鲁科版 (2019)必修 第一册第5节 自由落体运动评课ppt课件

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1．知道自由落体运动的条件、特点、性质。2．知道自由落体运动是匀变速直线运动，知道重力加速度。3．了解亚里士多德关于物体下落运动的观点和伽利略研究自由落体运动的实验及推理方法。4．理解自由落体运动是理想化模型，理解自由落体运动的规律，能把相关的比例式应用到实际问题中。5．在实验中，养成实事求是的科学态度，且有与他人合作的意愿；知道实验器材的改进能促进人类的认知发展。
知识点一　自由落体运动的特点1．实验探究——牛顿管实验(1)当玻璃管内有空气时，羽毛比硬币____慢得多。(2)抽去玻璃管内部分空气，还是羽毛比硬币____得慢，但落底时间相差____。(3)继续抽取玻璃管内的空气，使其接近真空，羽毛与硬币下落的快慢________。
必备知识·自主预习储备
提醒　实际上，物体下落过程中总会受到除重力之外的其他力(如阻力)影响，当其他力的影响相对重力可忽略时，物体的下落可视为自由落体运动。
体验1．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)竖直下落的运动就是自由落体运动。(　　)(2)物体只在重力作用下的运动是自由落体运动。(　　)(3)高空雨滴下落的运动是自由落体运动。(　　)
知识点二　自由落体运动的加速度1．自由落体加速度(1)定义：物体自由下落时的加速度源于物体所受的重力作用，也称为__________，用字母g表示。
(2)大小①在地球上同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同。②随着纬度升高，重力加速度____，而同一地区高度越大，重力加速度____，但变化都不大。③一般的计算中，g通常取_______，在估算时，g还可以取_______。(3)方向：地球上重力加速度的方向总是________。
2．自由落体运动的规律(1)自由落体的特点：v0＝0，a＝g。(2)速度公式：v＝____。(3)位移公式：h＝______ 。(4)速度—位移关系式：v2＝______。
提醒　①重力加速度的方向竖直向下，不能说成垂直向下，也不能说指向地心。②不同星球其表面的重力加速度不同。
体验2．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)重力加速度的方向总是垂直向下。(　　)(2)月球上的重力加速度也是9.8 m/s2。(　　)(3)自由落体运动的速度大小与时间成正比。(　　)
知识点三　自由落体运动规律探索回眸1．伽利略的贡献(1)从逻辑推理上否定了亚里士多德关于重物体________、轻物体________的论断。(2)提出了“自由落体运动是一种最简单的变速运动—— __________________”的猜想。(3)在当时的实验条件下测量短时间是有困难的，伽利略采用了间接验证的方法：运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速直线运动应有______。
3．伽利略研究自然规律的科学方法 —— ________和________相结合。思考　伽利略在比萨斜塔上做过实验，发现重的铁球和轻的铁球几乎同时落地，这一现象说明什么？
提示：物体下落的快慢与质量大小无关。
体验3．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)亚里士多德研究自然规律的方法是实验的方法。(　　)(2)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。(　　)(3)理想斜面实验是通过“合理外推”得出自由落体运动的规律的，并没有直接验证自由落体运动的规律。(　　)
人们用石块来估测水井的深度。你认为有何道理？请解释一下。
关键能力·情境探究达成
提示：把石子下落看作自由落体运动，测出石子下落时间，借助自由落体运动规律可求出井深。
考点1　自由落体运动的特点1．自由落体运动是一种理想化物理模型自由落体运动只能在没有空气的空间才能发生。生活中从静止开始的落体运动，若满足空气阻力远小于重力的条件，其产生的误差是可以忽略的，因此对落体运动进行理想化的处理是有实际意义的。
2．自由落体运动的加速度(1)在同一地方，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同。(2)在地球表面上各处的重力加速度不同。
(3)在地球表面上同一地点，重力加速度随高度的增加而减小，在一般的高度内，可认为重力加速度的大小不变。(4)重力加速度的方向总是竖直向下。
【典例1】　在真空中，将苹果和羽毛同时从同一高度由静止释放，下列频闪照片中符合事实的是(　　)
A　　 　　B　　 　C　　　　　D
[跟进训练]1．关于重力加速度的说法错误的是(　　)A．重力加速度g是标量，只有大小没有方向，通常计算中g取9.8 m/s2B．在地面上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同D．在地球上的同一地方，离地面高度越大，重力加速度g越小
A　[重力加速度是矢量，方向竖直向下，与重力的方向相同。在地球表面不同的地方，g的大小略有不同，但都在9.8 m/s2左右，所以选项A错误，选项B正确；在地球表面的同一地点，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐变小，所以选项C、D正确。]
考点2　自由落体运动的规律及应用1．自由落体运动的基本规律
2．自由落体运动的几个推论
【典例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1 m的窗子的上、下沿，如图所示。求：(g取10 m/s2)(1)此屋檐离地面多高？(2)滴水的时间间隔是多少？
[答案]　(1)3.2 m　(2)0.2 s
规律方法　应用自由落体运动规律解题的思路和方法(1)首先将题目中的日常生活信息进行加工处理，选择有用的已知信息，排除干扰因素。(2)在分析信息的基础之上进行科学的模型抽象，建立物理模型，将实际问题转化为理想的物理过程。(3)根据已知条件和自由落体运动模型遵循的物理规律，选择准确的物理公式列方程，代入数值求解。
考点3　伽利略对自由落体运动的研究1．伽利略的科学方法
2．伽利略科学方法的意义伽利略对物体运动的研究，开创了数学推理和实验研究相结合探索自然规律的科学方法。这种方法到现在仍然是物理学乃至整个自然科学最基本的研究方法。这种方法的使用，不但标志着物理学的真正开始，也有力地推进了人类科学认识的发展，近代科学研究的大门从此打开。
【典例3】　伽利略做斜面实验时，有一页手稿中有三列数据，如表所示。表中第二列是时间，第三列是物体沿斜面运动的距离，第一列是伽利略在分析实验数据时添加的。根据表中的数据，伽利略可以得出的结论是(　　)
A．物体具有惯性B．斜面倾角一定时，加速度与质量无关C．物体运动的距离与时间的平方成正比D．物体运动的加速度与重力加速度成正比
思路点拨：遇到这类题目首先要通过数据找出规律，从数据之间的关系入手，分析是成正比还是其他关系。
C　[表中第一列数据明显是第二列数据的平方，而第三列数据中，物体沿斜面运动的距离之比非常接近第一列数据之比，所以可以得出结论：在误差允许的范围内，物体运动的距离与时间的平方成正比。故选项C正确。]
[跟进训练]3．伽利略对自由落体运动的研究的实验，被评为十大最美物理实验。首先在斜面实验中发现物体运动的位移正比于所用时间的平方，改变斜面倾角时此规律仍然成立，于是伽利略认为自由落体运动也遵循同样的规律。下列说法正确的是(　　)A．伽利略的做法是根据已有的论据凭直觉进行推论，缺乏严密的逻辑论证B．伽利略在此过程中应用了合理外推这一科学推理方法C．伽利略最终得出结论：自由落体运动是一种最简单的变速运动，其速度变化对于位移是均匀的D．伽利略开创了以严密的数学演算为核心的近代科学
B　[伽利略的做法经历了提出问题、猜想与假设、数学推理、实验验证、合理外推、得出结论等科学步骤，不是凭直觉进行的推论，故A错误，B正确；伽利略最终得出结论：自由落体运动是一种最简单的变速运动，其速度变化对于时间是均匀的，故C错误；伽利略开创了逻辑推理和实验验证相结合的近代科学，故D错误。故选B。]
1．许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，关于伽利略对自由落体的研究，下列说法正确的是(　　)A．伽利略通过“理想实验”否定了笛卡尔关于自由落体运动性质的论断B．伽利略运用“归谬法”否定了亚里士多德关于重物体比轻物体下落得快的论断C．伽利略通过“自由落体运动实验”证明了匀变速直线运动的加速度大小跟物体的质量无关D．伽利略通过“斜面实验”直接证明了自由落体运动是匀变速直线运动
学习效果·随堂评估自测
B　[伽利略通过“理想实验”否定了亚里士多德的力是维持物体运动的原因的错误观点，不是否定笛卡尔的观点，故A错误；伽利略假设把大石块和小石块捆在一起，下落时大石块会被小石块拖住而下落速度减慢，即小于大石块单独下落的速度，但两石块捆在一起总重量比大石块重，下落速度要比大石块单独下落速度大，这样就否定了亚里士多德重物比轻物下落得快的论断，故B正确；伽利略通过小球沿斜面滚下的运动为匀加速直线运动，外推出当斜面倾角等于90°时小球的运动为自由落体运动，加速度不变，故C错误；伽利略将斜面实验结论合理外推，间接证明自由落体运动是匀变速直线运动，故D错误。]
2．关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　)A．物体竖直向下的运动就是自由落体运动B．加速度等于重力加速度的运动就是自由落体运动C．在自由落体运动过程中，不同质量的物体运动规律相同D．物体做自由落体运动时位移与时间成反比
4．(新情境题：以测量反应时间为背景，考查自由落体运动规律)甲乙两同学利用如图所示的方法估测反应时间。(1)请设计测量方案。(2)若乙同学的反应时间最长为0.4 s，则所用直尺的长度至少为多长(g取10 m/s2)?
[答案]　(1)见解析　(2)80 cm
回归本节知识，自我完成以下问题：(1)做自由落体运动的物体，应满足什么条件？
提示：初速度为零，只受重力作用。
(2)物体做自由落体的加速度的大小和方向各有什么特点？
提示：在地球同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，其大小随纬度升高而增大，随高度的增加而减小，方向总是竖直向下。
阅读材料·拓宽物理视野
微重力落塔物体的自由落体运动在科研上可以应用于微重力科学等领域的研究。中国科学院力学研究所于2000年建成了微重力落塔(如图所示)，它是我国自行研制的地基微重力实验设施，是继德国Bremen落塔(ZARM)之后世界上第二座在地面上建成的超百米落塔。
中国科学院微重力落塔高116 m，能使自由落体实验获得3.60 s的微重力时间，微重力水平可达到10-5 g量级。落塔配有先进的测量、监测与控制设备，为微重力研究提供了良好的模拟环境，可以开展我国空间计划重要项目的预先研究。落塔可进行流体物理、非金属材料燃烧、液体管理等微重力实验研究，为航天飞行器载荷搭载实验及其防火技术预研提供了便利的实验手段。在某种程度上，中国科学院微重力落塔标志着我国在微重力科学和应用领域内的发展水平。