人教版 (2019)必修 第一册第二章 匀变速直线运动的研究4 自由落体运动集体备课课件ppt

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一、自由落体运动1．定义：物体只在________作用下从静止开始下落的运动．　　　　　 　运动特点v0＝0　 2．物体的下落可看作自由落体运动的条件：空气阻力的作用________，可以________.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________，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作____________，通常用g表示．2．方向：________．3．大小(1)在地球表面，g值随纬度的增大而逐渐________．(2)一般取值：g＝________或g＝________．
三、自由落体运动的规律1．自由落体运动的性质：自由落体运动是初速度为____的____________运动．2．匀变速直线运动的基本公式及其推论都________自由落体运动．3．自由落体运动的速度、位移与时间的关系式：v＝____，x＝________．
【情境思考】在无风的雨天，水滴从屋檐无初速度滴落，不计空气阻力．(1)水滴做自由落体运动，下落的高度与时间成正比． (　　)(2)水滴做自由落体运动的加速度一定等于9.8 m/s2. (　　)(3)水滴下落过程中，在1T末、2T末、3T末、…、nT末的瞬时速度之比为1∶2∶3∶…∶n. (　　)
　自由落体运动 理想化模型　 自由落体运动忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素——重力．
　 重力加速度的方向重力加速度g的方向是竖直向下的，而不是垂直向下的如下图所示重力加速度的方向与当地重力的方向相同，是竖直向下的，不能说成垂直向下，也不能说指向地心．(在必修第二册第七章会详细讲)
目标一　自由落体运动与自由落体加速度【导思】(1)如图甲，一个两端封闭的玻璃管(也称牛顿管)，其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通．把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中，玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，物体下落的情况是怎样的？(2)如图乙，把玻璃管里的空气抽出去，再次观察物体下落的情况．由此能得出什么结论？(3)图甲中铁片和羽毛下落的快慢不同的原因是什么？
提示：(1)铁片比羽毛下落得快．(2)在真空中，铁片和羽毛下落得一样快．结论：在真空中，轻的物体和重的物体下落得一样快．(3)空气阻力对铁片与羽毛的影响不同．如果没有空气阻力，所有物体下落的快慢都一样．
【归纳】1．自由落体运动的条件：(1)从静止开始下落；(2)下落过程中只受重力．2．自由落体运动是一种理想化的运动模型，实际物体在空中下落时若空气阻力可以忽略，物体的运动可看成自由落体运动．
3．自由落体加速度的特点(1)大小：与所处地球上的位置及距地面的高度有关．①在地球表面随纬度的增加而增大，在赤道处最小，在两极处最大，但差别很小．②在地面上的同一地点，随高度的增加而减小，但在一定的高度范围内，可认为重力加速度的大小不变．③在一般的计算中，取g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2.(2)方向：竖直向下，不一定指向地心．由于地球近似是球体，各处重力加速度的方向并不相同．
【典例】例 1 踢毽子是我国民间的一项体育活动，被人们誉为“生命的蝴蝶”．近年来，踢毽子成为全民健身活动之一．毽子由羽毛和“铜钱”组成，在下落时总是“铜钱”在下羽毛在上，如图所示，对此分析正确的是(　　)A．“铜钱”重，所以总是“铜钱”在下羽毛在上B．如果没有空气阻力，也总是出现“铜钱”在下羽毛在上的现象C．因为空气阻力的存在，所以总是“铜钱”在下羽毛在上D．毽子的自由下落是自由落体运动
解析：A错，C对：羽毛受到的空气阻力与自身重力相差不多，对运动的影响很大，而羽毛又和“铜钱”具有相同的运动情况，故羽毛要受“铜钱”向下的拉力作用，所以毽子下落时总是“铜钱”在下羽毛在上．“铜钱”重不是根本原因．B错：如果没有空气阻力，“铜钱”和羽毛的相对位置是随机的．D错：毽子下落过程中空气阻力不能忽略，毽子下落过程不是自由落体运动．
例 2 (多选)关于重力加速度的下列说法中，正确的是(　　)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．在地球上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大C．在地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度g都相同D．在地球上的同一地点，离地面高度越大，重力加速度g越小
解析：自由落体加速度的大小和方向均与物体所处的地球表面的位置有关，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，故选项A错误，B正确；在地球表面同一地点，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐减小，故选项C、D正确．
目标二　自由落体运动的规律【导思】两位同学合作，用刻度尺可测人的反应时间：如图甲所示，男同学捏住刻度尺的上端，女同学在刻度尺的下部做握刻度尺的准备(但不与刻度尺接触)，当看到男同学放开手时，女同学立即握住刻度尺，若女同学做握刻度尺准备时手指位置和握住刻度尺的位置如图乙所示，计算女同学的反应时间为多少？(g取10 m/s2)
目标三　自由落体运动的实验探究【归纳】实验器材电磁打点计时器、纸带、复写纸、带夹子的铁架台、几个质量不同的重物、夹子、低压交流电源、毫米刻度尺等．
1．实验步骤(1)把打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电源．(如图所示)(2)把纸带穿过两个限位孔，下端通过铁夹将重物和纸带连接起来，让重物靠近打点计时器．(3)用手捏住纸带上端，把纸带拉成竖直状态，先接通电源，再松开纸带让重物自由下落，打点计时器在纸带上打下一系列的点．(4)重复几次，选取一条点迹清晰的纸带分析．
3．注意事项(1)对重物的要求是：密度大、体积小(如铁球)．　　　　　　　　　 空气阻力可忽略(2)打点计时器竖直固定，整个装置不易摆动． 减小纸带与打点计时器间的阻力(3)开始，重物靠近打点计时器，先通电后释放重物．　 打出足够多的点(4)尽量让纸带保持竖直状态，重物离地高度适当．
【典例】例 5 如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物拖着纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度．
(1)所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需________(填字母序号)中的器材．A．直流电源、天平及砝码B．直流电源、毫米刻度尺C．交流电源、天平及砝码D．交流电源、毫米刻度尺(2)通过作图的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度．为使所作图线的斜率等于重力加速度，除作v-t图像，还可作________图像，其纵轴表示的是__________________________，横轴表示的是______________．
重物下落速度平方的二分之一
例 6 图中甲、乙两图都是使用电磁打点计时器测量重力加速度g的装置示意图，已知该打点计时器的打点频率为50 Hz.
(1)甲、乙两图相比较，图________所示的装置更合理．(2)丙图是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中打出的第一个点标为1，后面依次打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5…经测量，第15至第17点间的距离为11.70 cm，第1至第16点间距离为43.88 cm，则打下第16个点时，重锤下落的速度大小为________m/s，测出的重力加速度值为g＝________m/s2.(要求保留三位有效数字)
1.下列各图中，以竖直向上为正方向，其中表示物体做自由落体运动的是(　　)
解析：v的方向向下，为负，且v∝t，易知B正确．
2．如图所示，某学习小组利用直尺估测反应时间：甲同学捏住直尺上端，使直尺保持竖直，直尺零刻度线位于乙同学的两指之间．当乙看见甲放开直尺时，立即用手指捏住直尺，根据乙手指所在位置计算反应时间．为简化计算，某同学将直尺刻度进行了改进，以相等时间间隔在直尺的反面标记反应时间的刻度线，制作了“反应时间测量仪”，下列四幅图中刻度线标度正确的是(　　)
3．从高空悬停的直升飞机先后跳下甲、乙两名极限跳伞运动员，在打开降落伞之前，他们的运动可视为自由落体．则二者在做自由落体的过程中，若先跳下的甲向上观察，他将看到比自己后跳下的乙(　　)A．与自己的距离始终保持不变，即乙相对于自己静止B．与自己的距离不断增大，即乙相对自己向上匀速运动C．与自己的距离不断增大，即乙相对自己向上匀加速运动D．与自己的距离不断减小，即乙相对自己向下匀速运动
4．如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物拖着纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度．通过作图的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度．为了求出重力加速度，我们可作v-t图像，如图所示，图像刚好经过A(0.04，0.40)和B(0.16，1.58)这两个点，利用你学过知识可求出重力加速度g＝________；除作v-t图像外，我们还可作v2-h图像，如图所示图像刚好过C(0.05，0.96)和D(0.20，3.84)这两个点，则利用你学过的知识可求出重力加速度g＝________．(以上结果均保留两位有效数字)
5．如图所示为某小区禁止高空抛物的宣传提醒牌．从提供的信息可知：一枚50 g的鸡蛋从25楼(离地面行人80 m高)落下，能使行人当场死亡．若鸡蛋壳与行人的作用时间为4.0×10－3 s，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)鸡蛋砸到行人时的速度为多大？(2)鸡蛋减速时的加速度是重力加速度的多少倍？