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高中物理:自由落体运动、伽利略对自由落体运动的研究

高中物理 2021-02-19 17:25:19

自由落体运动教案

知识点1:自由落体运动及自由落体加速度

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g9.8 m/s2g10 m/s2.


【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g9.8 m/s2g10 m/s2.


知识点2:自由落体运动的规律

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v0换成0,a换成gx换成h,匀变速直线运动公式就变为自由落体运动公式.



2.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v1v2v3∶…∶vn1∶2∶3∶…∶n

(2)前1T内,前2T内,前3T内,…,前nT内的位移之比h1h2h3∶…∶hn1∶4∶9∶…∶n2

(3)第1T内,第2T内,第3T内,…,第nT内的位移之比hhh∶…∶hN1∶3∶5∶…∶(2n1);

(4)通过第1个h,第2个h,第3个h…第nh所用时间之比:


知识点3:重力加速度的三种测量方法

1.打点计时器法

(1)按如下图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.

(2)对纸带上计数点间的距离h进行测量,利用hnhn1gT 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.


3.滴水法

如上图所示,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

因此先画出hT 2图象,利用图线的斜率来求重力加速度更准确.


知识点4:伽利略对自由落体运动的研究

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xt 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xt 2是否成立.

(4)改变小球的质量,判断xt 2是否成立.

(5)将斜面倾角外推到θ90°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:

自由落体运动教案 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.


▍ 编辑:Wulibang(ID:2820092099)

▍ 来源:综合网络

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