人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动教案配套课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动教案配套课件ppt，共60页。
关键能力·情境探究达成
知识点一　自由落体运动
知识点二　自由落体加速度
知识点三　自由落体运动规律的应用
知识点四　自由落体运动的实验探究
1．亚里士多德的观点：物体下落的快慢跟它的____有关，__的物体下落得快。2．伽利略的研究(1)归谬：伽利略从__________的论断出发，通过逻辑推理，否定了他的论断。(2)猜想：重的物体与轻的物体应该下落得____快。
观察下列两幅图片，思考有关问题：
问题1　伽利略的“比萨斜塔实验”：让重的铁球和轻的铁球同时下落，结果发现了什么现象？提示：两球几乎同时落地。问题2　上述现象说明什么？提示：空气阻力对两个铁球的运动的影响可以忽略，两球下落可以看成自由落体运动。
问题3　小球的运动性质是什么？提示：初速度为零的匀加速直线运动。问题4　航天员在月球上的实验：铁球与羽毛同时由静止释放，同时落地。简单解释为什么。提示：月球表面没有空气，铁球与羽毛都做自由落体运动。
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．运动特点：初速度为零，加速度为重力加速度g的匀加速直线运动。是匀变速直线运动的特例。
【典例1】　(多选)下列说法正确的是(　　)A．初速度为零、竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动B．仅在重力作用下的运动叫作自由落体运动C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫作自由落体运动D．当空气阻力可以忽略不计时，物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动
CD　[自由落体运动是物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，选项A、B错误，C正确。当空气阻力比较小，可以忽略不计时，物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动，选项D正确。]
[跟进训练]1．关于自由落体运动，下列说法中正确的是(　　)A．质量大的物体自由下落时的加速度大B．从水平飞行的飞机上释放的物体将做自由落体运动C．雨滴下落的运动是自由落体运动D．从水龙头上滴落的水滴的下落运动，可以近似看成自由落体运动
D　[所有物体在同一地点的重力加速度相等，与物体质量的大小无关，选项A错误；从水平飞行的飞机上释放的物体，具有水平初速度，不是自由落体运动，选项B错误；雨滴下落时所受空气阻力与速度大小有关，速度增大时阻力增大，雨滴速度增大到一定值时，阻力与重力相比不可忽略，不能认为是自由落体运动，选项C错误；从水龙头上滴落的水滴所受的空气阻力与重力相比可忽略不计，可认为只受重力作用，选项D正确。]
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：总是________。3．大小：在地球上不同的地方，g的大小是不同的。一般的计算中，g取____ m/s2，近似计算时，g取___ m/s2。
跳伞运动是指跳伞员乘飞机、气球等航空器或其他器械升至高空后跳下，或者从陡峭的山顶、高地上跳下，并借助空气动力和降落伞在张开降落伞之前和开伞后完成各种规定动作。跳伞过程主要包括离机、自由坠落、开伞、降落和着陆的一项体育运动。
问题1　两质量不同的跳伞运动员，做自由落体运动的加速度一样吗？提示：一样。问题2　重力加速度的方向如何确定？提示：竖直向下。问题3　在地球上的不同位置，自由落体加速度一定相同吗？提示：不相同。
1．自由落体加速度——重力加速度
2．两点提醒(1)重力加速度的方向既不能说是“垂直向下”，也不能说是“指向地心”，只有在赤道或两极时重力加速度的方向才指向地心。(2)物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但不同天体表面的重力加速度不同。
【典例2】　(多选)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，通常计算中g取9.8 m/s2B．在地球上不同的地方，g值的大小不同，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
BCD　[首先重力加速度是矢量，方向竖直向下，与重力的方向相同，选项A错误。在地球的表面，不同的地方，g值的大小略有不同，但都在9.8 m/s2左右，选项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的值逐渐变小，选项C、D正确。]
[跟进训练]2．关于重力加速度，以下说法正确的是(　　)A．轻重不同的物体的重力加速度不同B．重力加速度表示自由下落的物体运动的快慢C．重力加速度表示自由下落的物体运动速度变化的大小D．重力加速度表示自由下落的物体运动速度变化的快慢
D　[重力加速度的大小与所处的位置有关，与物体的大小、形状、质量无关，轻重不同的物体在同一地点具有相同的重力加速度，故A项错误；重力加速度是物体只受重力时产生的加速度，表示自由落体运动速度变化的快慢，与速度大小以及速度变化均无关，故D项正确，B、C项错误。]
一位同学用两个手指捏住直尺的顶端，你用一只手在直尺下方做握住直尺的准备，但手不能碰到直尺，记下这时手指在直尺上的位置。当看到那位同学放开直尺时，你立即捏住直尺。测出直尺降落的高度，就可以算出你做出反应所用的时间，如图所示。
1．匀变速直线运动与自由落体运动的规律比较
【典例3】　(一题多法)小敏在学过自由落体运动规律后，对自家房上下落的雨滴产生了兴趣，她坐在窗前发现从屋檐每隔相等时间滴下一滴水，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。小敏同学在自己的作业本上画出了如图所示的雨滴下落同自家房子的关系，其中2点和3点之间的小矩形表示小敏正对的窗子(g取10 m/s2)，求：
(1)滴水的时间间隔；(2)此屋檐离地面多高。
规律方法　应用自由落体规律应注意两点(1)自由落体运动是一种特殊的匀变速直线运动，故匀变速直线运动的基本公式、推论对于自由落体运动都是适用的，但加速度为重力加速度g。(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。
[跟进训练]3．(多选)物体从离地面高45 m处做自由落体运动(g取10 m/s2)，则下列说法中正确的是(　　)A．物体运动3 s后落地B．物体落地时的速度大小为30 m/sC．物体在落地前最后1 s内的位移大小为15 mD．物体在整个下落过程中的平均速度大小为20 m/s
1．实验仪器——打点计时器(1)按如图所示连接好实验装置，让重锤做________运动，与重锤相连的纸带上便会被__________打出一系列点迹。(2)对纸带上计数点间的距离h进行测量，利用hn－hn－1＝gT 2求出重力加速度的大小。
2．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。(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____打点计时器。(3)用手捏住纸带上端，把纸带拉成竖直状态，先____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。
(2)v-t图像法根据纸带，求出各时刻的瞬时速度，作出v-t图像，求出该v-t图像的斜率k，则k＝a．这种方法的优点是可以舍掉一些偶然误差较大的测量值，有效地减少偶然误差。
2．注意事项(1)应选用质量和密度较大的重物。增大重物的重力可使阻力的影响相对减小。(2)打点计时器应竖直放置，以减小阻力。(3)重物应从靠近打点计时器处释放，要先接通打点计时器的电源，再释放纸带。
【典例4】　(2022·西宁实验中学高一检测)某同学用如图所示的装置测定重力加速度：
(1)电火花计时器的工作电压为________，频率为________。[解析]　由于电火花计时器直接接入照明电路，其工作电压为220 V，频率为50 Hz。
(2)打出的纸带如图所示，实验时纸带的______(选填“甲”或“乙”)端应和重物相连接。[解析]　由于各点之间时间间隔均为0.02 s，相邻两点间距离较小处重物下落较慢，由此可知，乙端与重物相连。
(4)当地的重力加速度数值为9.8 m/s2，请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的一个原因_______________________________________________________________________。[解析]　重物拖着纸带下落时受到摩擦力和空气阻力作用，加速度必然小于重力加速度
重物拖着纸带下落时受到摩擦力和空气阻力作用，加速度必然小于重力加速度
[跟进训练]5．某同学用如图甲所示装置测量自由落体加速度g，得到如图乙所示的一段纸带，他每两个点取一个计数点(已知交流电频率为50 Hz)，测得AB＝7.65 cm，BC＝9.17 cm。则打B点时重物的瞬时速度为________ m/s，测得的自由落体加速度g＝________ m/s2，它比真实值偏________(选填“大”或“小”)。(结果均保留两位有效数字)
学习效果·随堂评估自测
1．(2022·湖南省湘潭市第一中学高一上期中)关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　)A．物体从静止开始下落的运动叫自由落体运动B．物体在只有重力作用下的运动叫作自由落体运动C．在有空气的空间里，如果空气阻力与重力相比可以忽略不计，物体从静止开始下落的运动可以近似看作自由落体运动D．在地球上不同的地方，自由落体加速度的大小是相同的
C　[物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动，选项A、B错误；在有空气的空间里，如果空气阻力与重力相比可以忽略不计，物体从静止开始下落的运动可以近似看作自由落体运动，选项C正确；在地球上不同的纬度自由落体加速度的大小是不相同的，两极最大，赤道最小，选项D错误。故选C。]
2．跳水运动员训练时从10 m跳台双脚朝下自由落下，某同学利用手机的连拍功能，连拍了多张照片。从其中两张连续的照片中可知，运动员双脚离水面的实际高度分别为5.0 m和2.8 m。由此估算手机连拍时间间隔最接近以下哪个数值(　　)A．1×10-1 s　　　B．2×10-1 sC．1×10-2 s　　　D．2×10-2 s
3．如图所示，某同学测出一棵苹果树树干部分的高度约为1.6 m，一个苹果从树冠顶端的树梢上由于受到扰动而自由下落，该同学测出苹果经过树干所用的时间为0.2 s，重力加速度取10 m/s2，则：
回归本节知识，自我完成以下问题：1．轻重不同的物体从同一高度自由落下，哪个物体下落得快？什么因素影响物体下落的快慢？提示：①轻重不同的物体下落得一样快，与物体质量无关。②空气阻力。