《物理 第二章 研究勻變速直線運動的規(guī)律 2.1 伽利略對落體運動的研究 2.2 自由落體運動的規(guī)律 滬科版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理 第二章 研究勻變速直線運動的規(guī)律 2.1 伽利略對落體運動的研究 2.2 自由落體運動的規(guī)律 滬科版必修1（38頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、2 2.1 1伽利略對落體運動的研究伽利略對落體運動的研究2 2.2 2自由落體運動的規(guī)律自由落體運動的規(guī)律自主閱讀自我檢測一、伽利略對落體運動的研究1.亞里士多德的觀點:重的物體比輕的物體下落得快。2.伽利略對落體運動的研究(1)伽利略的邏輯結(jié)果:重物與輕物下落得一樣快。(2)伽利略的猜想:下落物體的速度隨著時間均勻增加,即vt。(3)伽利略的數(shù)學(xué)推理結(jié)果:從靜止開始做勻加速直線運動的物體通過的位移一定與運動時間的二次方成正比,即st2。自主閱讀自我檢測(4)伽利略的理想斜面實驗:因為物體實際下落太快,伽利略設(shè)計了“沖淡重力”的斜面實驗,這樣就減緩了物體下落速度。如圖所示,讓小球從斜面上不同

2、位置滾下,觀測到小球多次從不同起點滾下的位移和所用時間的二次方的比值 總是保持不變,如果不斷加大斜面的傾角,小球?qū)τ诿恳粋€特定的傾角的斜面,上述比例關(guān)系仍然成立,只是常數(shù)隨斜面傾角的增大而增大。伽利略合理外推至傾角為90,即物體自由下落時,其比值也保持不變,即st2。(5)伽利略的結(jié)論:物體在做自由落體運動時,其速度隨時間 均勻增加,即vt。自主閱讀自我檢測3.伽利略的科學(xué)方法(1)伽利略對落體運動的研究思路問題猜想數(shù)學(xué)推理實驗驗證合理外推得出結(jié)論(2)科學(xué)思想方法的核心:把實驗和邏輯推理結(jié)合起來。自主閱讀自我檢測二、自由落體運動的規(guī)律1.自由落體運動:物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動。

3、2.在空中運動的物體,若忽略空氣阻力對它的影響,它做的一定是自由落體運動嗎?提示:不一定。自由落體運動有兩個條件,除了只受重力作用外,初速度要求必須為零。3.自由落體運動的加速度:自由落體的加速度也叫重力加速度,用g表示,它的大小約為9.8 m/s2,方向豎直向下。4.自由落體運動的規(guī)律(1)速度公式:vt=gt(2)位移公式:h=_(3)速度與位移的關(guān)系 =2gh自主閱讀自我檢測1.正誤辨析(1)亞里士多德認(rèn)為物體下落快慢與物體的輕重?zé)o關(guān)。 ()(2)伽利略認(rèn)為物體越重,下落得越快。 ()(3)自由落體運動加速度的大小與物體質(zhì)量有關(guān)。 ()(4)重力加速度的方向豎直向下。 ()(5)在地球上

4、不同的地方,g的大小不同,但方向都是豎直向下的。 ()答案:(1)(2)(3)(4)(5)自主閱讀自我檢測2.伽利略之前的學(xué)者認(rèn)為,物體越重,下落得越快,伽利略等一些物理學(xué)家否定了這種看法。在高塔頂端同時釋放一片羽毛和一個玻璃球,玻璃球先于羽毛落到地面,這主要是因為()A.它們的質(zhì)量不同B.它們的密度不同C.它們的材料不同D.它們受到的空氣阻力不同解析:直接影響物體下落快慢的原因應(yīng)該是空氣阻力,故選D。答案:D自主閱讀自我檢測3.一條鐵鏈AB長0.49 m,將A端懸掛使它自由下垂,然后讓它自由下落,求整條鐵鏈通過懸點下方2.45 m處小孔O時需要的時間。(g取10 m/s2)解析:以B端為研究

5、對象,當(dāng)B端到達O點時,所需的時間為t1,其位移為h1,當(dāng)A端到達O點時,B端自由下落的位移為h2=2.45 m,所需的時間為t2,由圖可知:答案:7.410-2 s 知識點一知識點二伽利略對落體運動的研究伽利略對落體運動的研究問題導(dǎo)引如圖是著名的比薩斜塔,據(jù)說伽利略在比薩斜塔做過實驗:讓重的鐵球和輕的鐵球同時下落,發(fā)現(xiàn)兩球幾乎同時落地,僅僅相差“二指寬”。這“二指寬”產(chǎn)生的原因是什么呢? 要點提示:產(chǎn)生“二指寬”的落地差異是因為空氣阻力的影響。知識點一知識點二知識歸納1.正確認(rèn)識亞里士多德的觀點亞里士多德是世界歷史上了不起的人物,對科學(xué)有很大貢獻。他對自由落體運動的認(rèn)識代表了人類對自由落體運

6、動的初步探索,我們應(yīng)這樣看待亞里士多德的觀點:(1)是人類在落體運動研究上邁出的第一步,有很大進步性;(2)是錯誤的;(3)統(tǒng)治了兩千年。知識點一知識點二2.如何認(rèn)識伽利略的科學(xué)方法(1)伽利略第一次把實驗與邏輯推理(包括數(shù)學(xué)推演)和諧地結(jié)合了起來,打開了近代科學(xué)的大門,以前的學(xué)者只注重思辨,不注重實驗。尊重事實,敢于質(zhì)疑權(quán)威是創(chuàng)新的必備素質(zhì)。伽利略把自己的科學(xué)方法付諸應(yīng)用,成功地解決了自由落體運動的運動性質(zhì)問題,其中有觀察、有猜想、有實驗、有邏輯推理(包括數(shù)學(xué)推演),他的方法為后人所采用,創(chuàng)造了科學(xué)的奇跡。(2)伽利略為自由落體運動的研究,開創(chuàng)了研究物理規(guī)律的科學(xué)方法抽象思維、數(shù)學(xué)推導(dǎo)與科學(xué)

7、實驗相結(jié)合,這種方法到現(xiàn)在仍然是物理學(xué)乃至整個自然科學(xué)最基本的研究方法,不但標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端,也有力地推進了人類科學(xué)認(rèn)識的發(fā)展,近代科學(xué)研究的大門從此打開。知識點一知識點二典例剖析【例1】 (多選)伽利略對落體運動的研究是科學(xué)實驗和邏輯思維的完美結(jié)合,如圖可大致表示其實驗和思維的過程,對這一過程的分析,下列說法正確的是() A.其中的甲、乙、丙圖是實驗現(xiàn)象,丁圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論B.其中的丁圖是實驗現(xiàn)象,甲、乙、丙圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論C.運用甲圖的實驗,可“沖淡”重力的作用,使時間更容易測量D.運用丁圖的實驗,可“放大”重力的作用,使實驗現(xiàn)象更明顯知識點一知識點二解析:甲

8、、乙、丙圖是實驗現(xiàn)象,丁圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論,運用甲圖的實驗,可以“沖淡”重力的作用,使時間更容易測量。答案:AC規(guī)律方法伽利略科學(xué)方法的核心是把實驗和邏輯思維(包括數(shù)學(xué)推演)和諧地結(jié)合起來,從而有力地推進了人類科學(xué)認(rèn)識的發(fā)展。知識點一知識點二變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1伽利略在著名的斜面實驗中,讓小球分別沿傾角不同、阻力很小的斜面從靜止開始滾下,他通過實驗觀察和邏輯推理,得到的正確結(jié)論是()A.傾角一定時,小球在斜面上的位移與時間成正比B.傾角一定時,小球在斜面上的速度與時間成正比C.斜面長度一定時,小球從頂端滾到底端時的速度與傾角無關(guān)D.斜面長度一定時,小球從頂端滾到底端所需的時間與傾角無關(guān)

9、解析:伽利略在著名的斜面實驗中得出傾角一定時, 的比值保持不變,推出小球在斜面上的速度與時間成正比,選項A錯誤,選項B正確;傾角不同, 的比值不同,即斜面長度一定時,小球從頂端滾到底端時的速度與傾角有關(guān),且傾角越大,速度越大,所用時間越短,選項C、D錯誤。答案:B知識點一知識點二自由落體運動及其運動規(guī)律自由落體運動及其運動規(guī)律問題導(dǎo)引伽利略的實驗告訴我們,自由落體運動是勻加速直線運動,若已知自由落體的加速度為g,你能推導(dǎo)做自由落體運動的物體在任意時刻速度的表達式嗎?要點提示:根據(jù)加速度的定義式, 得vt=v0+at,由于自由落體運動的初速度為0,加速度為g,所以有vt=gt。知識點一知識點二知

10、識歸納1.理想模型自由落體運動是一種理想化模型,只有當(dāng)下落物體所受空氣阻力可以忽略時才可看作自由落體運動。2.運動性質(zhì)物體僅受重力作用,v0=0,a=g。即初速度為零的勻加速直線運動。3.運動規(guī)律(1)速度公式:vt=gt;在應(yīng)用自由落體運動的規(guī)律解題時,通常選取豎直向下的方向為正方向。知識點一知識點二4.由v-t圖像求位移(1)勻速直線運動的v-t圖像如圖所示,t0時間內(nèi)位移s=v0t0,即為圖中陰影部分的面積。(2)勻變速直線運動的v-t圖像如圖所示。 把t0時間分為若干時間間隔t,t內(nèi)速度變化很小,可認(rèn)為做勻速直線運動。由此可推知,圖線與t軸所圍“面積”即為t0時間內(nèi)物體的位移。知識點一

11、知識點二5.關(guān)于自由落體運動的幾個比例關(guān)系式(1)第T末,第2T末,第3T末,第nT末速度之比v1v2v3vn=123n;(2)前T內(nèi),前2T內(nèi),前3T內(nèi),前nT內(nèi)的位移之比h1h2h3hn=149n2;(3)第T內(nèi),第2T內(nèi),第3T內(nèi),第nT內(nèi)的位移之比hhhhN=135(2n-1)。6.兩個重要推論(1)在一段時間t內(nèi)的平均速度等于這段時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度,還等于這段時間初末速度矢量和的一半,即(2)逐差相等任意兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移差相等,即h=h-h=h-h=gT2。知識點一知識點二典例剖析【例2】從離地面500 m的空中自由落下一個小球,g取10 m/s2,求:(1)小球

12、落到地面所用的時間。(2)自開始下落計時,小球在第1 s內(nèi)的位移、最后1 s內(nèi)的位移。解析:由h=500 m和重力加速度,根據(jù)位移公式可直接算出落地所用時間,根據(jù)運動時間,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。答案:(1)10 s(2)5 m95 m 知識點一知識點二規(guī)律方法應(yīng)用自由落體運動的規(guī)律時,應(yīng)先確定研究對象,選定研究過程,明確物體的運動情況,結(jié)合自由落體運動規(guī)律進行求解。知識點一知識點二變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2一觀察者發(fā)現(xiàn),每隔一定時間就有一個水滴自8 m高處的屋檐落下,而且當(dāng)看到第五滴水剛要離開屋檐時,第一滴水正好落到地面,那么這時第二滴水

13、離地面的高度是(g取10 m/s2)()A.2 m B.2.5 mC.2.9 mD.3.5 m解析:設(shè)兩滴水之間的時間間隔為t, 答案:D 知識點一知識點二重力加速度大小的測定方法重力加速度大小的測定方法問題導(dǎo)引利用如圖所示的實驗裝置測定重力加速度。用手捏住紙帶上端把紙帶拉成豎直狀態(tài),并使重物停在靠近打點計時器處。先接通電源,再松開紙帶讓重物自由下落,打點計時器在紙帶上打下一系列的點。如何根據(jù)打上點的紙帶求出重物的重力加速度?知識點一知識點二知識點一知識點二知識歸納1.打點計時器法(1)按如圖所示連接好實驗裝置,讓重錘做自由落體運動,與重錘相連的紙帶上便會被打點計時器打出一系列點跡。(2)對紙

14、帶上計數(shù)點間的距離h進行測量,利用hn-hn-1=gT2求出重力加速度的大小。知識點一知識點二知識點一知識點二3.滴水法如圖所示,讓水滴自水龍頭滴下,在水龍頭正下方放一個盤,調(diào)節(jié)水龍頭,讓水一滴一滴地滴下,并調(diào)節(jié)到使第一滴水碰到盤的瞬間,第二滴水正好從水龍頭口開始下落,并且能依次持續(xù)下去,用刻度尺測出水龍頭口距盤面的高度h,再測出每滴水下落的時間T,知識點一知識點二知識點一知識點二典例剖析【例3】如圖所示,將打點計時器固定在鐵架臺上,使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落,利用此裝置可以測定重力加速度。(1)所需器材有打點計時器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物,此外還需(填字母

15、代號)中的器材。 A.直流電源、天平及砝碼B.直流電源、毫米刻度尺C.交流電源、天平及砝碼D.交流電源、毫米刻度尺(2)通過作圖像的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù),提高實驗的準(zhǔn)確程度。為使圖線的斜率等于重力加速度,除作v-t圖像外,還可作圖像,其縱軸表示的是,橫軸表示的是。知識點一知識點二知識點一知識點二知識點一知識點二變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3在測量重力加速度的實驗中,打點計時器所用電源的頻率為50 Hz,實驗中得到一條點跡清晰的紙帶,把第一個點記作O,另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點,每兩個測量點之間還有4個實際打出的點,如圖所示,圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)是各測量點到O的距離(單位: mm),那么由

16、此可以計算重物做自由落體運動的加速度為多少?知識點一知識點二解析:因為打點周期T=0.02 s,所以各測量點之間的時間為T=50.02 s=0.1 s。由紙帶數(shù)據(jù)得sOB=196 mm,sBD=588 mm。答案:9.8 m/s2 12341.在物理學(xué)的發(fā)展歷程中,下面的哪位科學(xué)家首先建立了用來描述物體的運動的概念,并首先采用了實驗檢驗猜想和假設(shè)的科學(xué)方法,把實驗和邏輯推理和諧地結(jié)合起來,從而有力地推進了人類科學(xué)的發(fā)展()A.亞里士多德 B.伽利略C.牛頓D.愛因斯坦答案:B12342.關(guān)于自由落體運動,以下說法正確的是()A.質(zhì)量大的物體自由下落時的加速度大B.從水平飛行著的飛機上釋放的物體

17、將做自由落體運動C.雨滴下落的過程是自由落體運動D.從水龍頭上滴落的水滴,下落過程可近似看作自由落體運動解析:所有物體在同一地點的重力加速度相等,與物體質(zhì)量大小無關(guān),故A錯;從水平飛行著的飛機上釋放的物體,由于慣性具有水平初速度,不是自由落體運動,故B錯;雨滴下落過程所受空氣阻力與速度大小有關(guān),速度增大時阻力增大,雨滴速度增大到一定值時,阻力與重力相比不可忽略,不能認(rèn)為是自由落體運動,故C錯;從水龍頭上滴落的水滴所受的空氣阻力與重力相比可忽略不計,可認(rèn)為只受重力作用,故D對。答案:D123412344.登上月球的宇航員利用頻閃儀(頻率為每秒20次)給自由下落的小球拍照所拍的頻閃照片如圖所示(圖上所標(biāo)數(shù)據(jù)為小球到達各位置時總的下落高度),則月球表面的重力加速度為多少?(保留兩位有效數(shù)字)。1234解析:小球每兩個相鄰位置的時間差 答案:1.6