2017-2018學(xué)年高中物理 第2章 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 2.1 伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究 2.2 自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律學(xué)案 滬科版必修1
《2017-2018學(xué)年高中物理 第2章 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 2.1 伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究 2.2 自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律學(xué)案 滬科版必修1》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中物理 第2章 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 2.1 伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究 2.2 自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律學(xué)案 滬科版必修1(8頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 2.1 伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究 2.2 自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.知道物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件. 2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究自由落體運(yùn)動(dòng)加速度的特點(diǎn),建立重力加速度的概念.知道重力加速度的大小、方向.(重點(diǎn)) 3.掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,并能解決相關(guān)實(shí)際問(wèn)題.(難點(diǎn)) 4.了解伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究方法,領(lǐng)會(huì)伽利略的科學(xué)思想.(難點(diǎn)) 伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究 1.影響落體運(yùn)動(dòng)快慢的因素 (1)亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn):重的物體比輕的物體下落得快. (2)伽利略佯謬:把輕重不同的兩個(gè)物體連在一起下落,a.它們應(yīng)以某個(gè)中間大小的速度下
2、落.b.連在一起更重了,下落速度應(yīng)更大.顯然兩個(gè)推論矛盾,由此伽利略推翻了亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn). (3)排除空氣阻力的影響,物體下落速度的變化與物體質(zhì)量的大小無(wú)關(guān). 2.伽利略探究之路 (1)猜想:下落物體的速度是隨著時(shí)間均勻增加的,即v∝t,且推知s∝t2. (2)實(shí)驗(yàn):用“沖淡重力“的斜面實(shí)驗(yàn). 結(jié)果:===…=常數(shù),即小銅球滾下的位移總是與運(yùn)動(dòng)時(shí)間的平方成正比. (3)推理:在“沖淡重力”實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)傾角等于90°時(shí),即物體做豎直下落運(yùn)動(dòng),(===…=常數(shù))成立,并且此時(shí)的的數(shù)值最大. (4)結(jié)論:下落物體的速度是隨著時(shí)間均勻增加的. (5)用頻閃照相的方法可得做落體運(yùn)動(dòng)
3、的小球:h∝t2. (1)亞里士多德認(rèn)為物體下落的快慢與物體的輕重?zé)o關(guān).(×) (2)伽利略認(rèn)為物體越重,下落得越快.(×) (3)牛頓管實(shí)驗(yàn)說(shuō)明沒(méi)有空氣阻力時(shí),金屬片和羽毛下落快慢相同.(√) 一張紙片下落和把該紙片揉成團(tuán)下落快慢不同是什么原因造成的?為什么在抽成真空的錢(qián)毛管中金屬片和羽毛下落的快慢相同? 【提示】 紙片受到的空氣阻力較大,而紙團(tuán)受到的空氣阻力較小,造成二者下落快慢不同.由于抽成真空的錢(qián)毛管對(duì)金屬片和羽毛均沒(méi)有空氣阻力,它們只在重力作用下做自由落體運(yùn)動(dòng). 1.伽利略在對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究過(guò)程中,開(kāi)創(chuàng)了如圖2-1-1所示的一套科學(xué)研究方法,其中方框2和4
4、中的方法分別是( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):43212026】 →→→→→ 圖2-1-1 A.實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn),數(shù)學(xué)推理 B.數(shù)學(xué)推理,實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) C.提出假設(shè),實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) D.實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn),合理外推 【解析】 這是依據(jù)思維程序排序的問(wèn)題,這一套科學(xué)研究方法,要符合邏輯順序,即通過(guò)觀察現(xiàn)象,提出假設(shè),根據(jù)假設(shè)進(jìn)行邏輯推理,然后對(duì)自己的邏輯推理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,緊接著要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行修正推廣.故A、B、D錯(cuò)誤,C正確. 【答案】 C 2.(多選)一個(gè)鐵釘和一團(tuán)棉花同時(shí)從同一高處下落,總是鐵釘先落地,這是因?yàn)? ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):43212027】 A.鐵釘比棉花團(tuán)重 B.棉花團(tuán)受到的空氣阻力不
5、能忽略 C.棉花團(tuán)的加速度比重力加速度小 D.鐵釘?shù)闹亓铀俣缺让藁▓F(tuán)的重力加速度大 【解析】 鐵釘受到的空氣阻力與其重力相比較小,可以忽略,而棉花受到的空氣阻力與其重力相比較大,不能忽略,所以鐵釘?shù)南侣浼铀俣容^大,而它們的重力加速度是相同的,故只有B、C正確. 【答案】 BC 自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 1.定義:物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng). 2.自由落體的加速度 (1)定義:自由落體的加速度也叫做重力加速度,用符號(hào)g表示; (2)方向:豎直向下. 3.自由落體的公式 (1)速度公式:vt=gt. (2)位移公式:h=gt2/2. (3)速度與位移的
6、關(guān)系式:v=2gh. (1)自由落體運(yùn)動(dòng)加速度的大小與物體質(zhì)量有關(guān).(×) (2)重力加速度的方向豎直向下.(√) (3)在地球上不同的地方,g的大小不同,但方向都是豎直向下的.(√) 分析《課本》中關(guān)于重力加速度的圖表,重力加速度大小隨緯度怎樣變化? 【提示】 在地球上的不同地方,重力加速度g的大小不同,且緯度越高重力加速度越大,赤道上重力加速度最小,但各地的重力加速度都接近9.8 m/s2,因此一般計(jì)算中g(shù)取9.8 m/s2或10 m/s2. 探討:月球表面沒(méi)有空氣,在月球表面附近自由下落的物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是否與地球上的自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律相似? 【提示】 在月球表
7、面附近自由下落的物體也是自由落體運(yùn)動(dòng),它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與地球上的自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全相同,但兩者的重力加速度不同. 1.理想模型 自由落體運(yùn)動(dòng)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(shí)才可看做自由落體運(yùn)動(dòng). 2.運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng). 3.運(yùn)動(dòng)規(guī)律 (1)速度公式:vt=gt; (2)位移公式:h=gt2/2; (3)速度與位移的關(guān)系式:v=2gh; 在應(yīng)用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解題時(shí),通常選取豎直向下的方向?yàn)檎较? 4.由v-t圖像求位移 圖2-1-2 (1)勻速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖2-1-2所示,t
8、0時(shí)間內(nèi)位移s=v0t0,即為圖中陰影部分的面積. 圖2-1-2 (2)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖2-1-3所示. 圖2-1-3 把t0時(shí)間分為若干時(shí)間間隔Δt,Δt內(nèi)速度變化很小,可認(rèn)為做勻速直線運(yùn)動(dòng),由此可推知,圖線與t軸所圍“面積”即為t0時(shí)間內(nèi)物體的位移. 5.關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)比例關(guān)系式 (1)第1T末,第2T末,第3T末,…,第nT末速度之比v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n; (2)前1T內(nèi),前2T內(nèi),前3T內(nèi),…,前nT內(nèi)的位移之比h1∶h2∶h3∶…∶hn=1∶4∶9∶…∶n2; (3)第1T內(nèi),第2T內(nèi),第3T內(nèi),…,第nT內(nèi)的位
9、移之比hⅠ∶hⅡ∶hⅢ∶…∶hN=1∶3∶5∶…∶(2n-1). 6.兩個(gè)重要推論 (1)在一段時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,還等于這段時(shí)間初末速度矢量和的一半,即=v=. (2)逐差相等 任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移差相等,即Δh=hⅡ-h(huán)Ⅰ=hⅢ-h(huán)Ⅱ=…=gT2. 3.關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是 ( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):43212028】 A.不考慮空氣阻力的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng) B.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)不受任何外力作用 C.被運(yùn)動(dòng)員推出去的鉛球的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng) D.自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 【解析】 自由落
10、體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是初速度為零,僅受重力.不考慮空氣阻力的運(yùn)動(dòng)不一定是自由落體運(yùn)動(dòng).故A、B錯(cuò)誤;被運(yùn)動(dòng)員推出去的鉛球具有水平初速度,不滿足自由落體運(yùn)動(dòng)的條件,C錯(cuò)誤;自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),故D正確. 【答案】 D 4.關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度g,下列說(shuō)法中正確的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):43212029】 A.重的物體的g值大 B.同一地點(diǎn),輕、重物體的g值一樣大 C.g值在地球上任何地方都一樣大 D.g值在赤道處大于在北極處 【答案】 B 5.從離地面500 m的空中自由落下一個(gè)小球,g取10 m/s2,求小球: 【導(dǎo)學(xué)號(hào):43212030】 (1)經(jīng)過(guò)
11、多長(zhǎng)時(shí)間落到地面; (2)自開(kāi)始下落計(jì)時(shí),在第1 s內(nèi)的位移和最后1 s內(nèi)的位移為多少; (3)下落時(shí)間為總時(shí)間的一半時(shí)的位移. 【解析】 (1)由h=gt 2,得落地時(shí)間 t== s=10 s. (2)第1 s內(nèi)的位移 h1=gt=×10×12 m=5 m 因?yàn)閺拈_(kāi)始運(yùn)動(dòng)起前9 s內(nèi)的位移為 h9=gt=×10×92 m=405 m 所以最后1 s內(nèi)的位移為 h′1=h-h(huán)9=500 m-405 m=95 m. (3)下落一半時(shí)間即t′=5 s,其位移為h5=gt′2= ×10×25 m=125 m. 【答案】 (1)10 s (2)5 m 95 m (3)125
12、m 重力加速度的三種測(cè)量方法 探討:利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量重力加速度時(shí),選用密度較大的重錘,這樣做的目的是什么? 【提示】 重錘重而體積小,下落時(shí)所受空氣阻力可以忽略,它的運(yùn)動(dòng)可以近似看做自由落體運(yùn)動(dòng). 1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器法 (1)按如圖2-1-4所示連接好實(shí)驗(yàn)裝置,讓重錘做自由落體運(yùn)動(dòng),與重錘相連的紙帶上便會(huì)被打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列點(diǎn)跡. 圖2-1-4 (2)對(duì)紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離h進(jìn)行測(cè)量,利用hn-h(huán)n-1=gT 2求出重力加速度的大小. 2.頻閃照相法 (1)頻閃照相機(jī)可以間隔相等的時(shí)間拍攝一次,利用頻閃照相機(jī)的這一特點(diǎn)可追蹤記錄做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在各個(gè)時(shí)
13、刻的位置. 圖2-1-5 (2)根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的推論Δh=gT 2可求出重力加速度g=.也可以根據(jù)v==,求出物體在某兩個(gè)時(shí)刻的速度,由g=,也可求出重力加速度g. 3.滴水法 圖2-1-6 圖2-1-6 如圖2-1-6所示,讓水滴自水龍頭滴下,在水龍頭正下方放一個(gè)盤(pán),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(pán)的瞬間,第二滴水正好從水龍頭口開(kāi)始下落,并且能依次持續(xù)下去.用刻度尺測(cè)出水龍頭口距盤(pán)面的高度h,再測(cè)出每滴水下落的時(shí)間T,其方法是:當(dāng)聽(tīng)到某一滴水滴落在盤(pán)上的同時(shí),開(kāi)啟秒表開(kāi)始計(jì)時(shí),之后每落下一滴水依次數(shù)1、2、3…,當(dāng)數(shù)到n時(shí)按下秒表停止計(jì)時(shí),讀出秒表
14、時(shí)間t,則每一滴水滴下落的時(shí)間為T(mén)=,由h=gT 2得g==. 由于h=gT 2,則h∝T 2,因此先畫(huà)出h-T 2圖像,利用圖線的斜率來(lái)求重力加速度更準(zhǔn)確. 6.如圖所示是用照相機(jī)對(duì)一小球做自由落體運(yùn)動(dòng)頻閃拍攝的照片,符合實(shí)際的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào):43212031】 A B C D 【解析】 因頻閃拍攝的頻率是固定的,因此,小球做自由落體運(yùn)動(dòng),越向下運(yùn)動(dòng),相鄰小球之間的距離越大,故D正確. 【答案】 D 7.(多選)在一次利用滴水法測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中:讓水龍頭的水一滴一滴地滴在其正下方的盤(pán)子里,調(diào)整水龍頭,讓前一滴水滴到盤(pán)子而聽(tīng)到聲音時(shí),后一滴恰
15、好離開(kāi)水龍頭.從第1次聽(tīng)到水擊盤(pán)聲時(shí)開(kāi)始數(shù)“1”并開(kāi)始計(jì)時(shí),數(shù)到“n”時(shí)聽(tīng)到水擊盤(pán)聲的總時(shí)間為T(mén),用刻度尺量出水龍頭到盤(pán)子的高度差為h,即可算出重力加速度.則 ( ) A.每一滴水從水龍頭落到盤(pán)子的時(shí)間為 B.每一滴水從水龍頭落到盤(pán)子的時(shí)間為 C.重力加速度的計(jì)算式為 D.重力加速度的計(jì)算式為 【解析】 從第1次聽(tīng)到水擊盤(pán)聲開(kāi)始計(jì)數(shù)為“1”,當(dāng)數(shù)到“n”時(shí),共經(jīng)歷了n-1個(gè)水滴下落的時(shí)間,故每一滴水從水龍頭落到盤(pán)子的時(shí)間為t=,A錯(cuò)誤,B正確;由h=gt 2,可得:g=,C錯(cuò)誤,D正確. 【答案】 BD 8.圖2-1-7中甲、乙兩圖都是使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量重力加速度g的裝置
16、示意圖,已知該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz. 【導(dǎo)學(xué)號(hào):43212032】 甲 乙 丙 圖2-1-7 (1)甲、乙兩圖相比較,哪個(gè)圖所示的裝置更合理? (2)丙圖是采用較合理的裝置并按正確的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶,其中打出的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為1,后面依次打下的一系列點(diǎn)跡分別標(biāo)為2、3、4、5…經(jīng)測(cè)量,第15至第17點(diǎn)間的距離為11.70 cm,第1至第16點(diǎn)間距離為43.88 cm,則打下第16個(gè)點(diǎn)時(shí),重物下落的速度大小為_(kāi)_______m/s,測(cè)出的重力加速度值為g=________ m/s2.(要求保留三位有效數(shù)字) 【解析】 (1)甲圖釋放時(shí)更穩(wěn)定,既能更有效地減小摩擦力;又能保證釋放時(shí)初速度的大小為零,所以甲圖更合理. (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),所以v16==2.93 m/s 又根據(jù)2gH=v 可得g=9.78 m/s2. 【答案】 (1)甲圖 (2)2.93 9.78±0.02 利用紙帶求重力加速度的三種方法 1.逐差法:依據(jù)相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移差為定值,即Δs=gT 2,則g=. 2.平均值法:依據(jù)位移公式s=gt 2,得g=,并多次測(cè)量s、t,求多個(gè)g值,再取平均值. 3.圖像法:用vn=,求各打點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度,畫(huà)出v-t圖像,由圖像斜率求g值. 8
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