第7節(jié)_對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)研究

1、第一章 運(yùn)動(dòng)的描述第第7 7節(jié)節(jié) 對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究制作：葉建軍制作：葉建軍【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 】1.1.知道自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律知道自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律2.2.明確重力加速度的意義明確重力加速度的意義3.3.能解決自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問題能解決自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問題1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：規(guī)律：2.當(dāng)初速度為當(dāng)初速度為零時(shí)：零時(shí)：atv 221atx tv 2tx 速度規(guī)律速度規(guī)律位移規(guī)律位移規(guī)律【知識(shí)回顧知識(shí)回顧】atvvt02021attvx3.3.對(duì)于對(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)，如果將勻變速直線運(yùn)動(dòng)，如果將時(shí)間等份時(shí)間等份成周成周期為期為T T的間隔，如圖所示

2、，那么的間隔，如圖所示，那么相鄰相鄰兩個(gè)時(shí)間間兩個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)位移之差用隔內(nèi)位移之差用x x表示則有：表示則有：2aTx 我們把它稱我們把它稱為勻變速運(yùn)動(dòng)的為勻變速運(yùn)動(dòng)的判別式。判別式?！居^察思考觀察思考】1. 亞里士多德通過對(duì)物體自由下亞里士多德通過對(duì)物體自由下落的觀察，提出落的觀察，提出了了“重重的物體比的物體比輕的物體下落的輕的物體下落的快快” ，即，即“重快重快輕慢輕慢”的觀點(diǎn)的觀點(diǎn).你對(duì)他的觀點(diǎn)產(chǎn)生你對(duì)他的觀點(diǎn)產(chǎn)生過懷疑嗎過懷疑嗎？2. 活動(dòng)活動(dòng):比較橡皮和紙片誰先落地；再把紙對(duì)折撕比較橡皮和紙片誰先落地；再把紙對(duì)折撕成等質(zhì)量的兩半，把其中一個(gè)揉成團(tuán)再完成實(shí)驗(yàn)，成等質(zhì)量的兩半，把其中一

3、個(gè)揉成團(tuán)再完成實(shí)驗(yàn)，你觀察到什么現(xiàn)象呢？如果兩個(gè)都揉成團(tuán)呢？你觀察到什么現(xiàn)象呢？如果兩個(gè)都揉成團(tuán)呢？空氣阻力的影響空氣阻力的影響.思考：思考：造成造成“重快輕慢重快輕慢”的原因可能是什么呢？的原因可能是什么呢？1.實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn): (1)錢毛管實(shí)驗(yàn)錢毛管實(shí)驗(yàn)【自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)】 我們把我們把 下，下， 的的運(yùn)動(dòng)叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。(2)真空實(shí)驗(yàn)室中拍攝的頻真空實(shí)驗(yàn)室中拍攝的頻閃照片閃照片(3)宇航員在月球宇航員在月球上的落體上的落體實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)思考：物體在運(yùn)動(dòng)的過程中受力情況如何呢？思考：物體在運(yùn)動(dòng)的過程中受力情況如何呢？ 物體是被如何釋放的呢？物體是被如何釋放的呢？物體只受

4、重力作用物體只受重力作用由靜止開始下落由靜止開始下落發(fā)現(xiàn)問題發(fā)現(xiàn)問題 伽利略伽利略以以“重物比輕物落得快重物比輕物落得快”為前提，通過邏為前提，通過邏輯推理，得出了互相矛盾的結(jié)論若以輯推理，得出了互相矛盾的結(jié)論若以“輕物比重物輕物比重物落得快落得快”為前提，你能否推斷出互相矛盾的結(jié)論？請(qǐng)為前提，你能否推斷出互相矛盾的結(jié)論？請(qǐng)?jiān)囃浦囃浦举だ詫?duì)落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究】提出假說提出假說 從從“自然界總是習(xí)慣于運(yùn)用最簡單和最容易的手自然界總是習(xí)慣于運(yùn)用最簡單和最容易的手段段”的信念出發(fā)，提出自由落體的速度與時(shí)間成正比的信念出發(fā)，提出自由落體的速度與時(shí)間成正比的猜想，即的猜想

5、，即 ，并進(jìn)而推導(dǎo)出下落距離與時(shí)，并進(jìn)而推導(dǎo)出下落距離與時(shí)間的關(guān)系為間的關(guān)系為 .間接驗(yàn)證間接驗(yàn)證 1 1遇到的困難：由于伽利略無法直接測(cè)定瞬時(shí)速遇到的困難：由于伽利略無法直接測(cè)定瞬時(shí)速度，所以不能由實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證速度是否隨時(shí)間均勻變度，所以不能由實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證速度是否隨時(shí)間均勻變化化tv 2th 2.巧妙設(shè)計(jì)了斜槽實(shí)驗(yàn),檢驗(yàn)出運(yùn)動(dòng)距離與時(shí)間的平方成正比,也就間接證明了落體速度與時(shí)間成正比.記住記?。撼跛俣葹榱愕膭蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng)的特征：初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特征： (1)(1)在在第一個(gè)第一個(gè)tsts內(nèi)、第二個(gè)內(nèi)、第二個(gè)tsts內(nèi)、第三個(gè)內(nèi)、第三個(gè)tsts內(nèi)內(nèi)的位移的位移關(guān)系：關(guān)系：（ x x

6、xxx x：135 135 ： ） (2)(2)在在相等的時(shí)間間隔相等的時(shí)間間隔tsts內(nèi)，內(nèi)，tsts內(nèi)、內(nèi)、2ts2ts內(nèi)、內(nèi)、 3ts 3ts內(nèi)內(nèi)的位移關(guān)系：的位移關(guān)系： （ x x1 1xx2 2xx3 3：=149=149： ）ktv tvk ( (請(qǐng)注意請(qǐng)注意: :這里的加速度叫什么這里的加速度叫什么?)?)合理外推合理外推 將斜槽實(shí)驗(yàn)的結(jié)論外推到傾角為將斜槽實(shí)驗(yàn)的結(jié)論外推到傾角為90900 0 的情況的情況, ,證明證明了自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)了自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)tvtvvatt0gtvt)0(0v【伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究伽利略對(duì)落體運(yùn)

7、動(dòng)規(guī)律的探究】1.1.進(jìn)行科學(xué)探究的一般步驟：進(jìn)行科學(xué)探究的一般步驟：發(fā)現(xiàn)問題發(fā)現(xiàn)問題提出假設(shè)提出假設(shè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論得出結(jié)論使用歸謬法說明亞里斯多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。使用歸謬法說明亞里斯多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。提出猜想與假設(shè)提出猜想與假設(shè)2thtv條件的限制，只能間接驗(yàn)證條件的限制，只能間接驗(yàn)證將間接驗(yàn)證的結(jié)論合理外推，然后總結(jié)得出結(jié)論將間接驗(yàn)證的結(jié)論合理外推，然后總結(jié)得出結(jié)論2.2.對(duì)此伽利略得出：對(duì)此伽利略得出： 自由落體運(yùn)動(dòng)是初自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零、加速度恒定的速度為零、加速度恒定的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。勻加速直線運(yùn)動(dòng)。加速度是多大呢？加速度是多大呢？此加速度稱之為此加速度稱之為自由落

8、體加速度自由落體加速度或或重力加速度重力加速度，用，用g g表示。表示?！咀杂陕潴w加速度】 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)同學(xué)們利用根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)同學(xué)們利用x=aTx=aT2 2，計(jì)算出自由落體加速度的大小。計(jì)算出自由落體加速度的大小。cm0123456789101112131415161718192019.602.180.544.908.7113.61OABCDEF第一段時(shí)間間隔內(nèi)的位移第一段時(shí)間間隔內(nèi)的位移為為: : x1=0.54第二段時(shí)間間隔內(nèi)的位移第二段時(shí)間間隔內(nèi)的位移為為: : x2 2= =2.18-0.54=1.64第三段時(shí)間間隔內(nèi)的位移第三段時(shí)間間隔內(nèi)的位移為為: : x3 3=4.90

9、=4.90-2.18-2.18=2.72=2.72第四段時(shí)間間隔內(nèi)的位移第四段時(shí)間間隔內(nèi)的位移為為: : x4 4=8.71=8.71-4.90-4.90=3.81=3.81第五段時(shí)間間隔內(nèi)的位移第五段時(shí)間間隔內(nèi)的位移為為: : x5 5=13.61=13.61-8.71-8.71=4.90=4.90第六段時(shí)間間隔內(nèi)的位移第六段時(shí)間間隔內(nèi)的位移為為: : x6 6=19.60=19.60-13.61-13.61=5.99=5.99相鄰兩段的位移差分別為相鄰兩段的位移差分別為121xxx =1.64-0.54=1.10 =2.72-1.64=1.08232xxx =3.81-2.72=1.093

10、43xxx =4.90-3.81=1.09454xxx =5.99-4.90=1.09565xxx由由2xaT得重力加速度大小得重力加速度大小22230125432122/81.9/)(1009.151smsmxxxxxTTxg討論：實(shí)驗(yàn)會(huì)有誤差嗎？誤差的來源可能有哪些？討論：實(shí)驗(yàn)會(huì)有誤差嗎？誤差的來源可能有哪些？ 一一是實(shí)驗(yàn)誤差，如空氣阻力的影響等；是實(shí)驗(yàn)誤差，如空氣阻力的影響等； 二二是計(jì)算誤差是計(jì)算誤差，為了，為了減小這種誤差，可用圖象減小這種誤差，可用圖象法計(jì)算加速度法計(jì)算加速度. . 研究表明：重力加速度的方向是研究表明：重力加速度的方向是豎直向下豎直向下的，的，其大小為其大小為9.

11、8m/s9.8m/s2 2。在同。在同一一地點(diǎn)，一切物體的重力加地點(diǎn)，一切物體的重力加速度速度都相同都相同, ,地球上地球上緯度和海拔不同緯度和海拔不同的區(qū)域，重力加的區(qū)域，重力加速度的數(shù)值速度的數(shù)值略有差別略有差別。g ( m/s2 )地地 點(diǎn)點(diǎn) 北北 極極 北北 京京上上 海海 廣廣 州州赤赤 道道緯緯 度度 9. 832 9. 801 9. 794 9. 788 9. 780 39 56 90 31 12 23 06 0 (想一想想一想, g值變化有什么規(guī)律嗎值變化有什么規(guī)律嗎?)g =9.8m/s2或或g =10m/s2課堂小結(jié)課堂小結(jié)一一、定義：、定義：物體物體 只在重力作用只在重力

12、作用下下 從從 靜止靜止 開始下落的運(yùn)動(dòng)開始下落的運(yùn)動(dòng)三、性質(zhì)：三、性質(zhì)：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)四、四、加速度：加速度：大小大小:g （重力加速度）（重力加速度）緯度越高緯度越高 方向方向: .豎直向下豎直向下g 值越大值越大二、特點(diǎn)：二、特點(diǎn)：只受重力只受重力V0=0五、五、速度和位移公式速度和位移公式V=V0+atX=V0t+ at2 22 21 1勻變速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)ggV= gth= gt2 22 21 1求解求解時(shí)先畫時(shí)先畫好好草圖草圖要有適當(dāng)?shù)奈淖终f明，要有適當(dāng)?shù)奈淖终f明，要注意書寫格式要注意

13、書寫格式vtHH/2 典型例題典型例題 閱讀閱讀P31P31想一想想一想: :你還有其他你還有其他方法求解嗎？方法求解嗎？課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí)P32 P32 練習(xí)與評(píng)價(jià)練習(xí)與評(píng)價(jià) 第第4 4題題 （1 1） （2 2） （3 3）課課 后后 作作 業(yè)業(yè)P32 P32 練習(xí)與評(píng)價(jià)練習(xí)與評(píng)價(jià) 第第 1 1 題題第第 3 3 題題第一章 運(yùn)動(dòng)的描述第第7 7節(jié)節(jié) 對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究制作：葉建軍制作：葉建軍（習(xí)題課）【教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)】1.1.進(jìn)一步理解自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)進(jìn)一步理解自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)2.2.掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的公式掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的公式3.3.能運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)的

14、規(guī)律解決實(shí)際問題能運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解決實(shí)際問題P32 P32 練習(xí)與評(píng)價(jià)練習(xí)與評(píng)價(jià)1 1【內(nèi)容回顧內(nèi)容回顧】 什么是自由落體運(yùn)動(dòng)？它的特點(diǎn)是什么？它的加什么是自由落體運(yùn)動(dòng)？它的特點(diǎn)是什么？它的加速度是多大？方向如何？怎樣求出自由落體運(yùn)動(dòng)下落速度是多大？方向如何？怎樣求出自由落體運(yùn)動(dòng)下落的速度和下落的距離？的速度和下落的距離？ 物體物體 只在重力作用只在重力作用下下 從從 靜止靜止 開始下落的運(yùn)動(dòng)叫做開始下落的運(yùn)動(dòng)叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。自由落體運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：V V0 0=0=0；只受重力。；只受重力。加速度大小為加速度大小為g=9.8m/sg=9.8m/s2 2。方向?yàn)?。方向?yàn)樨Q直向下豎直

15、向下。緯度越緯度越高高g g 值越大值越大自由落體運(yùn)動(dòng)下落的速度：自由落體運(yùn)動(dòng)下落的速度：自由落體運(yùn)動(dòng)下落的距離：自由落體運(yùn)動(dòng)下落的距離：V=gtV=gth= gth= gt2 221【交流與合作交流與合作】P32 P32 練習(xí)與評(píng)價(jià)練習(xí)與評(píng)價(jià)2 21.1.關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是（關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是（ ）A.A.在空氣中不考慮空氣阻力的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)在空氣中不考慮空氣阻力的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)B.B.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)不受任何外力的作用物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)不受任何外力的作用C.C.質(zhì)量大的物體受到的重力大，落到地面時(shí)的速度也大質(zhì)量大的物體受到的重力大，落到地

16、面時(shí)的速度也大D.D.自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為0 0的勻加速運(yùn)動(dòng)的勻加速運(yùn)動(dòng)D DP32 P32 練習(xí)與評(píng)價(jià)練習(xí)與評(píng)價(jià)4 42.2.一花盆從距離地面一花盆從距離地面6.2m6.2m高的窗臺(tái)由靜止墜落，不高的窗臺(tái)由靜止墜落，不計(jì)空氣阻力的影響。求：計(jì)空氣阻力的影響。求：（1 1）花盆從開始下落到著地要用多少時(shí)間？）花盆從開始下落到著地要用多少時(shí)間？（2 2）花盆著地時(shí)的速度是多大？）花盆著地時(shí)的速度是多大？（3 3）從開始下落到）從開始下落到0.50s0.50s末下落的距離為多大？末下落的距離為多大？（4 4）0.50s0.50s時(shí)速度是多大？時(shí)速度是多大？（5 5）0.50

17、s0.50s時(shí)加速度是多大？時(shí)加速度是多大？ssght12.18.92.622smgtvt/11mgth225. 121211smgtv/9 . 4112/8 . 9smg P32 P32 練習(xí)與評(píng)價(jià)練習(xí)與評(píng)價(jià)4 43.3.在高在高11.25m11.25m的屋檐上，每隔一定時(shí)間有一滴水落下。的屋檐上，每隔一定時(shí)間有一滴水落下。已知第一滴水落到地面時(shí)，正好第已知第一滴水落到地面時(shí)，正好第4 4滴水離開屋檐，設(shè)滴水離開屋檐，設(shè)水滴的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，求第一滴水落地瞬間空水滴的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，求第一滴水落地瞬間空中各相鄰兩滴水間的距離。（中各相鄰兩滴水間的距離。（g g取取10m/s10m/s

18、2 2）解：設(shè)任意兩滴水之間的時(shí)間間隔為解：設(shè)任意兩滴水之間的時(shí)間間隔為T T，則根據(jù)題，則根據(jù)題意可知：意可知： 解得：解得：2)3(21Tgh ghT231第第3滴水與第滴水與第4滴水之間的距離為：滴水之間的距離為：第第2滴水與第滴水與第3滴水之間的距離為：滴水之間的距離為：mmhghggTh25. 1925.11992212121mhh75. 3312第第1滴水與第滴水與第2滴水之間的距離為：滴水之間的距離為： 可以這可以這樣去求解嗎？樣去求解嗎？ovth1h2h3因?yàn)?:3:1:321hhh所以mhhhhh25.1191321解得mh25. 11mh75. 32mh25. 63【鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)】1.1.水滴由屋檐自由下落，當(dāng)它通過高為水滴由屋檐自由下落，當(dāng)它通過高為1.4m1.4m的窗戶時(shí)，的窗戶時(shí)，用時(shí)用時(shí)0.2s0.2s。不計(jì)空氣阻力，。不計(jì)空氣阻力，g g取取10m/s10m/s2 2, ,求窗臺(tái)下沿距求窗臺(tái)下沿距屋檐的高度。屋檐的高度。畫出分析的草圖畫出分析的草圖Lh1h2解：如圖所示，解：如圖所示，.21211gth .21222gth.2 . 012stt.12lhh由解得：由解得：lgttg212121)2 .0(21代入數(shù)據(jù)得：代入數(shù)據(jù)得：st6 . 01所以，所以，mmtgh2 . 38 . 01021)2 . 0(21