《2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究 2.5 自由落體運(yùn)動(dòng) 2.6 伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究課件1 新人教版必修1.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究 2.5 自由落體運(yùn)動(dòng) 2.6 伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究課件1 新人教版必修1.ppt（108頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、5 自由落體運(yùn)動(dòng) 6 伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究,,1.自由落體運(yùn)動(dòng): (1)定義:物體只在_____作用下從_____開始下落的運(yùn) 動(dòng)。,重力,靜止,(2)物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件: ①只受_____作用。 ②_______等于0。 (3)運(yùn)動(dòng)性質(zhì):初速度為0的___________運(yùn)動(dòng)。,重力,初速度,勻加速直線,2.自由落體加速度: (1)定義:在同一地點(diǎn),一切物體自由下落的加速度都 _____,這個(gè)加速度叫自由落體加速度,也叫_____加速 度。 (2)方向:_________。,相同,重力,豎直向下,(3)大小:在地球上其大小隨地理緯度的增加而_____, 在赤道上_____,兩極處

2、_____,一般計(jì)算中,常取g= _______或g=______。,增大,最小,最大,9.8m/s2,10m/s2,3.自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律: (1)自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì):初速度v0=__,加速度a=__的 ___________運(yùn)動(dòng)。,0,勻加速直線,gt,2gh,g,4.伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究: (1)伽利略的觀點(diǎn):重物與輕物下落得_______。 (2)猜想:自由落體運(yùn)動(dòng)一定是一種最簡單的變速運(yùn)動(dòng), 它的速度應(yīng)該是相對時(shí)間_____變化的。 (3)假設(shè):落體運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t成_____。,同樣快,均勻,正比,(4)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:讓銅球沿阻力很小的斜面滾下,測出小球 從不同起點(diǎn)滾動(dòng)的___

3、___和____________。 ①斜面傾角一定時(shí),小球做___________運(yùn)動(dòng)。 ②改變小球的質(zhì)量,只要傾角一定,小球的加速度都是 _____的。 ③增大斜面傾角,小球的加速度_____。,位移x,所用的時(shí)間t,勻加速直線,相同,增大,④將斜面傾角外推到θ=90時(shí)的情況——小球自由下 落,認(rèn)為小球仍會(huì)做___________運(yùn)動(dòng),從而得到了自由 落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。 (5)科學(xué)方法:伽利略科學(xué)思想方法的核心是把_____和 _________合理地結(jié)合起來。,勻變速直線,實(shí)驗(yàn),邏輯推理,【預(yù)習(xí)自測】 1.(多選)在忽略空氣阻力的情況下,讓石塊和木塊從同 一高度同時(shí)從靜止開始下落,下列說法中

4、正確的是( ) A.重的石塊先著地 B.輕的木塊先著地 C.在著地前的任一時(shí)刻,二者具有相同的速度和位移 D.二者在下落這段時(shí)間內(nèi)的平均速度相等,【解析】選C、D。在忽略空氣阻力的情況下,只在重力作用下由靜止釋放的物體的運(yùn)動(dòng)可以看作自由落體運(yùn)動(dòng),快慢程度與質(zhì)量無關(guān),運(yùn)動(dòng)情況是一樣的,同時(shí)落地,初、末位置相同,位移相同,A、B錯(cuò),C對;由平均速度的定義可知,D對。,2.(多選)下述關(guān)于重力加速度g的說法中,正確的 是 ( ) A.g的方向總是豎直向下 B.g的大小和物體的質(zhì)量有關(guān) C.g的大小和地理位置有關(guān) D.g的大小和物體的形狀有關(guān),【解析】選A、C。重力加速度的方向總是豎直向下,大小與所處

5、的地理位置有關(guān),與物體的大小、形狀無關(guān),故A、C正確;B、D錯(cuò)誤。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 一物體從H高處自由下落,經(jīng)時(shí)間t落地,則當(dāng)它下落 時(shí),離地的高度為 ( ) 【解析】選C。根據(jù)h= gt2,下落高度與時(shí)間的平方成 正比,所以下落 時(shí),下落高度為 ,離地高度為 。,主題一 自由落體運(yùn)動(dòng)、自由落體加速度 【問題探究】 探究點(diǎn)1 自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),(1)將一張紙片和一個(gè)金屬球同時(shí)在同一高度釋放,如圖甲。紙片和金屬球哪個(gè)先落地?為什么? 提示:金屬球先落地,因?yàn)榭諝庾枇埰侣淇炻挠绊懕葘饘偾蛳侣淇炻挠绊懘蟆?(2)將紙片揉成團(tuán)和金屬球同時(shí)在同一高度釋放,如圖乙。紙團(tuán)和金屬球哪個(gè)先落地?為

6、什么? 提示:紙團(tuán)和金屬球幾乎同時(shí)落地,因?yàn)榭諝庾枇Χ呦侣淇炻挠绊懖顒e不是很大。,(3)將牛頓管(又叫毛錢管)管內(nèi)空氣幾乎全部抽出后,管內(nèi)放置形狀、質(zhì)量不同的金屬片、雞毛,在管直立過來時(shí),如圖丙。牛頓管內(nèi)接近真空時(shí),金屬片、雞毛哪一個(gè)先落地?為什么? 提示:金屬片和雞毛同時(shí)落地,因?yàn)槎呦侣溥^程中不受空氣阻力的影響了。,(4)結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)探究,考慮物體下落有什么規(guī)律? 提示:沒有空氣阻力時(shí),輕重不同的物體下落快慢都相同,即物體下落的快慢與物體重力的大小無關(guān)。,探究點(diǎn)2 自由落體加速度 (1)重力加速度的大小與距地面的高度有關(guān)嗎? 提示:重力加速度的大小與距地面的高度有關(guān)。 (2)在地面上

7、同一地點(diǎn),隨高度的增加重力加速度如何變化? 提示:在地面上同一地點(diǎn),隨高度的增加,重力加速度減小。,(3)在一定的高度內(nèi)重力加速度的大小變化明顯嗎? 提示:在一定的高度內(nèi),重力加速度的大小變化不明顯,可認(rèn)為重力加速度的大小不變。,【探究總結(jié)】 1.對自由落體運(yùn)動(dòng)的理解: (1)物體下落過程的運(yùn)動(dòng)情況與物體質(zhì)量無關(guān)。物體在空氣中下落的運(yùn)動(dòng)快慢不同是由于空氣阻力作用的影響不同。,(2)自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想化的運(yùn)動(dòng),實(shí)際物體在下落時(shí)只要受到的空氣阻力遠(yuǎn)小于重力,即可忽略不計(jì),可近似看成自由落體運(yùn)動(dòng)。 (3)“自由”的含義是只受重力、初速度為零。,(4)自由落體運(yùn)動(dòng)是人們由地面上方自由下落的物體抽象

8、出來的一種理想化模型。它忽略了空氣阻力的影響,是一種初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),其原因是物體受到了重力作用。,2.自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn): (1)物體下落的快慢與物體質(zhì)量的大小無關(guān)。 (2)不同物體從同一高度做自由落體運(yùn)動(dòng),它們的運(yùn)動(dòng)情況是相同的。 (3)在同一地點(diǎn),不同物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度是相同的。,【拓展延伸】 1.自由落體加速度的特點(diǎn): (1)在同一地點(diǎn),一切物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度都相同。 (2)重力加速度隨距離地面高度的增加而減小。,2.自由落體加速度的變化規(guī)律: (1)隨緯度的變化:在地球表面上,重力加速度隨緯度的增加而增大,在赤道處重力加速度最小,在兩極處重力加速度最大,但差

9、別很小。,(2)隨高度的變化:在地面上的同一地點(diǎn),隨高度的增加重力加速度減小,在一定的高度內(nèi),可認(rèn)為重力加速度的大小不變。在一般的計(jì)算中,可以取g=9.8m/s2或g=10m/s2。,【典例示范】 (多選)(2017濟(jì)南高一檢測)關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是 ( ) A.初速度為零、豎直向下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng) B.僅在重力作用下的運(yùn)動(dòng)叫自由落體運(yùn)動(dòng),C.物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)叫自由落體運(yùn)動(dòng) D.當(dāng)空氣阻力的作用較小,可以忽略不計(jì)時(shí),物體由靜止開始自由下落的運(yùn)動(dòng)可視為自由落體運(yùn)動(dòng),【解題指南】判斷物體是否做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)從定義進(jìn)行判斷: (1)初速度為零。 (

10、2)物體只受重力。,【解析】選C、D。自由落體運(yùn)動(dòng)是物體只在重力作用下由靜止開始下落的運(yùn)動(dòng),它的初速度為零。若空氣阻力比較小,可以忽略不計(jì)時(shí),物體由靜止開始自由下落可視為自由落體運(yùn)動(dòng)。故正確答案為C、D。,【規(guī)律方法】自由落體運(yùn)動(dòng)的判斷方法 (1)根據(jù)條件來判斷:物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件是物體的初速度為零且物體只受重力作用(或物體除受重力外也受其他力,但其他力遠(yuǎn)小于物體的重力,可以忽略),兩者缺一不可。,(2)根據(jù)題目中一些暗示語言來判斷:有些題目直接給出諸如“物體由靜止開始自由下落”“忽略空氣阻力”或“空氣阻力遠(yuǎn)小于重力”等提示語時(shí),可將物體的下落看成自由落體運(yùn)動(dòng)。,【探究訓(xùn)練】 (多選)關(guān)

11、于重力加速度的下列說法中,正確的是( ) A.重力加速度g是標(biāo)量,只有大小,沒有方向,通常計(jì)算中g(shù)取9.8 m/s2 B.在地球上不同的地方,g的大小不同,但它們相差不是很大,C.在地球上同一地點(diǎn),一切物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度都相同 D.在地球上的同一地點(diǎn),離地面高度越大,重力加速度g越小,【解題指南】解答本題把握以下三點(diǎn): (1)g與物體的質(zhì)量無關(guān)。 (2)在同一地點(diǎn),重力加速度相同。 (3)g隨緯度的增加而增大,隨高度的增加而減小。,【解析】選B、C、D。自由落體加速度的大小和方向均與物體所處的地球表面的位置有關(guān)。重力加速度是矢量,方向豎直向下,與重力的方向相同。在地球表面,不同的地方,

12、g的大小略有不同,但都在9.8m/s2左右,故A錯(cuò)誤,B正確。在地球表面同一地點(diǎn),g的值都相同,但隨著高度的增大,g的值逐漸減小,故C、D正確。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.(多選)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn):在月球表面沒有空氣,重力加 速度約為地球表面處重力加速度的 。若宇航員登上 月球后,在空中同一高度處同時(shí)由靜止釋放羽毛和鉛球, 忽略地球和其他星球?qū)λ鼈兊挠绊?以下說法中正確的 是 ( ),A.羽毛將加速上升,鉛球?qū)⒓铀傧陆?B.羽毛和鉛球都將下落,且同時(shí)落到月球表面 C.羽毛和鉛球都將下落,但鉛球先落到月球表面 D.羽毛和鉛球都將下落,且落到月球表面的速度相同,【解析】選B、D。羽毛和鉛球在月球表面時(shí)都只受到

13、重力作用,故它們均做自由落體運(yùn)動(dòng),它們將同時(shí)落地,所以選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,選項(xiàng)B、D正確。,2.踢毽子是我國民間的一項(xiàng)體育活動(dòng),被人們譽(yù)為“生命的蝴蝶”。毽子由羽毛和銅錢組成,在下落時(shí)總是銅錢在下羽毛在上,如圖所示,對此分析正確的是 ( ),A.銅錢重,所以總是銅錢在下羽毛在上 B.如果沒有空氣阻力,也總是出現(xiàn)銅錢在下羽毛在上的現(xiàn)象 C.因?yàn)榭諝庾枇Φ拇嬖?所以總是銅錢在下羽毛在上 D.毽子的下落是自由落體運(yùn)動(dòng),【解析】選C。毽子在下落時(shí)總是銅錢在下羽毛在上,是由于空氣阻力的影響,毽子的下落不能看作自由落體運(yùn)動(dòng),A、D錯(cuò),C對;如果沒有空氣阻力,就不一定出現(xiàn)銅錢在下羽毛在上的現(xiàn)象,B錯(cuò)。,3.關(guān)于

14、自由落體運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是 ( ) A.自由落體運(yùn)動(dòng)是一種勻速直線運(yùn)動(dòng) B.物體剛下落時(shí),速度和加速度都為零 C.物體的質(zhì)量越大,下落時(shí)加速度就越大 D.當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8 m/s2,則物體在該處自由下落的過程中,每秒速度都增加9.8 m/s,【解析】選D。自由落體運(yùn)動(dòng)是一種初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤。物體剛下落時(shí),初速度為零,加速度為重力加速度g,故B錯(cuò)誤。自由落體運(yùn)動(dòng)是忽略空氣阻力的運(yùn)動(dòng),無論質(zhì)量大小,下落時(shí)加速度都是g,故C錯(cuò)誤。加速度等于單位時(shí)間內(nèi)速度的變化量,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2,則物體在該處自由下落的過程中,每秒速度都增加9.8m/s,故D正確。,4.關(guān)

15、于自由落體運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是 ( ) A.質(zhì)量大的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大 B.從水平飛行著的飛機(jī)上釋放的物體將做自由落體運(yùn)動(dòng) C.雨滴下落的過程是自由落體運(yùn)動(dòng) D.從水龍頭上滴落的水滴的下落過程,可近似看作自由落體運(yùn)動(dòng),【解析】選D。所有物體在同一地點(diǎn)做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí), 重力加速度相等,與物體的質(zhì)量大小無關(guān),選項(xiàng)A錯(cuò)誤; 從水平飛行著的飛機(jī)上釋放的物體,由于慣性具有水平 初速度,物體的運(yùn)動(dòng)不是自由落體運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;雨 滴下落過程中所受空氣阻力與速度大小有關(guān),速度增大 時(shí)阻力增大,當(dāng)雨滴速度增大到一定值時(shí),阻力與重力,相比不可忽略,雨滴的運(yùn)動(dòng)不是自由落體運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;從水龍頭

16、上滴落的水滴所受的空氣阻力與重力相比可忽略不計(jì),可認(rèn)為只受重力作用,水滴下落的過程可近似看作自由落體運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D正確。,主題二 自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用 【問題探究】 如圖所示,一個(gè)小金屬球從離地h高處由靜止 釋放,小球下落一段時(shí)間落地。,(1)小球的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是什么? 提示:小球做自由落體運(yùn)動(dòng),是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng):v0=0,a=g。 (2)怎樣確定小球的落地時(shí)間? 提示:由位移公式:h= gt2,則t= 。,(3)怎樣確定小球的落地速度? 提示:由速度—位移關(guān)系式:v2=2gh,則v= 。,【探究總結(jié)】 1.關(guān)于自由落體的幾個(gè)重要公式: 自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特例,因此勻

17、變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律也適用于自由落體運(yùn)動(dòng)。只要將勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式中的v0換成0,a換成g,x換成h,勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式就變?yōu)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)公式。,,2.關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)比例關(guān)系式: (1)第1T末,第2T末,第3T末,…,第n T末速度之比 v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n。 (2)前1T內(nèi),前2T內(nèi),前3T內(nèi),…,前n T內(nèi)的位移之比 h1∶h2∶h3∶…∶hn=1∶4∶9∶…∶n2。,(3)第1T內(nèi),第2T內(nèi),第3T內(nèi),…,第n T內(nèi)的位移之比 hⅠ∶hⅡ∶hⅢ∶…∶hN=1∶3∶5∶…∶(2n-1)。 (4)通過第1個(gè)h,第2個(gè)h,第3個(gè)h,…第n個(gè)h所用時(shí)間之 比 t1

18、∶t2∶t3∶…∶tn=,3.重力加速度的測量方法: (1)利用自由落體運(yùn)動(dòng)測重力加速度。 物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系為h= gt2, 可見,只要測出做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的 位移,就可由g= 求出該地的重力加速度。,(2)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或頻閃攝影法)測重力加速度。 ①方法:讓重物自由下落,通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器獲取打點(diǎn)紙帶(或頻閃照片)。,②數(shù)據(jù)處理。 以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng)為例,對實(shí)驗(yàn)得到的如圖所示的紙帶進(jìn)行研究。,可利用在一段時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度,即 作出v-t圖象,圖象的斜率即為重力加速度。,【拓展延伸】(1)自由落

19、體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特 例,分析勻變速直線運(yùn)動(dòng)的各種方法對于自由落體運(yùn)動(dòng) 同樣適用。 (2)若分析自由落體運(yùn)動(dòng)的中間一段過程,則該過程是 初速度不為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng),v=v0+gt,h=v0t+ gt2。,【典例示范】 從離地面500m的空中自由落下一個(gè)小球,g取10m/s2,求小球: (1)落到地面所用的時(shí)間。 (2)自開始下落計(jì)時(shí),在第1s內(nèi)的位移、最后1 s內(nèi)的位移。,【解析】由h=500m和重力加速度,根據(jù)位移公式可直接算出落地所用時(shí)間,根據(jù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間,可算出第1 s內(nèi)的位移。最后1 s內(nèi)的位移是下落總位移和前(n-1)s下落位移之差。 (1)由h= ,得落地所用時(shí)間:,(2)第

20、1s內(nèi)的位移: 因?yàn)閺拈_始運(yùn)動(dòng)起前9s內(nèi)的位移為 所以最后1s內(nèi)的位移為Δh=h-h9=500m-405 m=95 m。 答案:(1)10s (2)5 m 95 m,【探究訓(xùn)練】 1.(2017大同高一檢測)某物體從某一高度開始做自 由落體運(yùn)動(dòng),第1s內(nèi)通過了全程的一半,則物體還要下 落多長時(shí)間才會(huì)落地 ( ) A.1 s B.1.5 s C. s D.( -1)s,【解析】選D。自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直 線運(yùn)動(dòng),通過連續(xù)相等的位移所用的時(shí)間之比為1∶ ( -1)∶( - )∶…,所以,物體下落后半程所用 的時(shí)間為( -1)s,故選項(xiàng)D正確。,2.用“滴水法”可以測量重力加速度

21、g,具體操作方法是: (1)將一只空鐵皮水桶倒置在水龍頭的正下方,可以十分清晰地聽到水滴滴到桶底上的聲音。細(xì)心地調(diào)整水龍頭的閥門或水桶的高度,使得后一個(gè)水滴離開水龍頭的同時(shí),恰好聽到前一個(gè)水滴撞擊桶底的聲音。,(2)聽到某次響聲時(shí)開始用秒表計(jì)時(shí),并數(shù)“0”,以后每聽到1次響聲就順次加1,數(shù)到“100”時(shí)停止計(jì)時(shí)。 (3)用尺子量出水龍頭滴水處到桶底的高度。 如果停止計(jì)時(shí)的時(shí)候,秒表上的讀數(shù)是50s,水龍頭滴水處到桶底的高度為122.5 cm,請你根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹怠?【解析】水滴的運(yùn)動(dòng)可以視為自由落體運(yùn)動(dòng)。水滴從 水龍頭落到桶底的時(shí)間t= s=0.5 s,由公

22、式h= gt2,得g= m/s2=9.8 m/s2。 答案:9.8m/s2,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.一個(gè)小石塊從空中a點(diǎn)開始做自由落體運(yùn)動(dòng),先后經(jīng)過b點(diǎn)和c點(diǎn)。已知石塊經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)的速度為v,經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)的速度為3v,則ab段與bc段的位移之比為 ( ) A.1∶3 B.1∶5 C.1∶8 D.1∶9,【解析】選C。ab段的位移為xab= bc段的位移為 xbc= 所以xab∶xbc=1∶8,選項(xiàng)C正確。,2.一個(gè)物體做自由落體運(yùn)動(dòng),圖中的四幅圖表示其速度-時(shí)間圖象,正確的是 ( ),【解析】選C。做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體初速度為0,且速度隨時(shí)間變化的規(guī)律為v=gt,若規(guī)定豎直向上為正方向

23、,則v-t圖象正如C項(xiàng)所示,故C正確。A、B、D都有初速度,故都不正確。,3.一個(gè)小石子從離地某一高度處由靜 止自由落下,某攝影愛好者恰好拍到了 它下落的一段軌跡AB。該愛好者用直 尺量出軌跡的長度,如圖所示,已知曝光時(shí)間為 s, 則小石子的出發(fā)點(diǎn)離A點(diǎn)約 ( ) A.6.5 m B.10 m C.20 m D.45 m,【解析】選C。因曝光時(shí)間極短,故AB段可看作勻速直 線運(yùn)動(dòng),小石子到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的速度為vA= =20 m/s,h= =20 m。,4. 一架直升機(jī)在災(zāi)區(qū)某地上空做定點(diǎn) 空投救災(zāi)物資,已知每隔1s釋放一包物 資,當(dāng)?shù)谝话镔Y剛著地時(shí),第五包剛好 離開機(jī)艙開始下

24、落。(g取10m/s2)求:直 升機(jī)距離地面的高度。,【解析】物資下落做自由落體運(yùn)動(dòng),有 h= gt2= 1042=80m 答案:80 m,主題三 伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究 【問題探究】 1.伽利略對落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了怎樣的猜想? 提示:猜想落體運(yùn)動(dòng)是一種最簡單的變速運(yùn)動(dòng),速度應(yīng)該均勻變化,速度可能與時(shí)間成正比,也可能是速度與位移成正比。,2.伽利略在從猜想到進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過程中,遇到了哪 些困難?又是如何解決的? 分析:困難之一:無法測量_________。解決方案:改測 位移與_____的關(guān)系(從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的 物體x∝t2)。,瞬時(shí)速度,時(shí)間,困難之二:沒有準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)工具,無法

25、測定像自由落體 這樣較短的_____。解決方案:設(shè)計(jì)了著名的_______ ___。,時(shí)間,斜面實(shí),驗(yàn),3.伽利略是如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的? 提示:伽利略巧妙地應(yīng)用斜面實(shí)驗(yàn)及科學(xué)推理研究了自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),(如圖所示)讓小球沿斜面滾下,減小加速度,延長運(yùn)動(dòng)時(shí)間,便于觀測。,【探究總結(jié)】 1.伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究: (2)思想方法:實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合。,2.伽利略的研究方法: (1)運(yùn)用“歸謬法”否定了亞里士多德關(guān)于重的物體下落快、輕的物體下落慢的論斷。 (2)提出自由落體運(yùn)動(dòng)是一種最簡單的變速運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng)的假說。,【拓展延伸】伽利略的間接驗(yàn)證法 (1)運(yùn)用數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方法得出初速

26、度為零的勻變速直線 運(yùn)動(dòng),符合x∝t2。 (2)①運(yùn)用斜面實(shí)驗(yàn)測出小球沿斜面向下的運(yùn)動(dòng)符合 x∝t2,是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。,②不同質(zhì)量的小球沿同一傾角的斜面運(yùn)動(dòng), 的值不變, 說明它們運(yùn)動(dòng)的情況相同。 ③不斷增大斜面傾角,得出 的值隨之增大,說明小球 做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度隨傾角的增大而增大。,④伽利略將斜面實(shí)驗(yàn)結(jié)果外推到斜面傾角增大到90的情況——小球自由下落,認(rèn)為小球仍會(huì)保持勻變速直線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì),從而得出了自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。 伽利略把斜面實(shí)驗(yàn)的結(jié)論推廣到豎直的情況,是他思維方法上的一種“升華”,這種方法稱為“合理外推”。這種從斜面運(yùn)動(dòng)到落體運(yùn)動(dòng)的外推,是很巧妙的。,【典例示范】 (多選)

27、如圖所示,大致地表示了伽利略探究自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和思維過程,對于此過程的分析,以下說法正確的是 ( ),A.其中甲圖是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,丁圖是經(jīng)過合理的外推得出的結(jié)論 B.其中丁圖是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,甲圖是經(jīng)過合理的外推得出的結(jié)論 C.運(yùn)用甲圖的實(shí)驗(yàn),可“沖淡”重力的作用,使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯 D.運(yùn)用丁圖的實(shí)驗(yàn),可“放大”重力的作用,使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯,【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn): (1)理解伽利略設(shè)計(jì)“沖淡”重力的斜面實(shí)驗(yàn)的原因。 (2)明確斜面實(shí)驗(yàn)的過程及結(jié)論是如何獲得的。,【解析】選A、C。伽利略探究自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),讓小球從斜面上滾下,此時(shí)可以“沖淡”重力的作用,使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯,然后合理外推到

28、斜面豎直的狀態(tài),故正確選項(xiàng)為A、C。,【探究訓(xùn)練】 (多選)(2017曲靖高一檢測)關(guān)于伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究,下列說法中正確的是 ( ) A.在同一地點(diǎn),重的物體和輕的物體下落快慢不同 B.伽利略猜想運(yùn)動(dòng)速度與下落時(shí)間成正比,但沒有直接用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,C.伽利略通過數(shù)學(xué)推演并用小球在斜面上驗(yàn)證了位移與時(shí)間的平方成正比 D.伽利略思想方法的核心是把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理(包括數(shù)學(xué)推演)結(jié)合起來,【解析】選B、C、D。伽利略認(rèn)為在同一地點(diǎn)重的物體和輕的物體下落快慢相同,故A錯(cuò)誤;伽利略猜想自由落體的運(yùn)動(dòng)速度與下落時(shí)間成正比,并未直接進(jìn)行驗(yàn)證,而是在斜面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的理想化推理,故B正確;伽利略通過數(shù)

29、學(xué)推演并用小球在斜面上驗(yàn)證了位移與時(shí)間的平方成正比,故C正確;伽利略思想方法的核心是把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理(包括數(shù)學(xué)推演)結(jié)合起來,故D正確。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.伽利略科學(xué)思想的核心是 ( ) A.邏輯推理和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合 B.猜想和假設(shè)相結(jié)合 C.理想模型 D.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,【解析】選A。伽利略科學(xué)思想的核心是把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理和諧地結(jié)合起來,從而成為一套對近代科學(xué)的發(fā)展極為有益的科學(xué)方法,只有A正確。,2.(多選)關(guān)于伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究,下列說法中正確的是 ( ) A.運(yùn)用“歸謬法”否定了亞里士多德的“重的物體下落快、輕的物體下落慢”的論斷 B.提出“自由落體”是一種最簡單的直線運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)蛩僦?/p>

30、線運(yùn)動(dòng),C.通過斜面上物體的勻加速運(yùn)動(dòng)外推出:斜面傾角為90時(shí),物體做自由落體運(yùn)動(dòng),且加速度的大小跟物體的質(zhì)量無關(guān) D.總體的思維過程是:問題→猜想→數(shù)學(xué)推理→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→合理外推→得出結(jié)論,【解析】選A、C、D。根據(jù)伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究過程可得選項(xiàng)A、C、D正確;伽利略提出“自由落體”是一種最簡單的變速直線運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤。,3.伽利略在著名的斜面實(shí)驗(yàn)中,讓小球分別沿傾角不同、阻力很小的斜面從靜止開始滾下,他通過實(shí)驗(yàn)觀察和邏輯推理,得到的正確結(jié)論是 ( ) A.傾角一定時(shí),小球在斜面上的位移與時(shí)間成正比 B.傾角一定時(shí),小球在斜面上的速度與時(shí)間成正比,C.斜面長度一定時(shí)

31、,小球從頂端滾到底端時(shí)的速度與傾角無關(guān) D.斜面長度一定時(shí),小球從頂端滾到底端所需的時(shí)間與傾角無關(guān),【解析】選B。伽利略在著名的斜面實(shí)驗(yàn)中得出傾角一 定時(shí), 的比值保持不變,推出小球在斜面上的速度與 時(shí)間成正比,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;傾角不同, 的比 值不同,即斜面長度一定時(shí),小球從頂端滾到底端時(shí)的 速度與傾角有關(guān),且傾角越大,速度越大,所用時(shí)間越短, 選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。,4.在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí),還應(yīng)當(dāng)十分注意學(xué)習(xí)物理學(xué)研究問題的思想和方法,從一定意義上說,后一點(diǎn)甚至更重要。偉大的物理學(xué)家伽利略的研究方法對于后來的科學(xué)研究具有重大的啟蒙作用,至今仍然具有重要意義。請你回顧伽利略探究物體下落規(guī)

32、律的過程,判定下列哪個(gè)過程是伽利略的探究過程 ( ),A.猜想—問題—數(shù)學(xué)推理—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—合理外推—得出結(jié)論 B.問題—猜想—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—數(shù)學(xué)推理—合理外推—得出結(jié)論,C.問題—猜想—數(shù)學(xué)推理—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—合理外推—得出結(jié)論 D.猜想—問題—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—數(shù)學(xué)推理—合理外推—得出結(jié)論,【解析】選C。伽利略探究物體下落規(guī)律的過程:先對 亞里士多德對落體運(yùn)動(dòng)的觀察得出的結(jié)論提出質(zhì)疑 ——大小石塊捆在一起下落得出矛盾的結(jié)論;猜想—— 落體的運(yùn)動(dòng)是最簡單的運(yùn)動(dòng),速度與時(shí)間成正比;數(shù)學(xué) 推理——如果v∝t,則有h∝t2;實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——設(shè)計(jì)出斜 面實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行研究,得出光滑斜面上滑下的物體的規(guī)律,h∝t2;合理外推——將光滑斜面上滑下的物體的規(guī)律h∝t2推廣到落體運(yùn)動(dòng)。從探究的過程看,C項(xiàng)正確。,【課堂小結(jié)】,