危害并提出防止高空坠物的建议。
4.某物理兴趣小组根据伽利略猫述的方法,设计了如图所示的实验装置，探究物体沿斜面下滑的运动规律。实验方最:让滑块从不同高度由静止沿斜面下滑，释放滑块时打开阀门，使水箱中的水流入量筒。
当滑块碰到挡板时关闭阀门，测量此时滑块运动的距离5和量筒中水的体积 V。在水流基本均匀的情况下，滑块运动的时间越长，量简中的水就越多。(1)水的________________可反映滑块运动的____________________________.
(2)根据初速度为0的匀速直线运动______________与______________比值不变的规律对实验数据进行处理和分析，可判断滑块沿斜面下滑的运动是否为匀变速直线运动。
(3)下表为该实验小组测得的实验数据，请将计算结果填入表格。你的结论是______________________________________
(4)你认为本实验的误差来源主要有
5.根据图2-23所示的方法，在刻度尺的不同刻度处标记对应的下落时间，可制成“反应时间尺”使用时需光把手放到0刻度处，这样就可从你抓住的位置直接读出反应时间。试一试，看谁制作的更好用，并说明理由。