对自由落体运动的研究

落地 。
伽利略的科学方法
• 对现象一般观察—提出猜想—运用逻辑 推理—实验对推理验证－对猜想进行修 证（补充）—推广应用. • 伽利略的科学思想方法的核心是把实验 和逻辑推理（包括数学推理）和谐地结 合起来，从而有力地推进了人类科学认 识的发展. • 现代技术对自由落体的研究
【自由落体运动】
1.实验:
方法三：可利用速度公式 v＝gt 求得．利用平 均速度求某一点的瞬时速度，并已知自由下落 v 的物体经过这一点的时间， 则由 g＝ t 解得， 当 然亦可找多个点，多次求瞬时速度，多次求 g 值，再求平均值． 方法四：利用多次求得的瞬时速度，画出 v－t 图象，根据图象的斜率求得 g.
十 大 最 美 丽 物 理 实 验
1－1：下列各运动中属于自由落体运动的 是( CD ) A．在沿水平方向飞行着的飞机上释放一个 物体 B．纸片由静止释放，在空气中下落 C．小铁球由静止下落，空气阻力忽略不计 D．水龙头上滴落的水滴的下落过程，可近 似看做自由落体运动
1－2：甲物体的重力比乙物体的重力大5倍，甲 从H高处自由落下，乙从2H高处同时自由落下， 以下几种说法中正确的是(物体均未落地)( BC )
• A．两物体下落过程中，同一时刻甲的 速度比乙的大 • B．下落1 s末，它们的速度相等 • C．各自下落1 m，它们的速度相等 • D．下落过程中甲的加速度比乙的大
自由落体运动规律的应用
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滴与 第2滴分别位于高1 m的窗户的上、下沿，如 右图所示，问：(g＝10 m/s2) (1)此屋檐离地面多少米？ (2)滴水的时间间隔是多少？
德国著名物理学家玻恩说:"我荣获
1954年的诺贝尔奖,与其说是因为我所发 表的著作里包括了一个自然现象的发现, 倒不如说是因为那里面包括一个关于自然 现象的新思想方法基础的发现。" 伽利略已死去三百多年,他所发现的 自由落体规律在物理学知识的长河中所占 比例愈来愈小,但他研究问题所创造的一套 科学方法,却不断为后人所继承、发扬,创 造了比自由落体规律高出千百倍的财富。
(1)钱毛管实验
(2)真空实验室中拍摄的频 (3)宇航员在月球上的落 闪照片 体实验
思考：物体在运动的过程中受力情况如何呢？ 物体是被如何释放的呢？ 由静止开始下落 的 我们把 物体只受重力作用 下， 运动叫做自由落体运动。
s ΔS
1.05 1.05 1.05 1.14 1.10 13.09 1.09 14.18 1.04 15.22 1.09 16.31 1.14 17.45 1.07 18.52 8.75 9.80 10.85 11.99
第一章 运动的描述
第7节 对自由落体运动的研究
黑格尔:他是历史上最多才、最渊博的科学天 才之一,他是一个在历史上无与伦比的人……
马克思、恩格斯: 古希腊著名的思想家和哲学家 在西方被称为"最博学的人" 古代最伟大的思想家
亚里士多德
名言:"吾爱吾师,吾更爱真理"
一 绵中自由下落一个物体，它经过一幢三层 建筑物的每一层时都用了 0.5 s 的时间．已知最 上一层的高度 h1＝3.75 m， 求其余两层的高度(g ＝10 m/s2)．
【解析】 设经过每层的时间为 t，如右图所示 h2－h1＝gt2 ① 则 h3－h1＝2gt2 ② 由①②得 h2＝6.25 m h3＝8.75 m
一、定义：
物体 只在重力作用下 从 静止 开始下落的运动 二、特点： 三、性质： V0=0 只受重力
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 四、加速度： g （重力加速度）
方向:
竖直向下
.
纬度越高 g 值越大
大小: g =9.8m/s2或g =10m/s2
五、速度和位移公式
匀变速直线运动
自由落体运动
四 实 验 验 证
•实验器材、过程 •实验结论: • • 小球做匀加速运动 ①_____________________ ②___________________________ 同斜面,质量不同,加速度相同
怎么样由斜面实验结果说明落体运动 也符合这个规律呢？
当斜面倾角增大到90°，小球就开始 做自由落体运动
• 重的物体往往比轻的物体先落地
这个观点 正确吗？
亚里士多德: 物体下落的快慢由它们的重量决定。
思考:亚里士多德为什么会有错误的认识呢?
为什么这个错误被延续了两千多年?
研究方法:观察——思考(直觉)
假设:重的物体下落得快
v2=4 v1=8
4<v12<8
v12＞8
二 逻 辑 论证了亚里士多德的错误观 的 点:"重物比轻物下落得快" 力 量 正确结论:重物与轻
合 理 外 • 质量不同小球同一斜面下落,加速度相 推同
• 增大斜面倾角,加速度变大 • 倾角很大,接近落体运动 →
•倾角90 ,就是自由落体运动！
0
为了纪念伽利略的伟 大贡献,1993年4月8日,来 自世界各地的科学家把木 球、铝球、塑料球等不同 材料制成的小球从比萨斜 塔上44 m高处同时静止释 放,用精密电子仪器和摄像 机记录,结果发现所有小球
测定重力加速度
在研究物体仅在重力作用下 运动的实验中，打点计时器 所用电源的频率为 50 Hz，实验中得到一条点迹 清晰的纸带，把一个点记作 O，另选连续的 4 个 点 A、B、C、D 作为测量点，每两个测量点之间 有 4 个实际打出的点，如右图所示，图中所标数 据是各测量点到 O 点的距离(单位： mm)， 那么物 体做什么运动？加速度为多少？
伽利略比他的前人更伟 大,就在于他首先采用了 以实验检验猜想和假设 的科学方法。在他之前, 学者们总是通过思辨性 的论战来决定谁是谁非。
四 实 验 验 证
•困难一:速度无法直 接测量 • 突破——间接验证 若v0＝0,且
v0 0
t1 x1
vt
t1 3x2 x1
必有
xt
t1 5x3 x1
2
伽利略的实验设计——"冲淡重力"
答案：T＝0.2 s，h＝3.2 m.
2－1：从某电塔塔顶附近的平台处释放一个小球， 不计空气阻力和风的作用，小球自由下落．若小球 在落地前的最后2 s内的位移是80 m，则该平台距地 面的高度是_______m；该小球落地时的瞬时速度大 小是________m/s.(g取 10m/s2) 【答案】 125 50
三 猜 想 与 假 说
自然界是简单的,自然界的规律也 是简单的。 随时间均匀变?
物体下落速度 随位移均匀变? 是均匀变化的
——伽利略
爱因斯坦有一句很著名的话: “提出一个问题往往比解决一 个问题更重要,因为解决一个 问题有时仅仅是一个数学上 或实验上的技巧,而提出新的 问题、新的可能性,从新的角 度去看旧的问题,却需要创造 性的想像力,而且标志着科学 上真正进步。 "
g V=V0+at
X=V0t+
1 2 g at 2
V= gt
h=
1 2
gt
2
对自由落体运动概念的理解
(2010年徐汇区期末测试)关于自由落体运动， 以下说法正确的是( BCD) A．物体竖直向下的运动一定是自由落体运动 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．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 D．当空气阻力的作用比较小，可以忽略不计 时，物体自由下落可视为自由落体运动
【解析】 因为打点周期 T′＝0.02 s，所以各 测量点之间的时间间隔为 T＝5×T′＝0.1 s. 由纸带数据得 xOA＝49 mm，xAB＝147 mm，xBC ＝245 mm，xCD＝343 mm，即 xAB－xOA＝xBC －xAB＝xCD－xBC＝98 mm，物体做匀变速直线 98×10－3 Δx 2 运动，其加速度 g＝ 2 ＝ m/s ＝9.8 －2 T 10 m/s .
2
测定重力加速度的方法很多． 方法一： 利用相邻的、 相等的时间间隔的位移差相等， Δx 2 且为一定值，即 Δx＝gT ，则 g＝ 2 . T 1 2 方法二：可由位移公式 x＝ gt 求得．利用刻度尺量 2 出从初始位置到某点的位移， 若已知发生这段位移的 2x 时间，则 g＝ 2 .可以找多个点，多次求 g 值，再求平 t 均值．
1．下图所示的各图象中能正确反映自由落 体运动过程的是(设向上为正方向)( )
【答案】
C
2．甲物体的质量是乙物体质量的3倍，它们在同一 高度同时自由下落，则下列说法中正确的是( CD ) A．甲比乙先着地 B．甲比乙的加速度大 C．甲与乙同时着地 D．甲与乙速度一样大 3．做自由落体运动的小铁球，第6个0.6 s经过的 位移是第1个0.6 s经过的位移的倍数为( C ) A．6 B．9 C．11 D．36
【答案】
6.25 m 8.75 m(自上而下)
5．从静止于160 m高空的气球上自由落下一物体， 此物体下落2 s后张开降落伞匀速下落，问物体共经 历多长时间落到地面？(g取10 m/s2)
【解析】 前 2 s 内物体做自由落体运动，这段 时间内的位移 h1 和末速度 v1 分别为 1 2 1 h1＝ gt1＝ ×10 m/s2×(2 s)2＝20 m， 2 2 v1＝gt1＝10 m/s2×2 s＝20 m/s. 以后做匀速直线运动，由 h＝vt 知，所用时间 为 h2 140 t2＝ ＝ s＝7 s， v1 20 所用总时间为 t＝t1＋t2＝2 s＋7 s＝9 s.
伽利略运用逻辑推理的方法
物下落得同样快!
世界著名的比 萨斜塔实验证明
物体下落快慢 与轻重无关
研究方法
观察——逻辑推理 ——实验(对比实验)
伽 利 略