《高考物理總復習 主題一 機械運動與物理模型 1.2.51.2.6自由落體運動 伽利略對自由落體運動的研究課件 新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理總復習 主題一 機械運動與物理模型 1.2.51.2.6自由落體運動 伽利略對自由落體運動的研究課件 新人教版（45頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、1.2.5自由落體運動自由落體運動1.2.6伽利略對自由落體運動的研究伽利略對自由落體運動的研究一、自由落體運動一、自由落體運動1.定義：定義：物體只在物體只在_作用下從作用下從_開始下落的運動。開始下落的運動。 2.特點特點(1)運動性質(zhì)：初速度等于運動性質(zhì)：初速度等于_的勻加速直線運動。的勻加速直線運動。(2)受力特點：只受受力特點：只受_作用。作用。(3)物體下落可看作自由落體運動的條件：在實際中物體下落物體下落可看作自由落體運動的條件：在實際中物體下落時由于受空氣阻力的作用，物體并不是做自由落體運動，只時由于受空氣阻力的作用，物體并不是做自由落體運動，只有當空氣阻力比重力小得多，可以忽

2、略時，物體的下落才可有當空氣阻力比重力小得多，可以忽略時，物體的下落才可當作當作_運動來處理。運動來處理。重力重力靜止靜止零零重力重力自由落體自由落體思維拓展思維拓展如圖所示，在有空氣的玻璃管中，金屬片比羽毛如圖所示，在有空氣的玻璃管中，金屬片比羽毛下落得快，在抽掉空氣的玻璃管中，金屬片和羽下落得快，在抽掉空氣的玻璃管中，金屬片和羽毛下落快慢相同。毛下落快慢相同。(1)只受重力作用時，物體下落快慢有什么規(guī)律。只受重力作用時，物體下落快慢有什么規(guī)律。(2)空氣中的落體運動在什么條件下可看作自由空氣中的落體運動在什么條件下可看作自由落體運動？落體運動？答案答案(1)物體下落快慢相同物體下落快慢相同

3、(2)空氣的阻力作用可以忽略空氣的阻力作用可以忽略二、自由落體加速度二、自由落體加速度1.定義定義：在同一地點，一切物體自由下落的加速度都：在同一地點，一切物體自由下落的加速度都_。這。這個加速度叫自由落體加速度，也叫重力加速度，通常用個加速度叫自由落體加速度，也叫重力加速度，通常用g表示。表示。2.方向：方向：_。3.大小大小(1)在地球上的同一地點：一切物體自由下落的加速度都在地球上的同一地點：一切物體自由下落的加速度都_。(2)在地球上不同的地點，在地球上不同的地點，g的大小一般是的大小一般是_(A.相同相同B.不不同同)的，的，g值隨緯度的增大而逐漸值隨緯度的增大而逐漸_。(3)一般取

4、值：一般取值：g_或或g_。相同相同豎直向下豎直向下相同相同B增大增大9.8 m/s210 m/s2思維拓展思維拓展自由下落加速度的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)嗎？同一物體在月自由下落加速度的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)嗎？同一物體在月球和地球上做自由落體運動時加速度相同嗎？球和地球上做自由落體運動時加速度相同嗎？答案答案自由下落加速度的大小與物體的質(zhì)量無關(guān)系。同一物自由下落加速度的大小與物體的質(zhì)量無關(guān)系。同一物體在月球和地球上自由落體的加速度也不相同。體在月球和地球上自由落體的加速度也不相同。三、自由落體運動規(guī)律三、自由落體運動規(guī)律gt2gh思維拓展思維拓展我們已經(jīng)知道，自由落體運動是一種初速度為我們已經(jīng)知

5、道，自由落體運動是一種初速度為0，只受重力，只受重力作用的運動。那么前面所學的勻變速直線運動的規(guī)律，還有作用的運動。那么前面所學的勻變速直線運動的規(guī)律，還有哪些適用于自由落體運動。請舉出一些！哪些適用于自由落體運動。請舉出一些！答案答案平均速度公式，初速度為零的勻變速直線運動的比例平均速度公式，初速度為零的勻變速直線運動的比例式等均可用。式等均可用。四、伽利略對自由落體運動的研究四、伽利略對自由落體運動的研究1.亞里士多德的觀點亞里士多德的觀點：物體下落的快慢是由它們的：物體下落的快慢是由它們的_決決定的。定的。2.伽利略的研究伽利略的研究(1)歸謬：伽利略從歸謬：伽利略從_的論斷出發(fā)，通過邏

6、輯推理，的論斷出發(fā)，通過邏輯推理，否定了否定了_的論斷。的論斷。(2)猜想：伽利略猜想自由落體運動是一種最簡單的變速運動，猜想：伽利略猜想自由落體運動是一種最簡單的變速運動，它的速度應(yīng)該是它的速度應(yīng)該是_的。的。(3)數(shù)學推理：伽利略通過數(shù)學推理得出初速度為零的勻變速數(shù)學推理：伽利略通過數(shù)學推理得出初速度為零的勻變速直線運動應(yīng)有直線運動應(yīng)有_。重力重力亞里士多德亞里士多德亞里士多德亞里士多德均勻變化均勻變化xt2(4)實驗結(jié)果。實驗結(jié)果。小球沿斜面滾下的運動是小球沿斜面滾下的運動是_運動。運動。只要斜面的傾角一定，小球的加速度都是只要斜面的傾角一定，小球的加速度都是_的。的。增大斜面的傾角，小

7、球的加速度隨斜面傾角的增大而增大斜面的傾角，小球的加速度隨斜面傾角的增大而_。(5)合理外推：伽利略認為當斜面傾角為合理外推：伽利略認為當斜面傾角為_時，小球?qū)⒆詴r，小球?qū)⒆杂上侣?，仍會做由下落，仍會做_運動。運動。 勻加速直線勻加速直線相同相同增大增大90勻變速直線勻變速直線思維拓展思維拓展以上圖畫中可以推翻亞里士多德的什么觀點？以上圖畫中可以推翻亞里士多德的什么觀點？答案答案亞里士多德認為物體下落的快慢是由它們的重力決亞里士多德認為物體下落的快慢是由它們的重力決定的。定的。自由落體運動的理解自由落體運動的理解要點歸納要點歸納1.自由落體運動是一種理想模型。自由落體運動是一種理想模型。當自由

8、下落的物體所受的空當自由下落的物體所受的空氣阻力遠小于重力時，物體的運動才可以視為自由落體運動。氣阻力遠小于重力時，物體的運動才可以視為自由落體運動。如空氣中石塊的下落可以看做自由落體運動，空氣中羽毛的如空氣中石塊的下落可以看做自由落體運動，空氣中羽毛的下落不能看做自由落體運動。下落不能看做自由落體運動。2.物體做自由落體運動的條件物體做自由落體運動的條件(1)初速度為零；初速度為零；(2)只受重力。只受重力。3.運動特點運動特點：初速度為零，加速度為重力加速度初速度為零，加速度為重力加速度g的的勻加速直線運動。是勻變速直線運動的勻加速直線運動。是勻變速直線運動的特例。特例。運動圖象運動圖象：

9、自由落體運動的：自由落體運動的vt圖象是圖象是一條過原點的傾斜直線，斜率是一條過原點的傾斜直線，斜率是kg。特別提醒特別提醒物體在其他星球上也可以做自由落體運動，但下物體在其他星球上也可以做自由落體運動，但下落的加速度與在地球表面下落的加速度不同落的加速度與在地球表面下落的加速度不同 精典示例精典示例例例1 (2017廣東清遠月考廣東清遠月考)關(guān)于自由落體運動，下列說法中正確關(guān)于自由落體運動，下列說法中正確的是的是 ()A.質(zhì)量大的物體自由下落時的加速度大質(zhì)量大的物體自由下落時的加速度大B.從水平飛行的飛機上釋放的物體將做自由落體運動從水平飛行的飛機上釋放的物體將做自由落體運動C.雨滴下落的過

10、程是自由落體運動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的下落過程，可以近似看成自由落從水龍頭上滴落的水滴的下落過程，可以近似看成自由落體運動體運動思路探究思路探究自由落體運動是一種理想化模型，實際問題中當自由落體運動是一種理想化模型，實際問題中當阻力相對于重力可以忽略時，才可以把物體由靜止下落的運阻力相對于重力可以忽略時，才可以把物體由靜止下落的運動看成自由落體運動。動看成自由落體運動。解析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)，小無關(guān)，A錯誤；從水平飛行的飛機上釋放的物體，具有水平錯誤；從水平飛行的飛機上釋放的

11、物體，具有水平初速度，不是自由落體運動，初速度，不是自由落體運動，B錯誤；雨滴下落過程所受空氣錯誤；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，不能認為是自由落體運一定值時，阻力與重力相比不可忽略，不能認為是自由落體運動，動，C錯誤；從水龍頭上滴落的水滴所受的空氣阻力與重力相錯誤；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，可認為只受重力作用，比可忽略不計，可認為只受重力作用，D正確。正確。答案答案D方法總結(jié)方法總結(jié)自由落體運動是一種初速度為零的勻加速直線運動，其加

12、速自由落體運動是一種初速度為零的勻加速直線運動，其加速度為度為g，g的大小與重力大小無關(guān)。所有的勻變速直線運動的的大小與重力大小無關(guān)。所有的勻變速直線運動的規(guī)律都適用于自由落體運動。但要注意，當問題指明規(guī)律都適用于自由落體運動。但要注意，當問題指明(或有暗或有暗示示)空氣阻力不能忽略時，物體從靜止開始下落的運動就不再空氣阻力不能忽略時，物體從靜止開始下落的運動就不再是自由落體運動。是自由落體運動。針對訓練針對訓練1 (2018昆明高一檢測昆明高一檢測)(多選多選)關(guān)于自由落體運動，下關(guān)于自由落體運動，下列說法正確的是列說法正確的是 ()A.豎直向下的運動一定是自由落體運動豎直向下的運動一定是自

13、由落體運動B.自由落體運動是初速度為零、加速度為自由落體運動是初速度為零、加速度為g的豎直向下的勻的豎直向下的勻加速直線運動加速直線運動C.物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫自由落體運物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫自由落體運動動D.熟透的蘋果從樹枝開始自由下落的運動可被視為自由落體熟透的蘋果從樹枝開始自由下落的運動可被視為自由落體運動運動解析解析物體做自由落體運動的條件是初速度為零且只受重力物體做自由落體運動的條件是初速度為零且只受重力作用，作用，A錯錯誤誤，C正確正確；所有物體做自由落體運動的加速度均；所有物體做自由落體運動的加速度均為為g，運動性質(zhì)是由靜止開始的勻加速直線運

14、動，運動性質(zhì)是由靜止開始的勻加速直線運動，B正確正確；熟；熟透的蘋果在下落過程中雖受空氣阻力作用，但該阻力遠小于透的蘋果在下落過程中雖受空氣阻力作用，但該阻力遠小于它的重力，可以忽略該阻力，故可將該過程視為自由落體運它的重力，可以忽略該阻力，故可將該過程視為自由落體運動，動，D正確正確。答案答案BCD自由落體加速度自由落體加速度要點歸納要點歸納1.對自由落體加速度的理解對自由落體加速度的理解(1)產(chǎn)生原因：地球上的物體受到地球的吸引力而產(chǎn)生的。產(chǎn)生原因：地球上的物體受到地球的吸引力而產(chǎn)生的。(2)大小：與在地球上的緯度以及距地面的高度有關(guān)：大?。号c在地球上的緯度以及距地面的高度有關(guān)：與與緯度緯

15、度的的關(guān)系關(guān)系在地球表面上，重力加速度隨緯度的增加而增大，即赤道在地球表面上，重力加速度隨緯度的增加而增大，即赤道處重力加速度最小，兩極處重力加速度最大，但差別很小處重力加速度最小，兩極處重力加速度最大，但差別很小與與高度高度的的關(guān)系關(guān)系在地面上的同一地點，重力加速度隨高度的增加而減小。在地面上的同一地點，重力加速度隨高度的增加而減小。但在一定的高度內(nèi)，可認為重力加速度的大小不變但在一定的高度內(nèi)，可認為重力加速度的大小不變(3)方向：豎直向下。由于地球是一個球體，各處的重力加速度方向：豎直向下。由于地球是一個球體，各處的重力加速度的方向是不同的。的方向是不同的。特別提醒特別提醒(1)我們在研究

16、自由落體運動時，物體下落的高度不太高，一般我們在研究自由落體運動時，物體下落的高度不太高，一般認為重力加速度大小不變。認為重力加速度大小不變。(2)重力加速度的方向既不能說是重力加速度的方向既不能說是“垂直向下垂直向下”，也不能說是，也不能說是“指向地心指向地心”，只有在赤道或兩極時重力加速度才指向地心。，只有在赤道或兩極時重力加速度才指向地心。2.測定重力加速度的方法測定重力加速度的方法(1)實驗設(shè)計實驗設(shè)計利用頻閃照片，或利用打點計時器能夠把做自由落體運動的利用頻閃照片，或利用打點計時器能夠把做自由落體運動的物體的位置和相應(yīng)的時刻記錄下來。根據(jù)對勻變速直線運動物體的位置和相應(yīng)的時刻記錄下來

17、。根據(jù)對勻變速直線運動的研究，測量物體下落的加速度，進而研究自由落體運動是的研究，測量物體下落的加速度，進而研究自由落體運動是否是勻加速直線運動，以證實猜想。否是勻加速直線運動，以證實猜想。(2)實驗方法實驗方法打點計時器法打點計時器法a.實驗裝置如圖所示。打點計時器固實驗裝置如圖所示。打點計時器固定在鐵架臺上，紙帶一端系著重物，定在鐵架臺上，紙帶一端系著重物，另一端穿過計時器。用夾子夾住紙帶，另一端穿過計時器。用夾子夾住紙帶，啟動計時器，松開夾子后重物自由下啟動計時器，松開夾子后重物自由下落，計時器在紙帶上留下一串小點。落，計時器在紙帶上留下一串小點。 特別提醒特別提醒(1)為盡量減小空氣阻

18、力的影響，重物應(yīng)選密度大的，如鐵錘等。為盡量減小空氣阻力的影響，重物應(yīng)選密度大的，如鐵錘等。(2)打點計時器應(yīng)豎直固定好。打點計時器應(yīng)豎直固定好。(3)重物應(yīng)靠近打點計時器釋放，且要先打開打點計時器的電源重物應(yīng)靠近打點計時器釋放，且要先打開打點計時器的電源再放開重物。再放開重物。(4)改變重物的質(zhì)量，重復打出幾條紙帶。改變重物的質(zhì)量，重復打出幾條紙帶。(5)選點跡清晰，且選點跡清晰，且1、2兩點間距離小于或接近兩點間距離小于或接近2 mm的紙帶分析的紙帶分析探究。探究。滴水法滴水法a.如圖所示，讓水滴自水龍頭滴下，在水龍頭正下方放一個盤，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)

19、節(jié)水龍頭，讓水一滴一滴地滴下，并調(diào)節(jié)使第一滴水碰到調(diào)節(jié)水龍頭，讓水一滴一滴地滴下，并調(diào)節(jié)使第一滴水碰到盤的瞬間，第二滴水正好從水龍頭開始下落，并且能依次持盤的瞬間，第二滴水正好從水龍頭開始下落，并且能依次持續(xù)下去。續(xù)下去。特別提醒特別提醒(1)打點計時器法的誤差主要來自阻力的影響和測量誤差。打點計時器法的誤差主要來自阻力的影響和測量誤差。(2)頻閃照相法和滴水法的誤差主要是測量誤差。頻閃照相法和滴水法的誤差主要是測量誤差。精典示例精典示例例例2 圖圖1中中(甲甲)、(乙乙)兩圖都是使用電磁打點計時器測量重力加兩圖都是使用電磁打點計時器測量重力加速度速度g的裝置示意圖，已知該打點計時器的打點頻率

20、為的裝置示意圖，已知該打點計時器的打點頻率為50 Hz。圖圖1(1)(甲甲)、(乙乙)兩圖相比較，圖兩圖相比較，圖_所示的裝置更合理。所示的裝置更合理。(2)(丙丙)圖是采用較合理的裝置并按正確的實驗步驟進行實驗打圖是采用較合理的裝置并按正確的實驗步驟進行實驗打出的一條紙帶，其中打出的第一個點標為出的一條紙帶，其中打出的第一個點標為1，后面，后面依次打下的一系列點跡分別標為依次打下的一系列點跡分別標為2、3、4、5經(jīng)測量，第經(jīng)測量，第15至至第第17點間的距離為點間的距離為11.70 cm，第，第1至第至第16點間距離為點間距離為43.88 cm，則打下第則打下第16個點時，重錘下落的速度大小

21、為個點時，重錘下落的速度大小為_m/s，測出，測出的重力加速度值為的重力加速度值為g_m/s2。(要求保留三位有效數(shù)字要求保留三位有效數(shù)字)思路探究思路探究(1)實驗中，對下落物體的初速度和所受摩擦力有什么要求？實驗中，對下落物體的初速度和所受摩擦力有什么要求？(2)由由“第第15至第至第17點間的距離點間的距離”可求出哪一點的速度？可求出哪一點的速度？答案答案(1)(甲甲) (2)2.93 9.78(0.02均可均可) 方法總結(jié)方法總結(jié)利用紙帶計算重力加速度的方法利用紙帶計算重力加速度的方法(1)計算出紙帶上一個點或幾個點的速度，根據(jù)勻變速直線運計算出紙帶上一個點或幾個點的速度，根據(jù)勻變速直

22、線運動的公式求加速度。動的公式求加速度。(2)計算出紙帶上各點的速度，畫出計算出紙帶上各點的速度，畫出vt圖象，由圖象的斜率圖象，由圖象的斜率可求得重物下落的加速度即重力加速度。可求得重物下落的加速度即重力加速度。(3)根據(jù)根據(jù)hgt2用逐差法求加速度。用逐差法求加速度。(注意要盡可能多地選用注意要盡可能多地選用數(shù)據(jù)數(shù)據(jù))針對訓練針對訓練2 登上月球的宇航員利用頻閃儀登上月球的宇航員利用頻閃儀(頻率為每秒頻率為每秒20次次)給自由下落的小球拍照，給自由下落的小球拍照，所拍的閃光照片如圖所拍的閃光照片如圖2所示所示(圖上所標數(shù)據(jù)圖上所標數(shù)據(jù)為小球到達各位置時總的下落高度為小球到達各位置時總的下落

23、高度)，則，則月球表面的重力加速度為月球表面的重力加速度為_m/s2(保保留兩位有效數(shù)字留兩位有效數(shù)字)。圖圖2答案答案1.6自由落體運動規(guī)律及應(yīng)用自由落體運動規(guī)律及應(yīng)用要點歸納要點歸納四個基本公式四個基本公式下面對勻變速直線運動的相關(guān)公式和自由落體運動的相關(guān)公下面對勻變速直線運動的相關(guān)公式和自由落體運動的相關(guān)公式進行對比。式進行對比。特別提醒特別提醒(1)自由落體運動是初速度為零的勻變速直線運動，初速度為自由落體運動是初速度為零的勻變速直線運動，初速度為零的一些比例式對自由落體運動均適用。零的一些比例式對自由落體運動均適用。(2)自由落體運動的運動時間由下落的高度決定。自由落體運自由落體運動

24、的運動時間由下落的高度決定。自由落體運動中下落的位移與離地高度是兩個不同的概念，運算取值時動中下落的位移與離地高度是兩個不同的概念，運算取值時要注意區(qū)分。要注意區(qū)分。精典示例精典示例例例3 如圖如圖3所示，懸掛的直桿所示，懸掛的直桿AB長為長為a，在，在B端以下端以下h處有一長處有一長為為b的無底圓柱筒的無底圓柱筒CD，若將懸線剪斷，問：，若將懸線剪斷，問：(1)直桿下端直桿下端B穿過圓柱筒的時間是多少？穿過圓柱筒的時間是多少？(2)整個直桿整個直桿AB穿過圓柱筒的時間是多少？穿過圓柱筒的時間是多少？圖圖3思路探究思路探究針對訓練針對訓練3 設(shè)宇航員在某行星上從高設(shè)宇航員在某行星上從高32 m

25、處自由釋放一重物，處自由釋放一重物，測得在下落最后測得在下落最后1 s內(nèi)所通過的距離為內(nèi)所通過的距離為14 m，則重物下物落的，則重物下物落的時間是多少？該星球表面的重力加速度為多大？時間是多少？該星球表面的重力加速度為多大？答案答案(1)4 s4 m/s21.17世紀意大利科學家伽利略在研究落體運動的規(guī)律時，做了著世紀意大利科學家伽利略在研究落體運動的規(guī)律時，做了著名的斜面實驗，其中應(yīng)用到的物理思想方法屬于名的斜面實驗，其中應(yīng)用到的物理思想方法屬于()A.等效替代法等效替代法 B.實驗歸納法實驗歸納法C.理想實驗法理想實驗法 D.控制變量法控制變量法解析解析伽利略在研究落體運動的規(guī)律時，做了

26、著名的理想斜伽利略在研究落體運動的規(guī)律時，做了著名的理想斜面實驗。面實驗。答案答案C2.（多選）多選）關(guān)于重力加速度的下列說法正確的是關(guān)于重力加速度的下列說法正確的是()A.重力加速度重力加速度g是標量，只有大小，沒有方向，通常計算中是標量，只有大小，沒有方向，通常計算中g(shù)取取9.8 m/s2B.在地球上不同的地方，在地球上不同的地方，g的大小不同，但它們相差不是很的大小不同，但它們相差不是很大大C.在地球上同一地點同一高度，一切物體在自由落體運動在地球上同一地點同一高度，一切物體在自由落體運動中的加速度都相同中的加速度都相同D.在地球上的同一地方，離地面高度越大，重力加速度在地球上的同一地方

27、，離地面高度越大，重力加速度g越越小小解析解析重力加速度是矢量，方向豎直向下，與重力的方向相重力加速度是矢量，方向豎直向下，與重力的方向相同。在地球表面，不同的地方，同。在地球表面，不同的地方，g的大小略有不同，但都在的大小略有不同，但都在9.8 m/s2左右，左右，A錯誤，錯誤，B正確；在地球表面同一地點同一高正確；在地球表面同一地點同一高度，度，g的值都相同，但隨著高度的增大，的值都相同，但隨著高度的增大，g的值逐漸減小，的值逐漸減小，C、D正確。正確。答案答案BCD3.如圖如圖4所示，只要測量了小明釋放直尺所示，只要測量了小明釋放直尺到小張捏住直尺這段時間內(nèi)直尺下落的到小張捏住直尺這段時間內(nèi)直尺下落的高度高度h，就能確定小張的反應(yīng)時間，就能確定小張的反應(yīng)時間t，其，其所依據(jù)的關(guān)系式是所依據(jù)的關(guān)系式是 ()圖圖4答案答案C4.一個物體從一個物體從45 m高的地方自由下落，到達地面時的速度是多高的地方自由下落，到達地面時的速度是多大？下落最后大？下落最后1 s內(nèi)的位移是多大？內(nèi)的位移是多大？(g取取10 m/s2)答案答案30 m/s25 m