高中物理 第2章 匀变速直线运动的研究 5 自由落体运动 6 伽利略对自由落体运动的研究课件 新人教版必修1
人教版高中物理必修1第二章 匀变速直线运动的研究6 伽利略对自由落体运动的研究 习题(3)
6 伽利略对自由落体运动的研究基础巩固116世纪末,意大利比萨大学的年轻学者伽利略通过逻辑推理的方法,使亚里士多德的理论陷入困境,伽利略的猜想是()A.重的物体下落得快B.轻的物体下落得快C.轻、重两物体下落得一样快D.以上都不是答案:C2伽利略对自由落体的研究,开创了研究自然规律的科学方法,这就是()A.对自然现象进行总结归纳的方法B.用科学实验进行探究的方法C.对自然现象进行总结归纳,并用实验进行验证的方法D.抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法答案:D3伽利略用实验验证v∝t的最大困难是()A.不能很准确地测定下落的距离B.不能测出下落物体的瞬时速度C.当时没有测量时间的仪器D.当时没有记录落体运动的数码相机答案:B4关于伽利略对落体运动的研究,以下说法不正确的是()A.运用“归谬法”否定了亚里士多德关于重的物体下落快、轻的物体下落慢的论断B.提出“自由落体”是一种最简单的变速直线运动——匀变速直线运动C.通过斜面上物体的匀加速运动外推出斜面倾角为90°时,物体做自由落体运动,且加速度的大小跟物体的质量有关D.总体的思想方法是对现象的观察——提出假设——逻辑推理——实验验证——对假说进行修正和推广答案:C5(多选)伽利略在研究落体运动时,设计了如图所示的斜面实验,他在这个实验中采用过的方法有()A.用水钟或节拍器计时B.用打点计时器打出纸带进行数据分析C.改变斜面倾角,比较各种倾角得到D.将斜面实验的结果合理“外推”,说明自由落体运动是特殊的匀变速直线运动答案:ACD6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,得到的正确结论有()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解析:伽利略通过斜面实验,测得小球通过的位移跟所用时间的二次方之比是不变的,,由此证明了小球沿斜面向下的运动是匀变速运动。
高中物理必修1人教版精品课件第二章自由落体运动、伽利略对自由落体运动的研究
[即学即用] 1.判断下列说法的正误. (1)在空气中自由释放的物体都做自由落体运动.( × ) (2)物体只在重力作用下的运动是自由落体运动.( × ) (3)自由落体加速度的方向垂直地面向下.( × ) (4)伽利略通过实验的观察与计算，直接得到自由落体运动的规律.( × ) 2.一物体从塔顶做自由落体运动，经过3 s落地，取g＝10 m/s2，则物体 落地时的速度v＝ 30 m/s，方向 竖直向下 ；塔高H＝ 45 m.
图3
(1)对该实验装置及操作的要求，下列说法正确的是 (填写字母序号). A.电磁打点计时器应接220 V交流电源
√B.打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上 √C.开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止
D.操作时，应先放开纸带后接通电源 E.为了便于测量，一定要找到打点计时器打下的第一个点，并选取其以后
所以当物体下落2t 时，离地高度 h＝1＋3 3H＝34H.
1234
解析 答案
4.(自由落体运动规律的应用)屋檐每隔相同的时间间隔
滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好到地面，
而第3滴与第2滴分别位于高为1 m的窗子的上、下沿，
如图5所示，不计空气阻力.求此屋檐离地面的高度及
滴水的时间间隔.(g取10 m/s2) 图5
3.大小 (1)在地球上不同的地方，g的大小一般是不同
的(填“不同”或“相
同”)；
9.8 m/s2
10 m/s2
(2)一般取值：g＝
或g＝
.
三、伽利略对自由落体运动的研究 1.亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的 重量 决定的. 2.伽利略的研究： (1)逻辑归谬：伽利略从亚里士多德的论断出发，通过逻辑推理，否定了 “ 重物比轻物落得快 ”的论断. (2)猜想与假说：伽利略猜想自由落体运动是一种最简单的变速运动，它 的速度应该是 均匀变化 的. (3)数学推理：伽利略通过数学推理得出初速度为0的匀变速运动的位移 与 所用时间的二次方 成正比，即x ∝t2 .
《自由落体运动》教学设计及教学反思
《自由落体运动》教学设计及教学反思【教材分析】内容选自人教版新课标高中《物理》（必修1）第二章《匀变速直线运动的研究》第五节《自由落体运动》。
落体运动是一种常见的运动，伽利略对自由落体运动的研究意义重大。
关于自由落体运动的学习分成两节来讲授。
本节课通过演示、探究实验、分析得出自由落体运动的规律，明确重力加速度的意义，使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识。
下一节按照伽利略对自由落体运动的研究过程和科学思维过程，使学生认识自由落体运动。
【学情分析】1、学生特点：作为高中学生，他们的好奇心强，积极、主动，有强烈的参与意识。
2、已学知识：在前面的教学中，学生已经初步掌握了匀变速直线运动的规律，并已经学习过用电磁打点计时器研究过匀速直线运动和匀变速直线运动，同时对物理学中的理想模型有了一定的认识，具备了初步的逻辑思维能力和实验探究能力。
3、知识水平：在日常生活中积累了一些对“影响物体下落快慢的因素”的感性认识。
【任务分析】教学问题从生活中来（通过“测反应时间”的游戏，引起学生的兴趣、质疑，引出课题）→运用合作学习方式展开讨论（引导学生注意直觉经验和逻辑推理的矛盾，使学生明确下一步要解决的问题）→利用分组实验组织学生进行实验探究（引导学生与情景对话，学生之间协商，积极主动的建构自己的知识和逻辑思维）→讨论问题，回到生活中（利用牛顿管的演示，使学生认识到探究现象背后的实质原因是必须考虑外界因素的影响）→学生自主实验探究自由落体运动（对物体情景的分析，实验数据的处理，逐步引导学生探究物理情景之间的物理量的关系）【教学目标】1、知识与技能（1）理解自由落体运动的条件和性质，掌握重力加速度的概念。
(2)掌握自由落体运动的规律，能用匀变速直线运动的规律解决自由落体问题(3)能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析。
2、过程与方法（1）通过观察和实验探究自由落体运动的规律。
(2) 引导学生进行物理实验设计，根据现象进行合理假设与猜想的探究方法。
第二章 第5、6节 自由落体运动伽利略对自由落体运动的研究
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解析：(1)根据纸带求加速度，一定要知道长度和时间。时间由打 点计时器直接测量，故不需要秒表；重力加速度的值和物体的质 量无关，因此不需要天平。故选项C正确。 (2)自由落体运动是只在重力作用下从静止开始下落的运动，如果 运动中受到阻力(如空气阻力、纸带与打点计时器之间的摩擦力 等)，物体下落的加速度就会变小。 答案：(1)C (2)见解析
(×)
(6)重力加速度的方向总是垂直向下。
(×)
(7)月球上的重力加速度也是 9.8 m/s2。
(×)
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2．合作探究——议一议
结束
(1)在空气中同一高度处由静止同时释放两个大小相同的铜球和棉
球，两小球的落地时间相同吗？为什么？ 提示：不同，同体积铜球质量比棉球大得多，受空气阻力影响较小，而
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1．关于自由落体运动，下列说法中正确的是
()
A．不考虑空气阻力的运动是自由落体运动
B．物体做自由落体运动时不受任何外力作用
C．被运动员推出去的铅球的运动是自由落体运动
D．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
解析：选 D 自由落体运动的特点是初速度为零，仅受重力。不考
虑空气阻力的运动不一定是自由落体运动，故 A、B 错误；被运动
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自由落体运动的规律
结束
1．自由落体运动的基本公式 匀变速直线运动规律―特―例→自由落体运动规律
v＝v0＋at x＝v0t＋12at2 v2－v02＝2ax
v＝gt ―va0＝ ―＝→g0 h＝12gt2
伽利略对自由落体运动的研究课件
知识Leabharlann 观察实验思考
伽利略的成功，不仅在与找到了 落体运动的规律，更重要的是开辟 了一条研究物理学的研究之路。
对现象的一般观察 →提出假设 →运用逻辑得出推论 →实验进行检验 →对假设进行修正和推广
伽利略“冲淡重力”实验初步结论：
小球沿斜面的运动是匀加速直线运动。 且斜面倾斜角越大，小球加速度越大。
伽利略结论的修正推广（合理外推）：
如果斜面倾角增大到900，小球仍然保持匀加 速直线运动的性质，且所有物体下落时的加 速度都是一样的！
在科学研究中，懂 得忽略什么，有时 与懂得重视什么同 等重要。 ————伽利略
伽利略的勇气：
后人在用伽利略的器材重复他 的实验时发现:铜球沿斜面滚下,如 果斜面倾角超过5°就很难准确计 时。伽利略把他的结论外推至90°
亚里士多德的思考：
亚里士多德最早对“落体现象”进行了系统地研究与论述
研究方法： 现象观察： 直观结论：
亚里士多德
（前384—前322年）
二、逻辑的力量
16世纪，意大利的科学家伽利略用
的
方法巧妙地推翻了这种观点。并在比萨斜塔用实验证
明了这种观点
伽利略的 思考： 1、亚里士多德的逻辑悖论：
v1=8
v2=4
4<v12<8
v12>8
跨世纪两位伟人的对话
伽利略的 思考：
运用逻辑推理的方法，伽利略证明了亚里士多 德“重物比轻物下落得快”的结论是错误的； 他认为“有理由相信，重的物体与轻的物体应 该下落得同样快”
伽利略的 思考：
为了证明这个结论，据信伽利略做了大量的实 验，（比萨斜塔实验无可靠史实记载，他手稿 中的表述很可能是一种思想中的实验）结果发 现：落体运动中，下落运动与物体的具体特征 并无关系。无论木制球或铁制球，如果同时开 始下落，不考虑空气的阻滞或者推动，它们将 同时到达地面。即使是从塔顶下落，落地的差 异不会超过“两指”。也就是说，轻重物体的 自由下落速度是相同的
新人教版高中物理必修1第二章第六节伽利略对自由落体运动的研究课件
逻辑的力量
伽利略认为：
重物与轻物应
该下落得同样
v2=
快。
4
4<v12<8
v1=
8
伽利略用他的逻辑使v亚12里>8士多德的理
论陷入了困境
猜想与假说
伽利略遇到的困难之一： 没有描述运动所需的概念
困难解决： 伽利略首先建立了描述运动所需的基 本概念。诸如平均速度、瞬时速度以 及加速度等，就是伽利略首先建立起 来的。
过 了 自 己 的 智 力 ，
You made my d推广
如果完全排除空气的阻力，那么，所 有物体将下落得同样快。这时，落体 运动也就真正成为自由落体运动了。
在科学研究中，懂得忽略什么， 有时与懂得重视什么同等重要。
——伽利略
伽利略对运动的研究，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。
这些方法的核心是把实验和逻辑推理 （包括数学演算）和谐地结合起来， 从而发展了人类的科学思维方式和科 学研究方法。
x1 t12
x2 t22
常数
实验结论
小球沿斜面滚下的运动的确是 匀加速直线运动。
只要斜面的倾角一定，不同小 球的加速度都是相同的。 不断增大斜面的倾角，得知小 球的加速度随斜面倾角的增大 而变大。
合理外推
如果斜面的倾角增大到900，小球的运动就是 自由落体运动了，此时，小球仍然会保持匀加速 直线运动的性质，而且所有物体下落时的加速度 都是一样的！
困难解决： 用斜面来“冲淡”重力，以延长小 球运动的时间。
伽利略在做铜球沿斜面运动的实验
伽利略
实验验证
伽利略让铜球从斜面的不同位置由静止滚下，
在伽利略手稿中记录的一组实验数据如下：
2021-2022学年高一上学期物理(鲁科版2019必修1—自由落体运动习题含答案
第2章匀变速直线运动第5节自由落体运动必练基础题组一伽利略对自由落体的研究1.下列叙述不符合史实的是()A.古希腊哲学家亚里士多德认为物体越重,下落得越快B.伽利略发现亚里士多德的观点有自相矛盾的地方C.伽利略认为,如果没有空气阻力,重物与轻物应该下落得同样快D.伽利略用实验直接证实了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动2.意大利著名物理学家伽利略开科学实验之先河,奠定了现代物理学的基础。
图示是他做了上百次的铜球沿斜面运动的实验示意图。
关于该实验,下列说法中错误的是()A.它是伽利略研究自由落体运动的实验B.伽利略研究发现:斜面倾角一定,从不同高度开始滚动,小球的加速度各不相同C.伽利略设想,图中斜面的倾角越接近90°,小球沿斜面滚下的运动就越接近自由落体运动D.伽利略认为,若发现斜面上的小球都做匀加速直线运动,则自由落体运动也是匀加速直线运动题组二对自由落体运动的理解3.(多选)下列说法正确的是()A.初速度为零、竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动B.仅在重力作用下的运动叫作自由落体运动C.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫作自由落体运动D.当空气阻力可以忽略不计时,物体由静止开始下落的运动可视为自由落体运动4.(2020湖北宜昌部分示范高中教学协作体高一上期中联考)关于自由落体运动,下列说法正确的是()A.物体做竖直向下的运动就是自由落体运动B.加速度等于重力加速度的运动就是自由落体运动C.在自由落体运动过程中不同质量的物体加速度相同D.物体做自由落体运动的位移与时间成正比题组三自由落体运动的规律5.(多选)下图中可以表示物体做自由落体运动的是()6.(2020湖北高一期末)2020年1月12日,世界卫生组织正式将造成全球肺炎疫情的新型冠状病毒命名为“2019新型冠状病毒(2019-nCoV)。
此次疫情我国居民自觉居家隔离期间,一同学观察到房子对面有一棵大树,大树上的树叶从约10米高的树上落下,她记录下来树叶下落的时间请好友网上有奖竞猜,你觉得时间最接近下面的哪个()A.1.0 sB.1.2 sC.√2 sD.10 s用时为t,不计空气阻力,重力加速度为g,则7.质量为m的物体从高为h处自由下落,开始的ℎ3()A.物体落地所用的时间为√3tB.物体落地所用的时间为3tC.物体落地时的速度为√6gtD.物体落地时的速度为3gt8.(2020天津静海四校高一上联考)下列关于自由落体运动的叙述中,不正确的是()A.两个质量不等,高度不同但同时自由下落的物体,下落过程中任何时刻的速度、加速度一定相同B.两个质量不等,高度相同,先后自由下落的物体,通过任一高度处的速度、加速度一定相同C.做自由落体运动的物体,在第1 s内的位移数值上一定等于ℎ2D.做自由落体运动的物体位移都与下落时间成正比9.(2020北京大兴高一上期中)某跳伞运动员做低空跳伞表演。
2013届高三物理一轮复习精品课件：第二章 第5、6节 自由落体运动 伽利略对自由落体运动的研究(人教必修1)
2018版高中人教版物理必修一教师用书素材：第2章 5 自由落体运动 6 伽利略对自由落体运动的研. Word版含解
5 自由落体运动6 伽利略对自由落体运动的研究[先填空]1．自由落体运动(1)定义物体只在重力作用下从静止开始下落的运动．(2)运动性质初速度为0的匀加速直线运动．2．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相同．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)方向竖直向下．(3)大小在地球上不同的地点，g的大小一般是不同的．一般的计算中，可以取g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2.[再判断]1．物体仅在重力作用下的运动就是自由落体运动．(×)2．物体由静止释放，当空气阻力很小，可忽略不计时可以看做自由落体运动．(√)3．月球上的重力加速度也是9.8 m/s2.(×)4．在地球上不同地方的重力加速度大小略有不同．(√)[后思考]1．枯萎的叶子，由树枝上自由下落的运动是不是自由落体运动？【提示】不是，树叶在下落时虽然初速度为零，但由于它受到的空气阻力不能忽略，故不是做自由落体运动．2．自由落体加速度的方向能说成垂直地面向下吗？【提示】不能，由于地面不一定水平，垂直地面向下不一定是竖直向下．[合作探讨]探讨1：在空气中，将一张纸片和一石块从同一高度同时释放，哪个下落得快？若把这张纸片团紧成一团，再与石块从同一高度释放，情况会怎样？【提示】石块下落得快；纸团和石块几乎同时着地．探讨2：牛顿管实验：玻璃管中有羽毛、小软木片、小铁片等，玻璃管中抽成了真空，将物体聚于一端，再将玻璃管倒立，让所有物体同时下落．看到什么现象？说明什么问题？【提示】物体下落快慢相同．在没有空气阻力影响的情况下，所有物体下落快慢是相同的，与质量无关．[核心点击]1．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．实际上，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做自由落体运动．如在空气中自由下落的石块可看做自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看做自由落体运动．2．自由落体加速度(1)产生原因：由于处在地球上的物体受到重力作用而产生的，因此也称为重力加速度．(2)大小：与所处地球上的位置及距地面的高度有关．①在地球表面会随纬度的增加而增大，在赤道处最小，在两极最大，但差别很小．②在地面上的同一地点，随高度的增加而减小，但在一定的高度范围内，可认为重力加速度的大小不变．通常情况下取g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2.1．关于自由落体运动，下列说法错误的是()A．物体竖直向下的运动就是自由落体运动B．自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动C．只在重力作用下从静止开始下落的运动就是自由落体运动D．自由落体运动只有在没有空气的空间里才能发生，在有空气的空间里，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，物体从静止开始下落也可以看做是自由落体运动【解析】物体只在重力作用下，并且从静止开始下落的运动才是自由落体运动．实际下落中，空气阻力很小，可以忽略不计时，才可以看做是自由落体运动，C、D正确，A错误；自由落体运动的性质是初速度为零的匀加速直线运动，B正确．【答案】 A2．“自由落体”演示实验装置如图2-5-1所示，当牛顿管被抽成真空后，将其迅速倒置，管内轻重不同的物体从顶部下落到底端的过程中，下列说法正确的是()【导学号：57632039】图2-5-1A．时间相同，加速度相同B．时间相同，加速度不同C．时间不同，加速度相同D．时间不同，加速度不同【解析】轻重不同的物体在真空管中，不受阻力，做自由落体运动．所以加速度相同，都为g.高度相同，运动时间相同．故A正确，B、C、D错误．【答案】 A3．(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【解析】铁钉受到的空气阻力与其重力相比较小，可以忽略，而棉花受到的空气阻力与其重力相比较大，不能忽略，所以铁钉的下落加速度较大，而它们的重力加速度是相同的，故只有B、C正确．【答案】BC[合作探讨]探讨1：匀变速直线运动的基本规律对于自由落体运动是否适用？【提示】适用，自由落体运动是初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动，匀变速直线运动的基本规律都能适用．探讨2：月球表面没有空气，在月球表面附近自由下落的物体的运动规律是否与地球上的自由落体运动规律相似？【提示】相似．在月球表面附近自由下落的物体也是自由落体运动，它的运动规律与地球上的自由落体运动规律完全相同，但两者的重力加速度不同．[核心点击]1．几个重要公式自由落体运动是匀变速直线运动的特例，因此匀变速直线运动规律也适用于自由落体运动．只要将匀变速直线运动公式中的v 0换成0，a 换成g ，x 换成h ，匀变速直线运动公式就变为自由落体运动公式．⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧(1)v ＝v 0＋at(2)x ＝v 0t ＋12at2(3)v 2－v 2＝2ax (4)v ＝v t 2＝v 0＋v 2(5)x n－x n －1＝at2――→v 0＝0a →g x →h⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧(1)v ＝gt(2)h ＝12gt2(3)v 2＝2gh (4)v ＝v t 2＝v 2(5)h n－h n －1＝gt22．关于自由落体运动的几个比例关系式(1)第1T 末，第2T 末，第3T 末，…，第nT 末速度之比v 1∶v 2∶v 3∶…∶v n ＝1∶2∶3∶…∶n ；(2)前1T 内，前2T 内，前3T 内，…，前nT 内的位移之比h 1∶h 2∶h 3∶…∶h n ＝1∶4∶9∶…∶n 2；(3)第1T 内，第2T 内，第3T 内，…，第nT 内的位移之比h Ⅰ∶h Ⅱ∶h Ⅲ∶…∶h N ＝1∶3∶5∶…∶(2n －1)；(4)通过第1个h ，第2个h ，第3个h ，…第n 个h 所用时间之比： t 1∶t 2∶t 3∶…∶t n ＝1∶(2－1)∶(3－2)∶…∶(n －n －1)．4．(多选)关于自由落体运动，下列说法中正确的是( )【导学号：57632040】A ．它是v 0＝0、a ＝g 、方向竖直向下的匀加速直线运动B ．在开始连续的三个1 s 内通过的位移之比是1∶3∶5C ．在开始连续的三个1 s 末的速度大小之比是1∶2∶3D ．从开始运动下落4.9 m 、9.8 m 、14.7 m 所经历的时间之比为1∶2∶3 【解析】 由自由落体运动的性质和规律可知A 、B 、C 正确，D 错误． 【答案】 ABC5．物体自楼顶处自由下落(不计阻力)，落到地面的速度为v .在此过程中，物体从楼顶落到楼高一半处所经历的时间为( )【导学号：57632041】A.2v gB.v 2gC.2v 2gD ．(2－2)v 2g【解析】 设楼顶到地面的高度为h ，物体从楼顶落到楼高一半处的速度为v ′，则有：2gh ＝v 2,2g h 2＝v ′2，解得：v ′＝22v ，得：t ＝v ′g ＝2v 2g .故选C. 【答案】 C6．从离地面500 m 的空中自由落下一个小球，g 取10 m/s 2，求小球：【导学号：57632042】(1)经过多长时间落到地面；(2)自开始下落计时，在第1 s 内的位移和最后1 s 内的位移为多少； (3)下落时间为总时间的一半时的位移． 【解析】 (1)由h ＝12gt 2，得落地时间 t ＝2h g ＝2×50010 s ＝10 s.(2)第1 s 内的位移h 1＝12gt 21＝12×10×12 m ＝5 m 因为从开始运动起前9 s 内的位移为 h 9＝12gt 29＝12×10×92 m ＝405 m 所以最后1 s 内的位移为h ′1＝h －h 9＝500 m －405 m ＝95 m.(3)下落一半时间即t ′＝5 s ，其位移为h 5＝12gt ′2＝12×10×25 m ＝125 m. 【答案】 (1)10 s (2)5 m 95 m (3)125 m[合作探讨]利用打点计时器测量重力加速度时，选用密度较大的重锤，这样做的目的是什么？【提示】 重锤重而体积小，下落时所受空气阻力可以忽略，它的运动可以近似看做自由落体运动．[核心点击] 1．打点计时器法(1)按如图2-5-2所示连接好实验装置，让重锤做自由落体运动，与重锤相连的纸带上便会被打点计时器打出一系列点迹．图2-5-2(2)对纸带上计数点间的距离h 进行测量，利用h n －h n －1＝gT 2求出重力加速度的大小．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．图2-5-3(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v t 2＝v ＝xt ，求出物体在某两个时刻的速度，由g ＝v －v 0t ，可求出重力加速度g .3．滴水法图2-5-4如图2-5-4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，开启秒表开始计时，之后每落下一滴水依次数1、2、3……，当数到n时按下秒表停止计时，读出秒表时间t，则每一滴水滴下落的时间为T＝tn，由h＝12gT2得g＝2hT 2＝2n2ht 2.由于h＝12gT2，则h∝T 2，因此先画出h-T 2图象，利用图线的斜率来求重力加速度更准确．7．如图所示是用照相机对一小球做自由落体运动频闪拍摄的照片，符合实际的是()A B C D【解析】因频闪拍摄的频率是固定的，因此，小球做自由落体运动，越向下运动，相邻小球之间的距离越大，故D正确．【答案】 D8．(多选)在一次利用滴水法测重力加速度的实验中：让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里，调整水龙头，让前一滴水滴到盘子而听到声音时，后一滴恰好离开水龙头．从第1次听到水击盘声时开始数“1”并开始计时，数到“n”时听到水击盘声的总时间为T，用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差为h，即可算出重力加速度．则()【导学号：57632043】A．每一滴水从水龙头落到盘子的时间为T nB．每一滴水从水龙头落到盘子的时间为T n－1C．重力加速度的计算式为2n2h T 2D．重力加速度的计算式为2(n－1)2hT 2【解析】从第1次听到水击盘声开始计数为“1”，当数到“n”时，共经历了n－1个水滴下落的时间，故每一滴水从水龙头落到盘子的时间为t＝Tn－1，A错误，B正确；由h＝12gt 2，可得：g＝2(n－1)2hT 2，C错误，D正确．【答案】BD9．图2-5-5中甲、乙两图都是使用电磁打点计时器测量重力加速度g的装置示意图，已知该打点计时器的打点频率为50 Hz.甲乙丙图2-5-5(1)甲、乙两图相比较，哪个图所示的装置更合理？(2)丙图是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中打出的第一个点标为1，后面依次打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5、…，经测量，第15至第17点间的距离为11.70 cm，第1至第16点间距离为43.88 cm，则打下第16个点时，重物下落的速度大小为m/s，测出的重力加速度值为g＝m/s2.(要求保留三位有效数字)【解析】(1)甲图释放时更稳定，既能更有效地减小摩擦力；又能保证释放时初速度的大小为零，所以甲图更合理．(2)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以v 16＝x2T ＝2.93 m/s又根据2gH ＝v 216可得g ＝9.78 m/s 2.【答案】 (1)甲图 (2)2.93 9.78±0.02利用纸带求重力加速度的三种方法1．逐差法：依据相等时间间隔内的位移差为定值，即Δx ＝gT 2，则g ＝Δx T 2. 2．平均值法：依据位移公式x ＝12gt 2，得g ＝2xt 2，并多次测量x 、t ，求多个g 值，再取平均值．3．图象法：用v n ＝x n ＋1＋x n2T ，求各打点时刻的瞬时速度，画出v -t 图象，由图象斜率求g 值．[先填空] 1．问题发现亚里士多德观点：重物下落得快，轻物下落得慢．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：重物与轻物下落得一样快． 2．猜想与假说伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的加速运动，并指出这种运动的速度应该是均匀变化的假说．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 的平方成正比，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°时的情况——小球自由下落，认为小球仍会做匀加速运动，从而得到了落体运动的规律．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．[再判断]1．亚里士多德的观点是：重物、轻物下落得一样快．(×)2．伽利略通过实验证明了，只要斜面的倾角一定，小球自由滚下的加速度是相同的．(√)3．伽利略科学思想方法的核心是做实验．(×)[后思考]在研究自由落体运动时，伽利略进行了猜想，亚里士多德进行了猜测，两种研究方法有何不同？【提示】伽利略的科学猜想是根据所观察、发现的事实，把客观事实与原有的知识结合起来，科学猜想不能直接当做结论使用，只有经过实验验证，才能作为结论使用．10．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，这就是()A．对自然现象进行总结归纳的方法B．用科学实验进行探究的方法C．对自然现象进行总结归纳，并用实验进行验证的方法D．抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法【解析】伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比；由于当时用滴水法计算，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所用时间长的多，所以容易测量．伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推．所以伽利略用来抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法．故选D.【答案】 D11．伽利略在对自由落体运动的研究过程中，开创了如图2-5-6所示的一套科学研究方法，其中方框2和4中的方法分别是()观察现象→2→逻辑推理→4→修正推广→……图2-5-6A．实验检验，数学推理B．数学推理，实验检验C．提出假设，实验检验D．实验检验，合理外推【解析】这是依据思维程序排序的问题，这一套科学研究方法，要符合逻辑顺序，即通过观察现象，提出假设，根据假设进行逻辑推理，然后对自己的逻辑推理进行实验验证，紧接着要对实验结论进行修正推广．故A、B、D错误，C正确．【答案】 C。
高中物理 第二章 第6节 伽利略对自由落体运动的研究教学设计 新人教版必修1-新人教版高一必修1物理
6．伽利略对自由落体运动的研究教材分析本节内容是让学生了解并学习伽利略研究自由落体运动的科学思维方法和巧妙的实验构思。
教材编写得脉络清楚，逻辑推理严谨、文字表述生动和通俗易懂，因此，适合于学生自主学习。
学生除阅读教材外，还可阅读一些课外参考书，从网上查阅一些资料，通过自己独立的思考，归纳、总结并提出自己的看法、体会等。
学情分析学生通过本章内容的学习，已经掌握了匀变速直线运动的知识，也掌握了自由落体运动的规律及其特点。
本节学习的重点不在知识，而是了解伽利略研究自由落体运动的方法，为探究和学习其它知识做准备。
设计思路本节课的主要任务是让学生了解伽利略研究自由落体运动的方法，采用交流、讨论的方法教学。
设学生设想自己处在伽利略的地位会怎样思考，在讨论伽利略的思想时是把它们放到当时的社会大背景中去考虑。
伽利略是如何发现问题、克服一个又一个困难的？可做些点拨，如伽利略研究自由落体运动的几个重要的步骤是：通过理想实验的方法揭露了重物下落快的错误→从“自由落体运动应该是简单的〞认识出发，猜想v ∝x和v∝t两种可能性，但经过推理判定v∝x不正确→从逻辑推理得出检验v∝t即是检验x∝t2→巧妙设计斜面实验检验x∝t2。
教材“STS〞栏目的短文：从伽利略看科学与社会，可让学生自己阅读。
如果条件允许，也可在学生阅读一些资料的基础上组织课外的交流、讨论，小组或大班讨论的形式均可。
三维目标知识与技能1．了解落体运动研究的史实，了解逻辑推理的特色；2．理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性。
过程与方法1．让学生初步体会抽象思维、提出假说、科学实验是进行科学研究的重要思路和方法；2．通过史实了解伽利略研究自由落体规律的过程，体会其推理方法的奥妙，同时了解猜想的必要性，感受探究规律的几个必要过程和科学方法的重要性，了解体会一些科学的方法。
情感态度与价值观1．渗透研究自然规律的科学方法；2．通过了解史实能培养同学们的意志和科学的方法观，避免盲目和急功近利思想，提高自己的认识观；3．经历伽利略对自由落体运动的研究过程，体验数学在研究物理问题中的重要性。
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一、自由落体运动(见课本第43页) 1.定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。 2.特点: (1)运动特点:初速度等于零的匀加速直线运动。 (2)受力特点:只受重力作用。 二、自由落体加速度(见课本第44页) 1.定义:在同一地点,一切物体自由下落的加速度都相同,这个加速 度叫自由落体加速度,也叫重力加速度,符号为g。 2.方向:自由落体加速度的方向总是竖直向下。 3.大小:地球上越靠近赤道的地方重力加速度越小,越靠近两极的地 方重力加速度越大。一般的计算中,g取9.8 m/s2或 10 m/s2。
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4.自由落体加速度——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的。
(2)大小:与地球上的位置及距地面的高度有关。
与纬度 的关系
与高度 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
错误,D正确。
答案:BD
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变式训练1 (多选)下列关于自由落体运动的说法,正确的是
() A.在真空条件下,石头将比纸片先落地 B.自由落体运动是初速度为0、加速度大小为g、方向竖直向下
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对自由落体运动的理解 如图所示,一个小金属球从离地h高处由静止释放,小球下落一 段时间落地。试结合上述现象讨论: (1)小球的运动性质是什么? (2)怎样确定小球的落地时间及速度?
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速度公式
平均速度公式
位移公式 速度—位移关系 推论
匀变速直线运 动的一般规律
v=v0+at
v
=
v0
+ 2
v
=
vt
2
x=v0t+12at2
v2-v02=2ax
Δx=aT2
自由落体运 动的规律
v=gt
v
v
=
2
=
vt
2
x=12gt2
v2=2gx
Δx=gT2
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三、自由落体运动规律(见课本第44页) 1.自由落体运动的实质:初速度v0=0、加速度a=g的匀加速直线运 动。 2.基本公式:(1)速度公式v=gt。 (2)位移公式h=___12_g_t2__。 (3)位移速度关系式v2=2gh。
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四、伽利略对自由落体运动的研究过程(见课本第46、47、48页)
=1∶( 2-1)∶( 3 − 2)∶…∶( ������ − ������-1)。
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【例题1】 (多选)下列关于自由落体运动的说法正确的是( ) 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作自由落体运 动
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某人估测一竖直枯井深度,从井口静止释放一石头并开始计时, 经2 s听到石头落地声,由此可知井深约为(不计声音传播时间,重力 加速度g取10 m/s2)( )
A.10 m B.20 m C.30 m D.40 m 解析:h=12gt2=12×10×22 m=20 m,由此可知井深约为 20 m。 答案:B
(2)自由落体运动的几个比例关系
①第1t末、第2t末、第3t末……第nt末速度之比为 v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n。 ②1t内、2t内、3t内……nt内位移之比为 x1∶x2∶x3∶…∶xn=1∶22∶32∶…∶n2。 ③第1t内、第2t内、第3t内……第nt内位移之比为 xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xN=1∶3∶5∶…∶(2n-1)。 ④通过位移 x、3x……nx 所需的时间之比为 t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶ 2 ∶ 3∶…∶ ������。 ⑤通过连续相等位移所用时间之比为 tⅠ∶tⅡ∶tⅢ∶…∶tN
的匀加速直线运动
C.离地20 m的高度,物体在赤道落下所用的时间比在北极落下所 用的时间长
D.随着高度的增加,重力加速度大小不变
解析:在真空条件下,石头与纸片都做自由落体运动,它们下落的
5 自由落体运动 6 伽利略对自由落体运动 的研究
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情景导入
思维导图
落体运动随处可见:从空中释放的 小球会落向地面,熟透了的苹果要 掉到地上,雨滴从天空中掉落下 来……我们会看到,不同的物体下 落得不一样快。早在两千多年前, 古希腊的哲学家亚里士多德就已经
认识到这一现象,并认为物体下落 的快慢是由它们的重力决定的。
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1.物体做自由落体运动的条件 (1)初速度为零。 (2)除重力之外不受其他力的作用。 2.自由落体运动是一种理想化的运动模型,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,当空气阻力 比重力小得多,可以忽略时,物体的下落可以当作自由落体运动来 处理。 3.自由落体运动的实质:自由落体运动的实质是初速度为零、加 速度a=g的匀加速直线运动,它是匀变速直线运动的一个特例。
C.从静止开始下落的小钢球,因受空气阻力作用,不能看成自由落 体运动
D.从静止开始下落的小钢球,所受空气阻力对其运动的影响很小,
可以忽略,可以看成自由落体运动
解析:物体做自由落体运动的条件是(1)初速度为零;(2)除重力之
外不受其他力的作用,所以A错误,B正确;在实际中,物体下落时,当
空气阻力远小于重力时,物体的下落才能看作自由落体运动,所以C
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,除地球的两极处,其他地方的重力加速度的方 向并不指向地心。
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5.自由落体运动的规律 (1)自由落体运动的几个基本公式:自由落体运动是匀变速直线运 动的特例,其规律如下表所示: