高一物理必修1《伽利略对自由落体运动的研究》总教学ppt

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12.一条铁链AB长0.49 m,将A端悬于天花板使它自由下垂,然 后让它自由下落,求整个铁链通过悬点下方2.45 m处小孔 O时需要的时间是多少?
答案:7.5×10-2 s
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解析:据图2-5､6-5可知,铁链通 过O点需要的时间,应该是铁链 下落距离h2所用时间和下落距 离h1所用时间之差. 解法1:以B端为研究对象,当B 端到达O点时,所需的时间为t1, 其位移为h1,当A端到达O点时, B端自由下落的位移为h2=2.45 m, 所需的时间为t2,由图可知
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解析:因为 a g v , g恒定,故Δv∝t,图线过原点,又因取 t
向上为正方向,而Δv与g方向相同,竖直向下,所以是D图. 答案:D
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8.滴水法测重力加速度的过程是这样的: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水恰好离开水龙头,测出n次听到 水击盘子的总时间为t,用刻度尺量出水龙头到盘子的高度 差,即可算出重力加速度,设人耳能区别两次声音的间隔为 0.1 s,声速为340 m/s,则( )
A.不变
B.增加
C.减小
D.无法确定
答案:C
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解析:由v2=2gh可知,第二次下落的高度比第一次大,那么,上
面的小球在下面小球着地时的速度比第一次大;再由
x
v0t
1 2
gt
2
得到:由于两小球之间的绳长不变,即x相
同,g为常数,则初速度越大,时间越短,因此第二次两小球落
地的时间差较小.
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7.在竖直上抛运动中,如果取向上方向为正方向,则物体速度的 改变量Δv随时间t的变化关系图线是图2-5､6-3中的( )
1.关于自由落体运动,下列说法正确的是( ) A.物体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,不同质量的物体运动规律相同 D.物体做自由落体运动位移与时间成反比 答案:C
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解析:物体做自由落体运动必须具备两个条件:一是只受重力 作用或空气阻力可忽略不计,二是物体必须由静止开始下 落,故A､B错误;自由落体运动与物体的质量无关,故C正确;
解法1:由自由落体运动规律可知,
第二滴水的位移
h2
1 2
g(3T )2.
第三滴水的位移
h3
1 2
g(2T )2.
由题意知h2-h3=1 m.
解以上三式可得T=0.2 s.
则屋檐高度 h 1 g(4T )2 3.2m.
2
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解法2:比例法 对于自由落体运动,由于在相邻相等时间内的位移之比为
1∶3∶5∶7∶…所以可设相邻两水滴之间的间距从上到下 依次为x､3x､5x､7x… 由题意可知,窗高为5x,则5x=1 m,所以x=0.2 m. 故屋檐高h=x+3x+5x+7x=16x=3.2 m.
A.水龙头距人耳的距离至少34 m B.水龙头距盘子的距离至少34 m C.重力加速度的计算式为2hn2/t2 D.重力加速度的计算式为2h(n-1)2/t2
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答案:D
解析 : 人耳能区别两次滴水声,至少需要两滴水下落时间
间隔为t 0.1 s,故水龙头到盘子的距离h至少应为:
h 1 gt2 1 10 0.12m 0.05 m 34 m,
A.5 m
B.11.25 m
C.20 m
D.31.25 m
解析
:
h1
1 2
gt 2
1 2
10 12m
5
m.
故h 2
2h1
10
m.h 2
1 2
gt
2 0
1 2
gt0
12
, t0
1.5
s.
所以物体下落的高度h
1 2
gt
2 0
1 2
10 1.52m
11.25
m.
答案: B
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4.自由下落的物体,自起点开始依次下落三段相等位移所用时
间的比是( )
A.1∶3∶5
B.1∶4∶9
C.1∶ 2∶ 3
D.1∶( 2 1∶) ( 3 2)
解析 : 设三段相等的位移均为H,所用时间分别为t1､t2和t3,
由h
1 2
gt 2得t1
2H g t2
2g2H g
2H
2H
( 2 1) g
g t3
2g3H g
2g2H ( 3 g
2)
2H g
滴水时间间隔为T,则有 x 1 gT 2. 2
所以 T 2x 0.2s.
g
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解法3:平均速度法
雨滴经过窗户过程的平均速度为
r v
s
,s
1m.
T
它即为雨滴在2.5T时的瞬时速度v=g×2.5T.
由 v v 并联立以上两式得 1 25T
则屋檐高
1
T
h 2 g(4T )2 3.2m.
,所以T=0.2 s.
解析:自由落体运动是初速度为零､加速度为g的匀加速直线 运动.所以开始时速度为零,加速度为g,故A错､B对.下落过程 中,速度增大,加速度不变,仍为g,故C错､D对.
答案: BD
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4.牛顿管实验中,有空气的和抽掉空气的两根管中的钱币和羽 毛下落情况不同,这个实验说明了什么道理( )
A.真空中的羽毛比有空气管中的羽毛受到的重力大 B.羽毛比钱币下落慢的原因是由于羽毛受到空气阻力作用,
物体做自由落体运动的位移 h 1 gt2 , h t 2 , 故D错误. 2
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2.伽利略在研究自由落体运动时,设计了如图2-5､6-1所示的 斜面实验.下列哪些方法是他在这个实验中采用过的( )
A.用秒表计时 B.用打点计时器打出纸带进行数据分析 C.改变斜面倾角,比较各种倾角得到的x/t2的比值的大小 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
(1)此屋檐离地多高? (2)滴水的时间间隔是多少? 答案:(1)3.2 m (2)0.2 s
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解析:如题图所示,如果将这5 滴水的运动等效为一滴水的运动,并 且将这一滴水运动的全过程分成时间相等的4段,设时间间隔为T, 则这一滴水在0时刻､T末､2T末､3T末､4T末所处的位置,分别对
应图示第5､4､3､2､1滴水所处的位置,据此可作出解答.
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(2)速度均匀变化的猜想与假设 对于速度的均匀变化,他考虑了两种可能:一种是速度的变化
对时间来说是均匀的,即经过相等的时间,速度的变化相等; 另一种是速度的变化对位移来说是均匀的,即经过相等的 位移,速度的变化相等.伽利略假设第一种方式最简单,并把 这种运动叫做匀变速运动.
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3.伽利略的实验与推理 (1)实验验证:伽利略让铜球在近似光滑的斜面上滚下进行实
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5.一小球从距地面h高处自由落下,则下落h/4时的速度是落地 速度的( )
A.1/2
B.1/3
C.1/4
D.1/5
解析 : 设落地速度为v,有v2 2gh, v2 2g h ,所以v 1 v.
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答案: A
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一､选择题 1.关于重力加速度,下列说法正确的是( ) A.重力加速度表示自由下落的物体运动速度变化的大小 B.重力加速度表示自由下落的物体运动速度的快慢 C.重力加速度表示自由下落的物体运动速度变化的快慢 D.轻重物体的重力加速度不同
2
二､自由落体加速度 1.定义:物体自由下落时的加速度,也叫重力加速度. 2.方向:竖直向下. 3.大小:随纬度的增加而增大,一般计算中,g=9.8 m/s2,有时也
可以取g=10 m/s2.
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三､自由落体运动的运动规律
1.位移公式: h 1 gt2. 2.速度公式:v=gt. 2
3.位移—速度关系式:v2=2gh.
即 h h
16 ,也就是 25
1 2
g(t 1)2 1 gt2
16 ,由此得 (t 25
1)2 t2
16 , 25
2
所以 t 1 4 ,解得t 5 s.因此h 1 gt2 1 9.8 52m 122.5 m.
t5
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11.屋檐每隔一定时间滴下一滴水,当第5滴正欲滴下时,第1滴 刚好落到地面,而第3滴和第2滴分别位于高1 m的窗子的上 ､下沿,如图2-5､6-4所示,问:
所以有t∶1 t2∶t3
1∶(
2 1∶) (
3
2 ).
答案: D
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5.一个做自由落体运动的物体,下落速度v随时间t变化的图象 如图2-5､6-2所示,正确的是( )
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答案:D 解析:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,其v-t图 象应是过原点的倾斜的直线.
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6.某同学在一根不计质量且不可伸长的细绳两端各拴一个可 视为质点的小球,然后拿住绳子一端的小球让绳竖直静止 在三楼的阳台上,由静止释放小球,两小球落地的时间差为T, 如果该同学用同样的方法从该楼四楼的阳台上放手,让两 小球自由下落,那么两个小球落地的时间差将(空气阻力不 计)( )
钱币不受空气阻力 C.羽毛比钱币下落慢的原因是因为羽毛受到的空气阻力和羽
毛的重力相比较大,影响了羽毛的下落 D.所有物体如果不受空气阻力,只在重力作用下,在同一地方
由静止释放,下落的快慢均一样
答案:CD
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解析:在空气中下落的钱币也受阻力只不过远小于重力,对物 体下落影响较小,故B错､C对.物体不论在真空中还是在空 气中都受到重力作用,故A错.真空中物体只受重力作用,同 一地方重力加速度相同,初速度相同,所以运动规律相同,故 D正确.
A.猜想—问题—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论 B.问题—猜想—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论 C.问题—猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论 D.猜想—问题—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论
答案:C
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解析:伽利略的科学探究之路给出科学研究过程的基本要素 如下:对现象的观察→提出假设→逻辑推理→实验检验→ 对假说进行修正和推广,故C正确.
x 验,验证 t 2 等于恒量,同时说明了物体在光滑斜面上的
运动是匀变速直线运动. (2)将斜面倾角外推到90°,此时物体做自由落体运动,从而说
明自由落体运动是匀变速直线运动. 4.伽利略的科学方法的基本要素和程序 对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑进行推理→通过实
验验证→对假说进行修正和推广.
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一､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.物体做自由落体运动的条件 (1)只受重力作用; (2)初速度等于零; 3.运动性质:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动. 4.空气中下落:如果空气阻力的作用比较小 ,可以忽略,物体的
下落也可以近似看作是做自由落体运动.
2
2
故A､B错.n次响声间隔时间对应着n 1个水滴下落的时间,
所以一滴水下落时间t0
n
t .由h 1
1 2
gt 02得g
2h(n 1)2 t2
,
故D正确.
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9.在学习物理知识的同时,还应当十分注意学习物理学研究问 题的思想和方法,从一定意义上说,后一点甚至更重要.伟大 的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重 大的启蒙作用,至今仍然具有重要意义.请你回顾伽利略探 究物体下落规律的过程,判定下列哪个过程是伽利略的探 究过程( )
解析:重力加速度表示物体速度变化快慢,同一地点,所有物体 的重力加速度都相同,与物体的质量无关,故只有选项C正确.
答全程的一半和全程所用的时间之 比为( )
A.1∶2 B.2∶1 C. 2∶2 D. 2∶1
答案: C
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3.一个物体从某一高度做自由落体运动,已知它第一秒内的位 移为它最后一秒内位移的一半,g取10 m/s2,则它开始下落 时距地面的高度为( )
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二､非选择题
10.一个物体从塔顶上下落,在到达地面前最后1 s内的位移是
整个位移的9/25,求塔高.(g取9.8 m/s2)
解析 : 整个位移h 1 gt2,物体下落t 1s内的位移
2
h 1 g t 12 .由于物体下落最后1 s内的位移是整个
2
位移的9 / 25,所以t 1 s内的位移是整个位移的16 / 25,
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四､伽利略对自由落体运动的研究 1.伽利略的巧妙推理 伽利略通过“落体归谬”推翻了亚里士多德的“重的物体比
轻的物体下落快”的说法. 2.伽利略的猜想与假设 (1)运动性质的猜想与假设 伽利略认为,自由落体是一种最简单的变速运动.他设想,最简
单的变速运动的速度应是均匀变化的.由此,他提出了自由 落体运动是匀变速直线运动的假说.
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答案:CD 解析:由伽利略对自由落体的研究知识可知,C､D正确;当时还
没有像秒表和打点计时器这样的计时工具,只能靠滴水计 时来测量时间,故A､B均不正确.
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3.关于自由落体运动,下列说法中正确的是( ) A.开始下落时,速度､加速度均为零 B.开始下落时,速度为零,加速度为g C.下落过程中,速度､加速度都在增大 D.下落过程中,速度增大,加速度不变