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1、,1.7 对自由落体运动的研究,上一页,下一页,目 录,退 出,直升飞机停在空中飞行员跳下飞机后发现打不开伞包 如不考虑空气阻力 他做什么运动? 又有何后果?,思 考,上一页,下一页,退 出,目 录,飞行员打不开伞包的后果,上一页,下一页,退 出,目 录,物体下落的运动是一种常见的运动。,雨滴的下落,苹果的下落,伞兵的下落,历史的回顾,亚里士多德通过对大量的物体自由下落的观察,直接得出结论:重的物体比轻的物体下落的快,即“重快轻慢”。由于他在学术界的崇高地位,且该结论符合生活经验,这种论断流传了近2000年。,重的物体下落得快,轻的物体下落得慢。这个观点是否正确呢?,演示1 在同一高度同时释放
2、一支粉笔头(或一枚硬币)和一张纸片,请观察物体是否同时落地。,演示2 把纸片揉成纸团,重复以上实验,请观察物体是否同时落地。,为什么有时重的物体下落得快,有时轻重不同的物体下落得快慢几乎一样?,一、问题提出,上一页,下一页,退 出,目 录,结论:轻重不同的物体下落得快慢不同,主要是由于空气阻力不同造成的,与物体的轻重无关。,钱毛管实验,把硬币和羽毛放在一个玻璃管的底部,将其倒竖起来,我们会看到什么?,若抽去管里的空气,然后在把它倒竖起来,我们又将看到什么?,上一页,下一页,退 出,目 录,重的物体比轻的物体下落的快,轻重物体下落一样快,如果物体下落时所受空气阻力与重力相比,可以忽略不计,那么也
3、可以看成是自由落体运动。,模拟比萨斜塔,阿波罗登月实验,1971年,阿波罗15号飞船登上无大气的月球后,宇航员特地做了使羽毛和重锤从同一高度同时释放的实验,无数观众从荧屏上看到,它们并排下落,同时落到月球表面。,上一页,下一页,退 出,目 录,物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动,2.条件:,(1)只受重力(而不受其他任何力,包括空气阻力) (空气阻力G,F合=G),(2)V0=0,实际上,如果空气阻力的作用同重力相比很小,可以忽略不计,物体的下落也可以看做自由落体运动,注意,自由落体运动 到底是一种怎样的运动呢?,1.定义:,二、自由落体运动,上一页,下一页,退 出,目
4、录,逻辑的力量,=4m/s,=8m/s,4m/s 8m/s,8m/s,伽利略利用归谬法否定了亚里士多德的观点,伽利略对自由落体运动的研究,上一页,下一页,退 出,目 录,(提出问题): 既然物体自由下落跟质量无关,那么它到底遵循什么样的规律呢? 伽利略用推论否定了亚里士多德的观点后,就开始研究落体运动的性质。,伽利略的探索之路(知识=观察+实验+思考),大胆的猜测:下落物体的速度是随时间均匀增加的,即 则:测瞬时速度V与时间t成正比,困难一 瞬时速度无法准确测量,为了解决测量瞬时速度的困难,伽利略寻求间接验证的途径(思维的作用) 则:测下落的高度与时间t2成正比,冲淡重力,困难二 物体下落很快
5、,很难测定不同位移的时间 (思维)为了减缓物体下落速度,伽利略设计了著名的“冲淡重力”的斜面实验。,实验验证 :伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落,伽利略手稿中记录的一组实验数据 结果表示为: 伽利略发现,斜面的倾角不同,上述比例关系同样成立,只是这个常数的随着的增大而增大。,合理外推,困难三、伽利略用斜面实验验证了后,怎样说明落体运动也符合这个规律? 合理外推:随着的增大, 的数值在增大。当=900时,即物体竖直下落时,这个关系也应该成立,这时的数值最大。,伽利略用斜面实验验证了后,怎样说明落体运动也符合这个规律? 合理外推:随着倾角的增大,直到=900时,即物体竖直下落时,伽利略的假设
6、成立。,上一页,下一页,退 出,目 录,合理外推,三、重力加速度,在同一地点,一切物体在做自由落体运动中的加速度都相同,这个加速度叫重力加速度,用g 表示。,在地球上不同地点,g 的值略有不同。离地心越远g越小 在地球表面或表面附近,随着纬度增大,g增大;随着高度增加,g减小。,在通常的计算中,取 g = 9.8 m/s 2。重力加速度方向总是竖直向下。,上一页,下一页,退 出,目 录,超越伽利略,现在我们不必用斜面来“冲淡重力”,采用现代化的仪器设备可以对落体运动精确地“计时”、“定位”,直接研究落体运动的性质。 现代研究落体运动的方法 : 1、“自由落体频闪照片”求加速度 2 、用打点计时
7、器研究纸带求出加速度 3、其它方法(测速计等),赤道: g=9.780m/s2,北京: g=9.801m/s2,北极: g=9.832m/s2,随纬度升高,重力加速度增大。,莫斯科: g=9.816m/s2,四、自由落体运动的公式,自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,所以,匀变速直线运动的所有公式都适用于自由落体运动。,上一页,下一页,退 出,目 录,规律:,速度规律,位移规律,【例1】雨滴通常从 1 500 m 左右的高度落下,如果没有空气阻力,问经过多长时间落到地面?它落到地面时的速度是多少?,雨滴落地时的速度为,解:如果没有空气阻力,雨滴下落的运动可以看成自由落体运动,由公式 得,
8、讨论:实际上雨滴落到地面的速度不超过8 m/s,说明物体从很高的地方下落时,空气阻力是不可忽略的,有时空气阻力可以大到等于物体的重力。,上一页,下一页,退 出,目 录,【例2】如图所示,一个小钢球做自由落体运动。测得小钢球经过 A点时的速度是 2.42 m/s,经过 B 点时的速度是 4.64 m/s, 所用时间是0. 226 s,求此地的重力加速度和AB 间的距离。,解:因为自由落体是匀加速直线运动,所以,上一页,下一页,退 出,目 录,1. 在某地让一个小球从 17.7 m 高的地方自由下落,测得小球下落到地面处所用的时间是1.9 s,求此地的重力加速度和1.9 s 末的速度。,小球在1.
9、9 s 末的速度为,解:由公式 得,练 习,上一页,下一页,退 出,目 录,上一页,下一页,退 出,目 录,伽利略的验证,从静止开始在连续相等的时间内通过的各段距离之比为,1 : 3 : 5 : 7 ,从静止开始到每个相等的时间末运动的距离之比为,1 : 4 : 9 : 16 ,T 2T 3T 4T,2. 一个物体从 19.6 m 高的地方自由下落,问经过多长时间落到地面?它落到地面时的速度是多少?,物体落地时的速度为,解:由公式 得,上一页,下一页,退 出,目 录,小结,物体 只在重力作用下 从 静止 开始下落的运动,一、定义:,三、性质:,自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,四、加速度,(重力加速度),方向: .,竖直向下,大小:,g =9.8m/s2或g =10m/s2,纬度越高,g 值越大,二、特点:,只受重力,V0=0,上一页,下一页,退 出,目 录,g 值越小,离地面越高,上一页,下一页,退 出,目 录,作业: 1、教材:33页第3题做在作业本上,其他做书上。 2、练习册第7节习题。,上一页,下一页,退 出,目 录,上一页,下一页,退 出,目 录,科学探究的过程,
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