第2章 第1節(jié)　探究自由落體運(yùn)動(dòng)

1、.第一節(jié)探究自由落體運(yùn)動(dòng)學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.理解亞里士多德與伽利略關(guān)于物體下落運(yùn)動(dòng)的不同觀點(diǎn)2理解自由落體運(yùn)動(dòng)的概念重點(diǎn)3會(huì)分析自由落體運(yùn)動(dòng)的紙帶或頻閃照片上的運(yùn)動(dòng)信息難點(diǎn)落 體 運(yùn) 動(dòng) 的 思 考 的 思 考1亞里士多德認(rèn)為，物體下落的快慢是由它們的質(zhì)量決定的，物體越重，下落得越快2伽利略認(rèn)為，物體下落過程中的運(yùn)動(dòng)情況與物體的質(zhì)量無關(guān)3實(shí)驗(yàn)觀察：將羽毛和金屬片放入有空氣的玻璃管中，讓它們同時(shí)下落，這些物體下落的快慢不同；將玻璃管中的空氣抽去，再讓它們同時(shí)下落，它們下落的快慢一樣影響物體下落快慢的因素是受到空氣阻力的作用1重的物體比輕的物體下落得快×2物體下落過程中的運(yùn)動(dòng)

2、情況與物體的質(zhì)量無關(guān)3影響物體下落快慢的因素是空氣阻力的作用1971年美國(guó)實(shí)現(xiàn)人類首次登月成功在這次登月活動(dòng)中，宇航員D.R.斯科特在月球上證實(shí)了鐵錘與羽毛下落得一樣快，如圖2­1­1所示可是在我們生活的地球上，讓一把鐵錘和一片羽毛一起下落，根據(jù)我們?nèi)粘Ｉ罱?jīng)歷，這兩個(gè)物體是否一起落地呢？是什么原因造成的呢？圖2­1­1【提示】不是一起落地，鐵錘先落地因?yàn)樵诘厍蛏翔F錘和羽毛除了受到重力外，還受到空氣的阻力作用鐵錘的重力比較大，空氣阻力對(duì)鐵錘的影響相對(duì)很小，而羽毛的重力比較小，空氣阻力對(duì)羽毛的影響較大，因此鐵錘比羽毛先落地討論1：物體下落的快慢與質(zhì)量有關(guān)嗎

3、？【提示】忽略空氣阻力的作用下，物體下落的一樣快，與質(zhì)量無關(guān)討論2：在真空中，輕重不同的羽毛和銅片下落情況有何特點(diǎn)？【提示】真空中，沒有空氣，也就沒有空氣阻力，它們下落的一樣快1兩個(gè)截然相反的結(jié)論伽利略指出：根據(jù)亞里士多德的論斷，一塊大石頭的下落速度要比一塊小石頭的下落速度大，假定大石頭的下落速度為8v，小石頭的下落速度為4v.由這一觀點(diǎn)出發(fā)，當(dāng)我們把兩塊石頭拴在一起時(shí)，對(duì)于下落快慢就有兩種結(jié)論：結(jié)論一：下落快的會(huì)被下落慢的拖著而減慢，下落慢的會(huì)被下落快的拖下而加快，結(jié)果整個(gè)系統(tǒng)的下落速度應(yīng)該小于8v而大于4v；結(jié)論二：兩塊石頭拴在一起，加起來比大石頭還要重，其下落的速度比任何一個(gè)物體都要快，

4、速度應(yīng)該大于8v.2實(shí)驗(yàn)與探究如圖2­1­2所示是課題研究小組進(jìn)展自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，用頻閃連續(xù)拍照的方法獲得的兩張照片A和B，任選其中的一張答復(fù)以下幾個(gè)問題：A質(zhì)量相等的紙片和紙團(tuán)B體積相等的鉛球和木球圖2­1­2圖A現(xiàn)象：從同一高度同時(shí)由靜止釋放的紙團(tuán)和紙片，紙團(tuán)下落得快，先落地解釋：質(zhì)量相等的紙團(tuán)和紙片，紙片受到的空氣阻力較大，不能忽略，紙片的運(yùn)動(dòng)不是自由落體運(yùn)動(dòng)，而紙團(tuán)受到的空氣阻力較小，可以忽略，可以看成是自由落體運(yùn)動(dòng)圖B現(xiàn)象：質(zhì)量不等的鉛球和木球，同時(shí)從同一高度由靜止釋放，它們同時(shí)落地解釋：鉛球和木球受到的空氣阻力都可以忽略，它們的運(yùn)動(dòng)都可以

5、看成是自由落體運(yùn)動(dòng)，所以同時(shí)落地結(jié)論：物體下落過程運(yùn)動(dòng)情況與物體質(zhì)量無關(guān)伽利略的觀點(diǎn)正確116世紀(jì)末，意大利比薩大學(xué)的年輕學(xué)者伽利略通過邏輯推理的方法，使亞里士多德統(tǒng)治人們2 000多年的理論陷入困難，伽利略的猜測(cè)是A重的物體下落得快B輕的物體下落得快C輕、重兩物體下落得一樣快D以上都不是【解析】伽利略認(rèn)為物體在下落運(yùn)動(dòng)過程中運(yùn)動(dòng)情況與物體的質(zhì)量無關(guān)，故C正確【答案】C2伽利略以前的學(xué)者認(rèn)為，物體越重，下落越快伽利略等一些物理學(xué)家否認(rèn)了這種看法在一高塔頂端同時(shí)釋放一片羽毛和一個(gè)玻璃球，玻璃球先于羽毛到達(dá)地面，這主要是因?yàn)锳它們的質(zhì)量不等B它們的密度不等C它們的材料不同D它們所受的空氣阻力不等【

6、解析】玻璃球下落時(shí)空氣阻力可以忽略羽毛下落得比玻璃球慢，是羽毛受到的空氣阻力較自身重力而言影響大的緣故，羽毛下落時(shí)空氣阻力不能忽略；玻璃球受到的空氣阻力較自身重力而言很小，下落時(shí)空氣阻力可以忽略【答案】D物體下落的規(guī)律1兩物體在真空中或阻力可以忽略的空氣中下落時(shí)，它們下落得同樣快2兩物體在阻力不能忽略的空氣中下落時(shí)，空氣阻力比其重力更小的物體下落得快記 錄 自 由 落 體 運(yùn) 動(dòng) 軌 跡1自由落體運(yùn)動(dòng)定義：物體僅在重力作用下，從靜止開場(chǎng)下落的運(yùn)動(dòng)2實(shí)驗(yàn)與探究1用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶得到運(yùn)動(dòng)的軌跡2分析紙帶上記錄的信息軌跡是一條直線紙帶上點(diǎn)的間隔越來越大，說明物體下落的速度變大用尺子測(cè)量物體下落

7、的位移s，發(fā)現(xiàn)s與t2成正比1在空氣中運(yùn)動(dòng)的物體，假設(shè)忽略空氣阻力對(duì)它的影響，它做的運(yùn)動(dòng)一定是自由落體運(yùn)動(dòng)×2自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)3做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，剛開場(chǎng)下落時(shí)，速度為零，而加速度不為零如圖2­1­3是小球做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)的頻閃照片，照片中相鄰小球的像是相隔同樣的時(shí)間拍攝到的，各數(shù)據(jù)是小球距下落起點(diǎn)的間隔 單位：cm圖2­1­3根據(jù)這張頻閃照片，你能判斷出做自由落體運(yùn)動(dòng)的小球具有加速度嗎？簡(jiǎn)述判斷的根據(jù)【提示】由圖可以看出：小球之間的間隔 越來越大，說明小球的速度越來越大，因此小球具有加速度討論1：物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的

8、條件有什么？【提示】初速度為0，只受重力兩個(gè)條件討論2：記錄物體自由落體運(yùn)動(dòng)軌跡一般用哪兩種方法？【提示】用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶來記錄，用頻閃照片來記錄信息1實(shí)驗(yàn)原理及器材1重錘拖動(dòng)紙帶豎直下落時(shí)，假如可以忽略紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦阻力，且重錘的重力遠(yuǎn)大于空氣阻力，那么重錘的下落可以近似認(rèn)為是自由落體運(yùn)動(dòng)可以根據(jù)打出的紙帶研究重錘下落的規(guī)律2實(shí)驗(yàn)器材有：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、紙帶、重錘、鐵夾、鐵架臺(tái)2主要實(shí)驗(yàn)步驟圖2­1­41按圖2­1­4所示固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并接好電路2把紙帶的一端固定在重錘上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用夾子固定紙帶，使重錘靠近打

9、點(diǎn)計(jì)時(shí)器3接通電源，然后松開紙帶3實(shí)驗(yàn)注意的事項(xiàng)1重錘選質(zhì)量大、體積小的，以減小空氣阻力2打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)豎直固定好，減小摩擦3重錘靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器釋放，且要先接通電源再釋放紙帶，以便充分利用紙帶4從紙帶上獲得的信息猜測(cè)與驗(yàn)證1猜測(cè)：物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向始終向下，即速度的方向不變；由頻率為50 Hz打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄的自由落體運(yùn)動(dòng)信息的紙帶可以看出，如圖2­1­5所示，在一樣時(shí)間內(nèi)物體的位移變大，即速度增大，自由落體運(yùn)動(dòng)可能是勻變速直線運(yùn)動(dòng)圖2­1­52自由落體運(yùn)動(dòng)是否為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，還需要求出物體下落過程的加速度3多項(xiàng)選擇以下各運(yùn)動(dòng)中可看做是自由落體

10、運(yùn)動(dòng)的是A在沿程度方向飛行的飛機(jī)上釋放一個(gè)物體B紙片由靜止釋放，在空氣中下落C小鐵球由靜止下落，空氣阻力忽略不計(jì)D水龍頭上滴落的水滴的下落過程【解析】在沿程度方向飛行著的飛機(jī)上釋放一個(gè)物體，由于慣性具有程度初速度，不是自由落體，故A錯(cuò)紙片由靜止釋放，在空氣中下落，空氣阻力對(duì)其影響較大，故B錯(cuò)小鐵球由靜止下落，空氣阻力忽略可看做自由落體運(yùn)動(dòng)，故C對(duì)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(jì)，認(rèn)為只受重力作用，故D對(duì)應(yīng)選C、D.【答案】CD4如圖2­1­6所示是實(shí)驗(yàn)中記錄了一個(gè)小球做自由落體運(yùn)動(dòng)信息的紙帶，根據(jù)所給出的紙帶分析1說明自由落體運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)；2說明小球是

11、否具有加速度；3位移與時(shí)間的關(guān)系是st還是st2?圖2­1­6【解析】從圖中可直接觀察：1圖中各點(diǎn)連成一線，說明自由落體運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)2圖中各點(diǎn)間間隔 越來越大，說明自由落體運(yùn)動(dòng)的速度在增大，所以自由落體運(yùn)動(dòng)是加速運(yùn)動(dòng)，具有加速度3測(cè)量小球從1位置分別到2、3、4、5、6位置的間隔 s12、s13、s14、s15、s16，發(fā)現(xiàn)與所用的時(shí)間T、2T、3T、4T、5T的平方的比值是一個(gè)恒量，說明自由落體運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的平方成正比【答案】見解析5圖2­1­7是小球做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)的頻閃照片，照片中相鄰小球的像是相隔同樣的時(shí)間拍攝到的根據(jù)這張頻閃照片，能獲取關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的哪些規(guī)律性的東西？圖2­1­7【解析】測(cè)量與分析位移和對(duì)應(yīng)的時(shí)間之間的關(guān)系：設(shè)頻閃照相的時(shí)間間隔為T，那么小球從1位置分別到2、3、4、5、6、