1、2.5 自由落体运动、2.6 伽利略对自由落体运动的研究 学案（人教版必修1）1自由落体运动(1)定义：自由落体运动是物体只在_作用下由_开始下落的运动(2)物体做自由落体运动的条件：_；仅受_作用2自由落体运动的加速度在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都_，这个加速度叫自由落体的加速度，又叫_，通常用g来表示，计算中g一般取_，近似计算时，g取_重力加速度的方向总是_的3自由落体运动规律(1)性质：自由落体运动是初速度为_，加速度为_的_直线运动(2)基本公式速度公式：_.位移公式：_.速度和位移的关系：_.平均速度：_.4伽利略对自由落体运动的研究：(1)伽利略的科学猜想与假说落
2、体运动应该是一种最简单的_运动，速度应该是_变化的(2)伽利略的理想斜面实验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_和_斜面倾角一定时，小球做_运动改变小球的质量，只要倾角一定，小球加速度都是_的增大斜面倾角，小球加速度_将斜面倾角外推到90时的情况小球自由下落，认为小球仍会做_运动，从而得到了落体运动的规律.一、自由落体运动问题情境请你按照下面的要求做一下：1在空气中，将一张纸片和一小铁球从同一高度释放2将同一张纸片揉成团并捏紧，再与小铁球从同一高度释放，请你根据自己观察到的现象回答下面问题：(1)纸片和小铁球，_先着地；(2)捏紧的纸团和小铁球，_着地3若无空气的阻力
3、，它们下落的情况会怎样呢？要点提炼1自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，其加速度称为重力加速度，大小g9.8 m/s2，方向为竖直向下2自由落体运动的规律表达式：速度表达式v_，位移表达式h_.位移与速度的关系v2_.3做自由落体运动的物体只受重力作用，不同物体的运动快慢与物体重力大小无关问题延伸初速度为零的匀变速直线运动的规律适用于自由落体运动吗？二、自由落体运动的加速度及规律1产生原因：由于地球上的物体受到地球的吸引力而产生的2大小：与地球上的位置及距地面的高度有关在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，在赤道处重力加速度最小，在两极处重力加速度最大，但差别很小在地面上的同一地点
4、，随高度的增加，重力加速度减小，在一般的高度内，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，所以各处的重力加速度的方向是不同的4规律：(1)公式描述速度公式：vgt位移公式：hgt2速度和位移的关系：v22gh(2)图象描述(速度时间图象)直线的斜率为重力加速度的数值，即tan g；图线与横轴所围面积为位移的大小(即图1中阴影部分)图1三、伽利略对自由落体运动的研究伽利略的研究方法1运用“_”否定了亚里士多德关于_的论断2提出自由落体运动是_的假说3由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运动，伽利略采用了_的方法：(1)运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速直线运动符合
5、_(2)运用斜面实验测出小球沿光滑斜面向下的运动符合_，是匀变速直线运动不同质量的小球沿同一倾角的斜面运动，_的值不变，说明它们运动的情况_不断增大斜面倾角，得出_的值随之增大，说明小球做匀变速直线运动的_随倾角的增大而增大伽利略将斜面实验结果外推到斜面倾角增大到90的情况小球自由下落，认为小球仍会保持_的性质伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究自然规律的科学方法_、_和_相结合，这种方法到现在仍然一直是物理学乃至整个自然科学中最基本的研究方法.例1下面关于自由落体运动的说法中正确的是()A物体从静止开始下落的运动叫自由落体运动B物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动C从静止开
6、始下落的小钢球，因受空气的阻力作用，不能看成自由落体运动D从静止开始下落的小钢球，所受空气的阻力对其运动影响很小，可以忽略，可以看成自由落体运动变式训练1下列关于重力加速度的说法中，不正确的是()A重力加速度g是标量，只有大小没有方向，通常计算中g取9.8 m/s2B在地面上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大C在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同D在地球上的同一地方，离地面高度越大重力加速度g越小例2一个物体从H高处自由落下，经过最后200 m所用的时间是4 s，求物体下落H所用的总时间T和高度H是多少？(g取10 m/s2，空气阻力不计)变式训练2为了求出塔的高
7、度，从塔顶自由落下一石子，除了需要知道重力加速度以外，还需知道下面哪一项()A石子落至地面所经历的时间B最初1 s内石子的位移C最后1 s内石子的位移D第1 s末的速度和第2 s末的速度例3一位同学进行“用打点计时器测量自由落体的加速度”实验图2(1)现有下列器材可供选择：铁架台、电火花计时器及碳粉纸、电磁打点计时器及复写纸、纸带若干、220 V交流电源、低压直流电源、天平、秒表、导线、电键其中不必要的器材是：_；缺少的器材是_(2)这位同学从打出的几条纸带中，挑出较为理想的一条纸带把开始打的第一个点标为A，随后连续的几个点依次标记为点B、C、D、E和F，测量出各点间的距离，如图2所示请你在这
8、位同学工作的基础上，思考求纸带加速度的方法，写出你所依据的公式：_(3)根据你的计算公式，设计表格记录需要的数据，计算纸带下落的加速度(结果保留两位有效数字)(4)估计你的计算结果的误差有多大？试分析误差的来源及其减小误差的方法【效果评估】1伽利略对落体运动的研究，不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，或者说给出了科学研究过程的基本要素关于这些要素的排列顺序应该是()A提出假设对现象的观察运用逻辑得出推论用实验检验推论对假说进行修正和推广B对现象的观察提出假设运用逻辑得出推论用实验检验推论对假说进行修正和推广C提出假设对现象的观察对假说进行修正
9、和推广运用逻辑得出推论用实验检验推论D对现象的观察提出假设运用逻辑得出推论对假说进行修正和推广用实验检验推论2一个自由下落的物体，前3 s内下落的距离是第1 s内下落距离的()A2倍 B3倍C6倍 D9倍3甲、乙两球从同一高度相隔1秒先后自由落下，在下落过程中()A两球的距离始终不变B两球的距离越来越大C两球的速度差始终不变D两球的速度差越来越大4关于自由落体运动，下列说法正确的是()A自由落体运动是竖直方向上的匀加速直线运动B竖直方向的位移只要满足x1x2x3149的运动就是自由落体运动C自由落体运动在开始连续的三个2 s内的路程之比为135D自由落体运动在开始连续的三个1 s末的速度之比为
10、135参考答案课前自主学习1(1)重力静止(2)初速度为零重力2相同重力加速度9.8 m/s210 m/s2竖直向下3(1)零g匀加速(2)vgthgt2v22ghv4(1)变速均匀(2)位移x所用时间t匀加速直线相同增大匀变速直线核心知识探究一、问题情境2都是小铁球先着地(1)纸片和小铁球下落时，空气对纸片的影响大，所以纸片运动慢；(2)捏紧的纸团和纸片相比，纸团受空气的影响远小于对纸片的影响3下落情况相同要点提炼2gtgt22gh问题延伸适用，自由落体运动即是初速度为零的匀变速直线运动三、1归谬法重物下落快，轻物下落慢2一种最简单的变速运动匀变速运动3间接验证(1)xt2(2)xt2相同加
11、速度匀变速直线运动抽象思维数学推导科学实验解题方法探究例1BD物体只在重力作用下从静止开始自由下落的运动，叫做自由落体运动，如果空气阻力对该物体运动影响比较小，可以忽略，物体的下落也可以看做自由落体运动变式训练1A例27 s245 m解析解法一：基本公式法根据题意画出小球的运动示意图如图所示，其中t4 s，h200 m.根据自由落体公式得：HgT2，Hhg(Tt)2.得：hgTtgt2，所以T7 s，HgT2245 m.解法二：平均速度法由题意得最后4 s内的平均速度为： m/s50 m/s因为在匀变速运动中，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，所以下落至最后2 s时的瞬时速度为：vt
12、50 m/s.由速度公式得下落至最后2 s的时间：t s5 s所以Tt5 s s7 s，HgT2245 m.解法三：vt图象法画出这个物体自由下落的vt图象，如图所示开始下落后经时间(Tt)和T后的速度分别为g(Tt)、gT.图线的AB段与t轴间的面积表示在时间t内下落的高度h.由ht，得T7 s，HgT2245 m.变式训练2AC例3(1)要根据各校具体使用的仪器作答，例如：其中不必要的器材是：电火花打点计时器及碳粉纸、220 V交流电源、低压直流电源、天平、秒表；缺少的器材是：低压交流电源、毫米刻度尺、重锤(2)依据的公式：a(3)数据处理方法不限，要体现取平均值消除误差的思想，表格记录的数据要与所使用的公式匹配.平均x/m(EF)0017 3(DE)0013 4(CD)0009 6(BC)0005 8(AB)0001 9/x/m/0.003 90.003 80.003 80.003 90.003 85a/(ms2)/9.6(4)实验结果：纸带的加速度9.6 m/s2与重力加速度的标准值9.8 m/s2有偏差，误差大小为a|9.89.6| m/s20.2 m/s2.误差的来源主要是空气的阻力和纸带的摩擦，可以用增大重锤重力的方法减小摩擦的影响效果评估1D2.D3.BC4.AC
