《自由落体运动》匀变速直线运动的研究PPT免费课件
第一部分内容：[学习目标]
1.知道物体做自由落体运动的条件．
2.通过实验探究自由落体运动加速度的特点，建立重力加速度的概念．知道重力加速度的大小、方向．(重点)
3.掌握自由落体运动的规律，并能解决相关实际问题．(难点)
4.了解伽利略对自由落体运动的研究方法，领会伽利略的科学思想．
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自由落体运动PPT，第二部分内容：自主预习探新知
知识梳理
一、自由落体运动
1．定义：物体只在______作用下从______开始下落的运动．
2．特点
(1)运动性质：初速度等于 的匀加速直线运动．
(2)受力特点：只受______作用．
(3)物体下落可看作自由落体运动的条件：在实际中物体下落时由于受空气阻力的作用，物体并不是做自由落体运动，只有当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体的下落才可当作______运动来处理．
二、自由落体加速度
1．定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都______．这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用g表示．
2．方向：______．
3．大小
(1)在地球上的同一地点：一切物体自由下落的加速度都______．
(2)在地球上不同的地点，g的大小一般是 (A.相同 B．不同)的，g值随纬度的增大而逐渐______．
(3)一般取值：g＝______ 或g＝______ .
4．自由落体的速度、位移与时间的关系式
v＝______.
x＝______.
三、伽利略对自由落体运动的研究
1．问题发现
亚里士多德观点：重物下落得______，轻物下落得______．
矛盾：把重物和轻物捆在一起下落，会得出两种矛盾的结论．
伽利略观点：重物与轻物下落得______．
2．猜想与假说
伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的______运动，并指出这种运动的速度应该是______变化的假说．
3．理想斜面实验
(1)如果速度随时间的变化是均匀的，初速度为零的匀变速直线运动的位移x与运动所用的时间t的平方成_____，即x∝t 2.
(2)让小球从斜面上的不同位置由静止滚下，测出小球从不同起点滚动的位移x和所用的时间t.
(3)斜面倾角一定时，判断x∝t 2是否成立．
(4)改变小球的质量，判断x∝t 2是否成立．
(5)将斜面倾角外推到θ＝90°情况——小球自由下落，认为小球仍会做_____运动，从而得到了自由落体运动的规律．
4．伽利略研究自然规律的科学方法：把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来．他给出了科学研究过程的基本要素：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→通过实验对推论进行检验→对假设进行修正和推广．
基础自测
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)在空气中自由释放的物体做自由落体运动． ( )
(2)物体在真空中一定做自由落体运动． ( )
(3)自由释放的物体只在重力作用下一定做自由落体运动．( )
(4)在同一地点，轻重不同的物体自由落体加速度一样大．( )
(5)自由落体加速度的方向垂直于地面向下． ( )
2．(多选)在忽略空气阻力的情况下，让石块和木块从同一高度同时从静止开始下落，下列说法中正确的是( )
A．重的石块先着地
B．轻的木块先着地
C．在着地前的任一时刻，二者具有相同的速度和位移
D．二者在下落这段时间内的平均速度相等
3．下列哪位科学家首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推动了人类科学的发展( )
A．亚里士多德 B．伽利略
C．牛顿 D．爱因斯坦
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自由落体运动PPT，第三部分内容：合作探究攻重难
研究自由落体运动
1.对自由落体运动的理解
(1)自由落体运动的条件：
①运动条件：初速度为零．
②受力条件：除重力外不受其他力的作用．
(2)自由落体运动是一种理想化模型．
①这种模型忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素——重力．实际中，物体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体运动．
②当空气阻力远小于重力时，物体由静止开始的下落可看作自由落体运动．如在空气中石块的自由下落可看作自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看作自由落体运动．
(3)自由落体运动的图像：自由落体运动的vt图像(如图所示)是一条过原点的倾斜直线，斜率k＝g.
2．研究自由落体运动的方法
(1)利用打点计时器进行研究．
(2)利用频闪照片进行研究．
3．自由落体运动的重要推论
(1)整个自由落体运动的平均速度v等于末速度v的一半，也等于中间时刻的瞬时速度vt2，即v＝v2＝vt2.
(2)在连续相等的时间(T)内位移之差为一恒定值，即Δh＝gT2.
(3)自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动，因此其规律与初速度为0的匀加速直线运动相同，即：x＝gt，h＝12gt2，v2＝2gh.
规律方法
处理自由落体运动问题时，首先要善于根据题意，灵活运用公式，特别是注意如下特殊问题的求解：对于不可以看作质点的物体的运动，比如铁链自由下落，计算经过某点所用的时间时，由于它有一定的长度，经过这一点时不是一瞬间，而是一段时间，解决这类问题的关键是选准研究过程，找准与这段研究过程的起点和终点相对应的位移，解答过程中应借助示意图，搞清楚物体运动的过程，从而达到解决问题的目的.
重力加速度与重力加速度的测量
1.重力加速度
(1)产生原因：由于地球上的物体受到地球的吸引力而产生．
(2)大小
一般计算可取g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2，没有特殊说明时，按g＝9.8 m/s2计算．
重力加速度的大小与在地球上的位置及距地面的高度有关
与纬度的关系 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，两极处重力加速度最大，但差别很小
与高度的关系 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，可认为重力加速度的大小不变
(3)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．竖直向下是指与水平面垂直．只有在赤道或两极时重力加速度才指向地心．
2．重力加速度的测量
(1)打点计时器法
①利用如图所示装置，让物体自由下落打出点迹清晰的纸带．
②对纸带上计数点间的距离x进行测量，利用g＝xn－xn－1T2，求出重力加速度．
(2)频闪照相法
①频闪照相机可以间隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机的这一特点可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置(如图所示)．
②根据匀变速运动的推论Δh＝gT 2可求出重力加速度g＝ΔhT 2.也可以根据vt2＝v＝xt，求出物体在某两个时刻的速度，由g＝v－v0t，可求出重力加速度g.
(3)滴水法
如图所示，让水滴自水龙头滴下，在水龙头正下方放一个盘，调节水龙头，让水一滴一滴地滴下，并调节到使第一滴水碰到盘的瞬间，第二滴水正好从水龙头口开始下落，并且能依次持续下去．用刻度尺测出水龙头口距盘面的高度h，再测出每滴水下落的时间T，其方法是：当听到某一滴水滴落在盘上的同时，开启停表
课堂小结
1.亚里士多德认为重的物体比轻的物体下落得快．伽利略的观点：重物与轻物下落得同样快．
2．物体做自由落体运动的条件：(1)只受重力作用；(2)从静止开始运动．
3．纬度越高，重力加速度越大；海拔越高，重力加速度越小．
4．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，基本运动学公式为：v＝gt，h＝12gt2，v2＝2gh.
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自由落体运动PPT，第四部分内容：当堂达标固双基
1．(多选)一个铁钉和一团棉花同时从同一高处下落，总是铁钉先落地，这是因为( )
A．铁钉比棉花团重
B．棉花团受到的空气阻力不能忽略
C．棉花团的加速度比重力加速度小
D．铁钉的重力加速度比棉花团的重力加速度大
2．伽利略在著名的斜面实验中，让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下，他通过实验观察和逻辑推理，得到的正确结论是( )
A．倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间成正比
B．倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间成正比
C．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关
D．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关
3．一个小石块从空中a点开始做自由落体运动，先后经过b点和c点．已知石块经过b点时的速度为v，经过c点时的速度为3v，则ab段与bc段的位移之比为( )
A．1∶3 B．1∶5
C．1∶8 D．1∶9
4．伽利略在《两种新科学的对话》一书中，提出猜想：物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动，同时他还实验验证了该猜想．某小组依据伽利略描述的实验方案，设计了如图所示的装置，探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动．实验操作步骤如下：
①让滑块从离挡板某一距离s处由静止沿某一倾角θ的斜面下滑，并同时打开装置中的阀门，使水箱中的水流到量筒中；
②当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(假设水流出均匀稳定)；
③记录下量筒收集的水量V；
④改变滑块起始位置离挡板的距离，重复以上操作；
⑤测得的数据见表格．
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