2020版新教材高中物理2.5自由落体运动课件鲁科版必修1.pdf
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1、第5节 自由落体运动 一、自由落体运动的特点一、自由落体运动的特点 1.1.实验探究实验探究牛顿管实验:牛顿管实验: (1)(1)当玻璃管内有空气时,纸片比硬币下落当玻璃管内有空气时,纸片比硬币下落_得多。得多。 (2)(2)抽去玻璃管内部分空气,纸片比硬币下落得还是抽去玻璃管内部分空气,纸片比硬币下落得还是 _,但落地时间相差,但落地时间相差_。 (3)(3)继续抽取玻璃管内的空气,使其接近真空,纸片与继续抽取玻璃管内的空气,使其接近真空,纸片与 硬币下落的快慢硬币下落的快慢_。 变小变小 几乎一样几乎一样 慢慢 慢慢 2.2.自由落体运动:自由落体运动: 内涵内涵 物体只在物体只在_作用下
2、从作用下从_开始下落的开始下落的 运动运动 条件条件 _为零;只受为零;只受_作用作用 性质性质 自由落体运动是初速度为零的自由落体运动是初速度为零的_ 运动运动 重力重力静止静止 初速度初速度重力重力 匀加速直线匀加速直线 二、自由落体运动的加速度二、自由落体运动的加速度 1.1.自由落体加速度:自由落体加速度: (1)(1)内涵:物体自由下落时具有的源于内涵:物体自由下落时具有的源于_ _的加速度。的加速度。 (2)(2)大小。大小。 在地球上同一地点,一切物体自由下落的加速度都在地球上同一地点,一切物体自由下落的加速度都 相同;相同; 物体所受的重力物体所受的重力 作用作用 随着纬度升高
3、,重力加速度随着纬度升高,重力加速度_,而同一地区高度,而同一地区高度 越大,重力加速度越大,重力加速度_,但变化都不大;,但变化都不大; 一般的计算中,通常一般的计算中,通常g g取取9.8 m/s9.8 m/s2 2, 在估算时,在估算时,g g还还 可以取可以取_。 (3)(3)方向:地球上重力加速度的方向总是方向:地球上重力加速度的方向总是_。 增大增大 越小越小 10 m/s10 m/s2 2 竖直向下竖直向下 2.2.自由落体运动的公式:自由落体运动的公式: (1)(1)自由落体的特点:自由落体的特点:v v0 0=0=0,a=_a=_。 (2)(2)速度公式:速度公式:v vt
4、t=_=_。 (3)(3)位移公式:位移公式:h= gth= gt2 2。 (4)(4)速度位移关系式:速度位移关系式: =_=_。 gtgt 2gh2gh 1 2 2 t v g g 3.3.关于自由落体运动,下列说法正确的是关于自由落体运动,下列说法正确的是_。 钢球在空中由静止开始自由下落可看成自由落体运钢球在空中由静止开始自由下落可看成自由落体运 动。动。 质量大的物体下落时一定能看成自由落体运动。质量大的物体下落时一定能看成自由落体运动。 物体只在重力作用下的下落运动就是自由落体运物体只在重力作用下的下落运动就是自由落体运 动。动。 自由落体运动是匀加速直线运动。自由落体运动是匀加速
5、直线运动。 三、自由落体运动规律探索回眸三、自由落体运动规律探索回眸 1.1.伽利略的贡献:伽利略的贡献: (1)(1)从逻辑推理上否定了亚里士多德关于重物体从逻辑推理上否定了亚里士多德关于重物体_ _、轻物体、轻物体_的论断。的论断。 (2)(2)提出了提出了“自由落体运动是一种最简单的变速运动自由落体运动是一种最简单的变速运动 _”_”的假说。的假说。 下落得下落得 快快下落得慢下落得慢 匀变速直线运动匀变速直线运动 (3)(3)在当时的实验条件下测量短时间是有困难的,伽利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略采用了间接验证的方法:运
6、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初速度为零的匀变速直线运动应有_。 stst2 2 2.2.斜面实验:斜面实验: 3.3.伽利略研究自然规律的科学方法伽利略研究自然规律的科学方法_和和_ _相结合。相结合。 数学推理数学推理实实 验研究验研究 一 自由落体运动一 自由落体运动 1.1.自由落体运动是一种理想化物理模型:自由落体运动是一种理想化物理模型: (1)(1)产生条件:物体在空中下落时总是或多或少地要受产生条件:物体在空中下落时总是或多或少地要受 到空气阻力的作用,严格地说,自由落体运动只能在到空气阻力的作用,严格地说,自由落体运动只能在 没有空气的空间才能发生。没有
7、空气的空间才能发生。 (2)(2)近似条件:生活中从静止开始的落体运动,若满足近似条件: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略的,因此对落体运动进行理想化的处理是有实际意 义的。义的。 2.2.自由落体运动的加速度:自由落体运动的加速度: (1)(1)在同一个地点,所有做自由落体运动的物体的加速在同一个地点,所有做自由落体运动的物体的加速 度都相同。度都相同。 (2)(2)地球表面上各处的重力加速度不同,随纬度的增加地球表面上各处的重力加速度不同,随纬度的
8、增加 而增大。而增大。 (3)(3)在地球表面上同一地点,重力加速度随高度的增加在地球表面上同一地点,重力加速度随高度的增加 而减小。而减小。 【思考思考讨论讨论】 情境:如图所示,将花瓣从手中吹落。情境:如图所示,将花瓣从手中吹落。 讨论:讨论:(1)(1)这些花瓣做的是自由落体运动吗?这些花瓣做的是自由落体运动吗?( (物理观物理观 念念) ) 提示:提示:不是,由于花瓣初速度不为零,空气阻力也不不是,由于花瓣初速度不为零,空气阻力也不 能忽略,因此花瓣做的不是自由落体运动。能忽略,因此花瓣做的不是自由落体运动。 (2)(2)若不考虑空气阻力将花瓣从手中洒落,花瓣做的是若不考虑空气阻力将花
9、瓣从手中洒落,花瓣做的是 自由落体运动吗?自由落体运动吗?( (科学思维科学思维) ) 提示:提示:是,因为符合自由落体运动的条件。是,因为符合自由落体运动的条件。 【典例示范典例示范】 (2019(2019济南高一检测济南高一检测) )关于自由落体运动,下列说法关于自由落体运动,下列说法 不正确的是不正确的是世纪金榜导学号世纪金榜导学号( ( ) ) A.A.物体竖直向下的运动一定是自由落体运动物体竖直向下的运动一定是自由落体运动 B.B.自由落体运动是初速度为零、加速度为自由落体运动是初速度为零、加速度为g g的竖直向下的竖直向下 的匀加速直线运动的匀加速直线运动 C.C.物体只在重力作用
10、下从静止开始下落的运动叫作自物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫作自 由落体运动由落体运动 D.D.当空气阻力的作用比较小,可以忽略不计时,物体当空气阻力的作用比较小,可以忽略不计时,物体 的自由下落可看成自由落体运动的自由下落可看成自由落体运动 【解析解析】选选A A。常规物体只在重力的作用下、初速度为。常规物体只在重力的作用下、初速度为 零的运动,叫作自由落体运动,故选项零的运动,叫作自由落体运动,故选项A A错误;自由落错误;自由落 体运动是初速度为零、加速度为体运动是初速度为零、加速度为g g的竖直向下的匀加速的竖直向下的匀加速 直线运动,故选项直线运动,故选项B B、C C正确;
11、自由落体运动是一种理正确;自由落体运动是一种理 想状态下的物理模型,当空气阻力的作用比较小,可想状态下的物理模型,当空气阻力的作用比较小,可 以忽略不计时,物体的自由下落可看成自由落体运动以忽略不计时,物体的自由下落可看成自由落体运动 ,故选项,故选项D D正确。正确。 【误区警示误区警示】认识自由落体运动的两大误区认识自由落体运动的两大误区 (1)(1)误认为物体从高空自由下落的运动一定是自由落体误认为物体从高空自由下落的运动一定是自由落体 运动。当有阻力或初速度不为零时,不是自由落体运运动。当有阻力或初速度不为零时,不是自由落体运 动。动。 (2)(2)误认为自由落体加速度与物体重力有关,
12、重力越大误认为自由落体加速度与物体重力有关,重力越大 ,自由落体加速度越大。,自由落体加速度越大。 自由落体运动的加速度与地理位置有关,与物体的质自由落体运动的加速度与地理位置有关,与物体的质 量、体积及运动状态无关。量、体积及运动状态无关。 【素养训练素养训练】 1.1.关于自由落体运动,下列说法正确的是关于自由落体运动,下列说法正确的是( ( ) ) A.A.自由落体运动是匀变速直线运动自由落体运动是匀变速直线运动 B.B.自由落体运动的物体不受任何外力自由落体运动的物体不受任何外力 C.C.初速度为零竖直向下的运动是自由落体运动初速度为零竖直向下的运动是自由落体运动 D.D.在自由落体运
13、动中,重的物体比轻的物体下落快在自由落体运动中,重的物体比轻的物体下落快 【解析解析】选选A A。自由落体运动是物体只受重力作用,初。自由落体运动是物体只受重力作用,初 速度为零的匀变速直线运动,故速度为零的匀变速直线运动,故A A正确;物体做自由落正确;物体做自由落 体运动时只受到重力,故体运动时只受到重力,故B B错误;初速度为零,只受重错误;初速度为零,只受重 力的运动为自由落体运动,故力的运动为自由落体运动,故C C错误;由公式错误;由公式h= gth= gt2 2 知,自由落体运动的物体下落时间与质量无关,故知,自由落体运动的物体下落时间与质量无关,故D D错错 误。故选误。故选A
14、A。 1 2 2.2.关于自由落体运动,以下说法正确的是关于自由落体运动,以下说法正确的是( ( ) ) A.A.质量大的物体不能做自由落体运动质量大的物体不能做自由落体运动 B.B.从水平飞行着的飞机上释放的物体将做自由落体运从水平飞行着的飞机上释放的物体将做自由落体运 动动 C.C.雨滴下落的过程是自由落体运动雨滴下落的过程是自由落体运动 D.D.从水龙头上滴落的水滴的下落过程,可近似看作自从水龙头上滴落的水滴的下落过程,可近似看作自 由落体运动由落体运动 【解析解析】选选D D。物体能否做自由落体运动与物体质量大。物体能否做自由落体运动与物体质量大 小无关,故选项小无关,故选项A A错误
15、;从水平飞行着的飞机上释放的错误;从水平飞行着的飞机上释放的 物体,由于惯性具有水平初速度,不是自由落体运物体,由于惯性具有水平初速度,不是自由落体运 动,故选项动,故选项B B错误;雨滴下落过程所受空气阻力与速度错误;雨滴下落过程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,故选项落体运动,故选项C C错误;从水龙头上滴落的水滴所受错误;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,可认为只受重力的空气阻力与重
16、力相比可忽略不计,可认为只受重力 作用,则作用,则D D正确,正确,A A、B B、C C错误。错误。 二 认识自由落体的加速度二 认识自由落体的加速度 自由落体加速度的大小、方向:自由落体加速度的大小、方向: (1)(1)产生原因:地球上的物体受到地球的吸引力而产生产生原因:地球上的物体受到地球的吸引力而产生 的。的。 (2)(2)大小:与在地球上的纬度以及距地面的高度有关。大小:与在地球上的纬度以及距地面的高度有关。 与纬度与纬度 的关系的关系 在地球表面上,重力加速度随纬度的增在地球表面上,重力加速度随纬度的增 加而增大,即赤道处重力加速度最小,加而增大,即赤道处重力加速度最小, 两极处
17、重力加速度最大,但差别很小两极处重力加速度最大,但差别很小 与高度与高度 的关系的关系 在地面上的同一地点,重力加速度随高在地面上的同一地点,重力加速度随高 度的增加而减小。但在一定的高度内,度的增加而减小。但在一定的高度内, 可认为重力加速度的大小不变可认为重力加速度的大小不变 (3)(3)方向:竖直向下。由于地球是一个球体,各处的重方向:竖直向下。由于地球是一个球体,各处的重 力加速度的方向是不同的。力加速度的方向是不同的。 【典例示范典例示范】 (2019(2019福州高一检测福州高一检测) )关于重力加速度的说法中不正关于重力加速度的说法中不正 确的是确的是世纪金榜导学号世纪金榜导学号
18、( ( ) ) A.A.重力加速度重力加速度g g是标量,只有大小没有方向,通常计算是标量,只有大小没有方向,通常计算 中中g g取取9.8 m/s9.8 m/s2 2 B.B.在地面上不同的地方,在地面上不同的地方,g g的大小不同,但它们相差不的大小不同,但它们相差不 是很大是很大 C.C.在地球上同一地点,一切物体在自由落体运动中落在地球上同一地点,一切物体在自由落体运动中落 至同一高度时的加速度都相同至同一高度时的加速度都相同 D.D.在地球上同一地点,离地面高度越大,重力加速度在地球上同一地点,离地面高度越大,重力加速度g g 越小越小 【解析解析】选选A A。重力加速度是矢量,方向
19、竖直向下,在。重力加速度是矢量,方向竖直向下,在 地球的表面,不同的地方重力加速度地球的表面,不同的地方重力加速度g g的大小略有不同的大小略有不同 ,但都在,但都在9.8 m/s9.8 m/s2 2左右。在地球表面同一地点,左右。在地球表面同一地点,g g的值的值 都相同,但随着高度的增大,都相同,但随着高度的增大,g g的值逐渐减小。则的值逐渐减小。则B B、C C 、D D正确,正确,A A不正确。不正确。 【素养训练素养训练】 1.(20191.(2019南平高一检测南平高一检测) )关于自由落体运动的加速度关于自由落体运动的加速度g g ,下列说法中正确的是,下列说法中正确的是 (
20、( ) ) A.A.重的物体的重的物体的g g值大值大 B.B.同一地点,轻重物体的同一地点,轻重物体的g g值一样大值一样大 C.gC.g值在地球上任何地方都一样大值在地球上任何地方都一样大 D.gD.g值在赤道处大于在北极处值在赤道处大于在北极处 【解析解析】选选B B。地球上同一地点的重力加速度相等,与。地球上同一地点的重力加速度相等,与 物体的轻重无关,故物体的轻重无关,故A A错误,错误,B B正确;在地球上两极的正确;在地球上两极的 重力加速度大于赤道处的重力加速度,故选项重力加速度大于赤道处的重力加速度,故选项C C、D D错错 误。误。 2.2.关于重力加速度,下列说法正确的是
21、关于重力加速度,下列说法正确的是( ( ) ) A.A.在比萨斜塔上同时由静止释放一大一小两个金属球在比萨斜塔上同时由静止释放一大一小两个金属球 ,两球同时着地,说明两球运动的加速度相同,这个,两球同时着地,说明两球运动的加速度相同,这个 加速度就是当地的重力加速度加速度就是当地的重力加速度 B.B.地球上的重力加速度的值都等于地球上的重力加速度的值都等于9.8 m/s9.8 m/s2 2 C.C.济南的重力加速度为济南的重力加速度为9.8 m/s9.8 m/s2 2,说明在济南做下落,说明在济南做下落 运动的物体,每经过运动的物体,每经过1 s1 s速度增加速度增加9.8 m/s9.8 m/
22、s D.D.哈尔滨和广州的重力加速度都竖直向下,两者的方哈尔滨和广州的重力加速度都竖直向下,两者的方 向相同向相同 【解析解析】选选A A。在比萨斜塔上释放的金属球,受到的空。在比萨斜塔上释放的金属球,受到的空 气阻力远远小于球的重力,可以认为金属球做自由落气阻力远远小于球的重力,可以认为金属球做自由落 体运动,故金属球运动的加速度为当地的重力加速体运动,故金属球运动的加速度为当地的重力加速 度,选项度,选项A A正确;地球上各处的重力加速度的大小一般正确;地球上各处的重力加速度的大小一般 不同,方向也不同,故选项不同,方向也不同,故选项B B、D D错误;做下落运动的错误;做下落运动的 物体
23、不一定做自由落体运动,其加速度也不一定等于物体不一定做自由落体运动,其加速度也不一定等于 重力加速度,故选项重力加速度,故选项C C错误。错误。 三 自由落体运动规律的应用三 自由落体运动规律的应用 1.1.自由落体运动的基本规律:自由落体运动的基本规律: 匀变速直线运动匀变速直线运动自由落体运动自由落体运动 速度公式速度公式_=v_=v0 0+at+at_=gt_=gt 位移公式位移公式s=vs=v0 0t+ att+ at2 2h= gth= gt2 2 速度位移关系式速度位移关系式 =2as =2as =2gh =2gh 1 2 1 2 22 t0 vv 2 t v v vt tv vt
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