第5节 自由落体运动 [学习目标] 1.知道物体做自由落体运动的条件,知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动(重点)。2.能够运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题(重难点)。 一、自由落体运动的特点 物体从空中自由释放,探究影响物体下落快慢的因素。 学生实验1:让硬币和纸片从同一高度同时下落,看到什么现象 学生实验2:将同样大小的两张纸其中一张揉成团,让纸团和纸片从相同高度同时下落,看到什么现象 实验结论:物体下落的快慢与它的轻重 ,影响物体下落快慢的因素是 。 1.定义:物体只在 作用下从 开始下落的运动,叫作自由落体运动。 2.特点:(1)只受 作用;(2)初速度为 。 3.说明:空气阻力可以 时,物体下落的运动也可以近似看成自由落体运动。 (1)从静止下落的物体都可以看成自由落体运动。 ( ) (2)物体只在重力作用下的运动是自由落体运动。 ( ) (3)苹果从树上落下来,苹果的运动可以近似看成自由落体运动。 ( ) (4)雪花从空中下落,雪花的运动可以看成自由落体运动。 ( ) (5)从竖直上升的热气球吊篮中掉下的物体的运动是自由落体运动。 ( ) 二、自由落体运动的加速度及运动规律 1.重力加速度 (1)定义:物体自由下落时具有的加速度源于物体所受的 作用,称为重力加速度,通常用字母g表示。 (2)方向: 。 (3)大小:一般情况下,取g= ,粗略计算时可取g= 。 2.自由落体运动的规律 (1)速度公式v= 。 (2)位移公式h= 。 (3)位移—速度关系式v2= 。 (1)重力加速度与纬度和高度有关。 ( ) (2)在地面附近,两极处的重力加速度小于赤道处的重力加速度。 ( ) (3)同一地点,重的物体重力加速度大。 ( ) 例1 (2023·福州市高一期中)如图所示,一个两端封闭的玻璃管(也称牛顿管),其中一端有一个开关,玻璃管可以与外界相通。把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中,玻璃管竖直放置,让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落,观察物体下落的情况。第一次打开开关使管内空气与大气连通,观察两物体同时下落的情况。第二次把玻璃管里的空气抽出去,关闭开关,再次观察两物体同时下落的情况。则以下说法中正确的是 ( ) A.抽气前和抽气后羽毛的下落均可近似看作自由落体运动 B.抽气前铁片比羽毛下落的时间短,这说明重的物体下落更快 C.抽气后,羽毛下落的加速度大于铁片下落的加速度 D.抽气后,在赤道和北极分别做该实验,测得重力加速度略有差异 例2 高空坠物常会造成极大的危害。某高楼住户,有一花盆从距地面20 m处自由落下。取重力加速度g=10 m/s2,不计空气阻力,花盆经过多长时间落到地面 到达地面时的速度有多大 花盆在最后1 s的位移多大 三、自由落体运动规律探索回眸 1.亚里士多德的观点:重物比轻物下落得快。 2.伽利略的研究 (1)归谬:伽利略从亚里士多德的论断出发,通过逻辑推理,否定了亚里士多德的论断。 (2)猜想:伽利略猜想自由落体运动是一种 的变速运动。 (3)伽利略的实验方法如图甲所示,让小球从斜面的不同位置自由滚下,观测小球多次从不同起点滚动的位移与所用时间平方的比值是否保持不变,即是否能够观测到===… 不断加大斜面的倾角(如图乙),对于每一个特定的倾角,如果小球从不同高度滚下时这个比值仍然保持不变,即可说明小球在斜面上的运动是匀变速直线运动。将此结论合理推至斜面倾角为90°(即物体自由下落),其比值也将保持不变,小球仍做匀变速直线运动。 (4)实验结果 ①小球沿斜面滚下的运动是 运动。 ②只要斜面的倾角一定,小球的加速度都是 的。 ③增大斜面的倾角,小球的加速度随斜面倾角的增大而 。 (5)合理外推:伽利略认为当斜面倾角为 时,小球将自由下落,仍会做 运动。 例3 某物理兴趣小组根据伽利略描述的方法,设计了如图所示的实验装置,探究物体沿斜面下滑的运动规律。实验方案:让滑块从不同高度由静止 ... ...
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