学案10自由落体运动知识讲解.docx
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学案10自由落体运动知识讲解
学案10:
自由落体运动
G、自由落体运动
★学习目标班级_________姓名__________
1、理解自由落体运动的概念,条件及性质。
2、掌握自由落体运动的规律,能用其解决简单的实际问题;
3、知道重力加速度的大小和方向,以及在地球的不同地方,重力加速度大小不同;
4、了解伽利略对自由落体运动的研究,感受观察、假说、推论、验证等一系列研究方法;
5、通过对自由落体运动的实验研究,体会实验在发现自然规律中的作用;通过对伽利略生平的了解,体会科学发展的艰辛、曲折和科学家崇高的科学精神。
★课前小练
1、初速为零的匀加速直线运动的公式有:
(1)___________________;
(2)_________________;(3)_______________________。
2、下落现象的主要原因是物体之间存在____________(力),地球对物体的吸引力称为________力。
3、初中物理中,重力常数的符号为:
____________________。
重力、质量、重力常数之间的关系是:
________________。
4、请在书本43页图1-53中,标出每个小球的位置,并计算每个相等时间内,小球的位移。
★课堂讲练
一、自由落体运动概念
1、定义:
物体只受力作用从开始下落的运动。
2、条件:
a.______________________________________________________________;
b.______________________________________________________________。
二、对自由落体运动规律的研究
1、伽利略对自由落体运动的研究过程
当时由于实验条件的限制,无法精确测量自由落体运动的时间并进行研究,故伽利略将“落体实验”转化为“斜面实验”,使铜球自静止起沿光滑斜面滚下,并测出铜球滚下的位移S及所经时间t的一系列数据,结果发现“下落距离与时间的平方成正比”,而且这一规律和斜面的倾斜角度无关,与小球的材料和质量也无关,由此他将结论外推到当斜面倾角达90°(即为自由落体运动)时,规律仍成立,这样便验证了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
2、探究自由落体运动规律的实验方案
(1)发现问题:
①自由落体运动是什么性质的运动?
②自由落体运动的加速度是否与重力(或质量)有关?
(2)提出假设:
①自由落体运动可能是初速为零的匀加速直线运动。
②自由落体运动的加速度可能与重力(或质量)无关。
(3)实验设计:
利用DIS实验系统进行研究。
(见课本P47-48)
(在“利用DIS位移传感器研究自由落体运动”的实验中,测量并得到不同质量物体下落的v-t图像,利用匀加速直线运动的规律判断假设是否成立,并考察加速度是否与落体的质量有关。
)
(4)分析数据:
DIS实验得到物体做自由落体运动的v-t图像均为一条倾斜的直线,由图线还可测量加速度的大小(见课本P48图1-59),将实验数据填入下表内,并找出规律。
m(kg)
a(m/s2)
(5)得出结论:
①自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动。
②自由落体运动的加速度与物体的质量无关,是一常量,其大小约为m/s2。
三、自由落体运动的规律
1、性质:
是初速为的直线运动。
2、特点:
加速度是量,且与落体的质量。
3、重力加速度:
(1)自由落体运动的加速度仅由重力作用所致,故称为“重力加速度”(用g表示)。
(2)地球上不同地点的重力加速度数值稍有,一般来说,纬度越大,g值越大,海拔越高,g值越小;通常情况下,认为重力加速度为常量,其大小g=m/s2(有时也取g=10m/s2),方向。
4、公式:
(将初速为零的匀加速直线运动公式中的a用g代替、s用h代替即可。
)
;;。
5、推论:
(1)在前t秒、前2t秒、前3t秒内的位移之比S1:
S2:
S3=:
:
。
(2)在第1个t秒、第2个t秒、第3个t秒内的位移之比SⅠ:
SⅡ:
SⅢ=:
:
。
四、自由落体运动规律的应用
【例1】利用自由落体运动规律测定你的“反应时间”:
同学甲站立着,用手捏住一根有刻度的直尺的一端,被测者同学乙在其下方,做握住直尺的准备,但不要碰到直尺。
当同学甲突然放手让直尺下落时,要求同学乙尽快将尺握住。
测出直尺的下落高度,并由此推算同学乙在这一试验中的“反应时间”。
【例2】一个物体作自由落体运动(g取10m/s2)。
问:
(1)在下落20米时的速度为多大?
(2)在下落20米过程中所经时间为多少?
(3)在第2秒内下落的高度为多大?
(4)在第2秒内平均速度为多大?
(5)若已知物体在落地前的最后1s内下落了25m,求物体开始下落的位置距地面的高度?
★课后训练(g取10m/s2)班级___________姓名____________1、下列物体的运动,不能看作自由落体运动的是()
(A)真空管中由静止自由下落的羽毛
(B)由塔顶自由下落的大石块
(C)从匀速上升的热气球上脱落的物体
(D)月球上由静止释放的铁锤
2、下列关于自由落体运动的说法中正确的是()
(A)落体在相等的时间内速度的变化量相同
(B)落体在连续的相等的时间内的位移之差相等
(C)落体的速度及加速度均不断增大
(D)落体刚释放瞬间的速度及加速度均为零
3、在某一高度处相隔1s先后释放两个小球,不计空气阻力,则在小球落地前()
(A)两球距离始终保持不变,两球的速度之差保持不变
(B)两球距离越来越大,两球速度之差也越来越大
(C)两球距离越来越大,但两球速度之差保持不变
(D)两球距离越来越小,两球速度之差也越来越小
4、物体作自由落体运动,第1s内的位移是________m,第2s末的速度是________m/s,前3s内的平均速度是________m/s。
5、一物体从80m高处自由下落,经过_______s落地,落地时速度为________m/s,当它下落40m时速度为_________m/s。
6、一物体从空中的A点自由下落,先后经过B,C两点,已知经过B点的速度是经过C点速度的3/4,B、C两点的距离是7m,则AC的距离为________m。
7、自由下落的物体,在落地前的最后1s内下落了20m,求:
(1)该物体下落总的时间为多少?
(2)该物体落地速度为多少?
(3)该物体是从离地面多高的地方开始下落的?
8、一矿井深为125米,在井口每隔相同的时间由静止释放一个小球,当第11个小球刚释放时,第1个小球恰好落地,试求:
(1)相邻的两个小球开始下落的时间间隔为多大?
(2)当第1个小球恰好落地时,第3个小球与第5个小球相距多远?
9、两个小球用2m长的细线连着,从同一高度释放,A球比B球早放0.1s,不计空气阻力,
(1)B球开始下落后多长时间线被拉紧?
(2)绳刚被拉紧时,A、B两球下落的高度各为多少?
*10、一铁链其上端悬挂于某一点,现松开悬点让铁链自由下落,不计空气阻力,已知铁链通过悬点下3.2m处的一点所用的时间为0.5s,试求铁链的长度。
G、自由落体运动参考答案
课前小练:
1、
2、平方,正比3、1:
4:
9,1:
3:
5
课堂讲练:
一、1、重力,静止
2、a:
仅受重力(其他力可忽略)b:
初速度为零
二、观察现象→发现问题→提出_假设___→运用逻辑(包括数学)推理→通过实验对推论进行__验证__→对结论进行修正和推广。
三、1、为零,匀加速
2、恒,无关
3、不同,9.8,竖直向下
4、
5、
(1)1:
3:
5,
(2)1:
4:
9
四、例1:
由
得:
尺的下落时间,即为被测人的反应时间。
例2:
(1)由
得:
(2)由
得:
(3)
(4)
(5)设物体下落的总时间为t,则有:
,解得
,故
课后训练:
1、C2、AB3、C
4、5,20,155、4,40,
6、16
7、
(1)设物体下落的总时间为t,则有:
,解得:
,
(2)由
,得
(3)
8、
(1)第一个小球运动的时间:
故相邻的两个小球下落的时间为:
(2)
9、
(1)设B球下落时间t后绳拉直,则有:
代入数据,解得
(2)
10、由
得下落时间:
设铁链长为
,铁链经过此点的时间为:
已知
,代入上式,解得
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