沪科版高中物理必修一第2章--2.1+2

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【答案】 5 m 95 m
1.利用自由落体运动测重力加速度
物体做自由落体运动的位移与时间的关系为h=
1 2
gt2,
可见,只要测出做自由落体运动的物体在某段时间内的位
移,就可由g=2th2 求出该地的重力加速度.
2.用打点计时器(或频闪摄影法)测重力加速度 (1)方法:让重物自由下落,通过打点计时器获取打点 纸带(或频闪照片). (2)数据处理 以打点计时器研究自由落体运动为例,对实验得到如 图2-1-4所示的纸带进行研究.
●教学流程设计
演示结束
课标解读
1.知道影响物体下落快慢 的因素,并了解伽利略探 究自由落体运动的历史. 2.理解伽利略对自由落体 运动的探究过程和自由落 体运动的规律. 3.领会伽利略的科学思维 方法.
重点难点
1.伽利略研究落体运动的 方法和自由落体运动的特 点.(重点) 2.自由落体运 动的规律和应用.(重点) 3.重力加速度的测量.(重 点) 4.伽利略研究落体运动的 方法和自由落体运动的规 律以及应用.(难点) 5.重力加速度的测定.(难 点)
3.运动规律 (1)速度公式:vt=gt; (2)位移公式:h=gt2/2; (3)速度与位移的关系式:v2t =2gh; 在应用自由落体运动的规律解题时,通常选取竖直向 下的方向为正方向.
图2-1-2 4.由v-t图像求位移 (1)匀速直线运动的v-t图像如图2-1-2所示,t0时间内 位移s=v0t0, 即为图中阴影部分的面积.
①速度公式:vt= gt . ②位移公式:h= gt2/2 _.
③速度与位移的关系式:v2t = 2gh .
2.思考判断 (1)自由落体运动加速度的大小与物体质量有关.(×) (2)重力加速度的方向竖直向下.(√) (3)在地球上不同的地方,g的大小不同,但方向都是竖 直向下的.(√)
3.探究交流 试分析《课本》关于重力加速度的图表,谈一谈你对 重力加速度大小的初步认识. 【提示】 在地球上的不同地方,重力加速度g的大小 不同,且纬度越高重力加速度越大,赤道上重力加速度最 小,但各地的重力加速度都接近9.8 m/s2,因此一般计算中g 取9.8 m/s2或10 m/s2.
【答案】 C
1.伽利略在研究落体运动时,由于在短时间内物体下 落的路程会很大,难于测量,为了“减慢”这个过程,伽 利略设计了斜面滚球实验,研究从斜面上的光滑小槽内往 下滚的青铜小球的位移与时间的关系,进一步证明他对落 体运动中速度与时间关系的猜测:v∝t.如果设这个比例系 数是a,请同学们据此推导落体运动的位移和时间的关系 式.
①运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速直线 运动符合s∝t2.
②运用斜面实验测出小球沿光滑斜面向下Biblioteka 运动符合s ∝t2,是匀变速直线运动.
③不同质量的小球沿同一倾角的斜面运动,s/t2的值不 变,说明它们运动的情况相同.
④不断增大斜面倾角,得出s/t2的值随之增大,说明小 球做匀变速直线运动的加速度随倾角的增大而增大.
【解析】 根据自由落体运动的规律和所给器材,应
测出一滴水下落的高度h和时间.
由于用停表测一滴水下落的时间误差较大,可测量n滴
水下落的时间t,则每滴水下落的时间为nt , 由h=12gt2,得g=2nth2=2nt22h. 【答案】 应测出一滴水下落的高度h和时间;g=
2n2h t2
3.如图2-1-5是小球自由落下的频闪照片图,两次 闪光的时
(2)伽利略探究之路: ①猜想:下落物体的速度是随着时间 均匀增加的_,即v ∝t,且推知s∝t2. ②实验:用“冲淡重力“的斜面实验.
结果:st211=st222=st233=…=常数,即小铜球滚下的位移总 是与运动 时间的平方 成正比.
③推理:在“冲淡重力”实验中,当倾角等于90°时, 即物体做竖直下落运动,(st121=st222=st233=…=常数)成立,并且 此时的ts2的数值 最大 .
图2-1-1
如图2-1-1所示,踢毽子是我国民间的一项 体育游戏,被人们誉为“生命的蝴蝶”.近年来,踢毽子 成为全民健身的活动之一.毽子由羽毛和铜钱组成,在下 落时总是铜钱在下羽毛在上,对此分析正确的是( )
A.铜钱重,所以总是铜钱在下羽毛在上 B.如果没有空气阻力,也总是出现铜钱在下羽毛在上 的现象 C.因为空气阻力的存在,所以在下落时总是铜钱在下 羽毛在上 D.毽子的下落是自由落体运动
⑤将斜面实验结果外推到斜面倾角增大到90°的情况 ——小球自由下落,认为小球仍会保持匀变速直线运动的 性质.
2.科学意义 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——抽象思维、数学推导和科学实验相结合, 这种方法到现在仍然一直是物理学乃至整个自然科学最基 本的研究方法,不但标志着物理学的真正开端,也有力地 推进了人类科学认识的发展,近代科学研究的大门从此打 开,并且对我们科学素质的培养仍有重要的现实意义.
【解析】 羽毛受到的空气阻力与自身重力相差不 多,对运动的影响很大,而羽毛又和铜钱具有相同的运动 情况,故羽毛要受到铜钱较大的拖动作用,即羽毛的运动 主要是靠铜钱的带动,所以毽子运动中总是铜钱在前面拉 着羽毛,铜钱重不是根本原因,A错,C对;如没有空气阻 力,铜钱和羽毛的相对位置是随机的,B错,可见空气阻力 不能忽略,毽子下落不是自由落体运动,D错.
(2)匀变速直线运动的v-t图像如图2-1-3所示.
图2-1-3 把t0时间分为若干时间间隔Δt,Δt内速度变化很小,可 认为做匀速直线运动,由此可推知,图线与t轴所围“面 积”即为t0时间内物体的位移.
(2012·陕西师大附中高一检测)从离地面500 m 的空中由静止开始自由落下一个小球,g取10 m/s2,求:
1.基本知识 (1)定义:物体 只在重力 作用下从 静止 开始下落的运 动. (2)加速度 ①定义:自由落体加速度又叫做 重力加速度 ,用符 号g表示;
②大小:纬度越高,g 越大; 同一纬度,高度越大,
g
越小;
计算中一般的取 g= 9.8m/s2 或 10m/s2 .
③方向:竖直向下.
(3)公式
【解析】 根据题中叙述有:v=at,即第1秒末速度为 a,第2秒末速度为2a……以此类推,第t秒末的速度为at, 在t秒内速度的平均值为 v =0+2 at=a2t,又因为x= v t,所以 有:
x=a2t·t=12at2. 【答案】 x=12at2
1.理想模型 自由落体运动是一种理想化模型,只有当下落物体所 受空气阻力可以忽略时才可看做自由落体运动. 2.运动性质 物体仅受重力作用,v0=0,a=g.即初速度为零的匀加 速直线运动.
(2012·安康高一期末)如图2-1-6所示,悬挂 的直杆AB长为a,在B端下方距离为h处,有一长为b的无底 圆筒CD,若将悬线剪断,求:
(1)直杆下端B穿过圆筒的时间是多少? (2)整个直杆AB穿过圆筒的时间是多少?
【审题指导】 解答该题应把握以下两点: (1)B端穿过圆筒时间为B点从过C到过D这段时间,此时 B通过位移为筒长. (2)杆穿过圆筒的时间为从B过C到A过D这段时间,此时 B通过位移为筒长加杆长.
图2-1-4
可利用在一段时间t内的平均速度等于这段时间中间时 刻的瞬时速度,求出各计数点的速度,即
v1=(s1+s2)/2T, v2=(s2+s3)/2T…… 作出v-t图像,图像的斜率即为重力加速度.
在自来水龙头下放一空罐头盒,调节水龙头, 让水一滴一滴地流出,并调节到使第一滴水碰到盒底的瞬 间,第二滴水正好从水龙头口开始下落,且能依次持续下 去,若给实验者的测量仪器是直尺和停表,如何利用上述 仪器测定重力加速度g的大小?需测定哪些物理量?写出计 算g的表达式.
图2-1-5 间间隔是1/30 s .如果测得s5=6.60 cm ,s6=7.68 cm , s7=8.75 cm .请你用s7 和s5 计算重力加速度的值.(保留三位 有效数字)
【解析】 小球做匀加速直线运动,
s7=12g(7T)2-12g(6T)2 s5=12g(5T)2-12g(4T)2 则s7-s5=2gT2 g=s72-T2s5=8.75-2×6.63100×2 10-2m/s2 =9.68 m/s2. 【答案】 9.68 m/s2
【问题导思】 1.伽利略对落体运动的科学研究方法是什么? 2.伽利略对落体运动的研究有什么科学意义?
1.研究方法 (1)运用“佯谬法”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. (2)提出自由落体运动是一种最简单的变速运动——匀 变速运动的假说.
(3)由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运 动,伽利略采用了间接验证的方法:
高中物理课件
灿若寒星整理制作
2.1 伽利略对落体运动的研究 2.2 自由落体运动的规律
教师用书独具演示
●课标要求 1.了解伽利略研究自由落体运动所用的实验和推理方 法. 2.了解用频闪照相研究自由落体运动. 3.理解自由落体运动的规律.
●课标解读 1.知道伽利略对落体运动的研究方法和自由落体运动 的概念. 2.理解逻辑推理与实验验证相结合的研究方法,掌握 自由落体运动的规律及特点. 3.会分析落体运动的频闪照,会测量重力加速度.
2.从离地面500m处自由落下一个小球,取g=10
m/s2,求:
开始下落后第1 s内的位移和最后1 s内的位移. 【解析】 第1 s内位移h1=12gt12=12×10×12 m=5 m 小球共下落了10 s,求最后1 s内的位移,可用总位移减 去前9 s内的位移. h9=12gt29=12×10×92 m=405 m, 最后1 s内的位移 Δh=h-h9=500 m-405 m=95 m.
1.基本知识 (1)影响落体运动快慢的因素 ①亚里士多德的错误观点:重的物体比轻的物体下落
得快.
②伽利略佯谬:把轻重不同的两个物体连在一起下
落,a.它们应以某个 中间大小 的速度下落.b.连在一起更重 了,下落速度 应更大.显然两个推论矛盾,由此伽利略推翻
了亚里士多德的错误观点.
③排除空气阻力的影响,物体下落速度的变化与物 体 质量的大小 无关.
④结论:下落物体的速度是随着时间 均匀增加的. ⑤用频闪照相的方法可得做落体运动的小球.h∝t2.
2.思考判断 (1)亚里士多德认为物体下落的快慢与物体的轻重无 关.(×) (2)伽利略认为物体越重,下落得越快.(×) (3)牛顿管实验说明没有空气阻力时,金属片和羽毛下 落快慢相同.(√)
3.探究交流 一张纸片下落和该纸片揉成团下落快慢不同是什么原 因造成的?为什么在抽成真空的钱毛管中金属片和羽毛下 落的快慢相同? 【提示】 纸片受到的空气阻力较大,而纸团受到的 空气阻力较小,造成二者下落快慢不同.由于抽成真空的 钱毛管对金属片和羽毛均没有空气阻力,它们只在重力作 用下做自由落体运动.
(1)小球经过多长时间落到地面; (2)小球下落一半时间的位移大小. 【解析】 (1)由h=12gt2得落地时间: t= 2gh= 2×105m00/s2m=10 s. (2)下落一半时间的位移为 s2t =12g(2t )2=12×10 m/s2×(102 s)2=125 m. 【答案】 (1)10 s (2)125 m
【规范解答】 (1)B点下落示意图如图(甲)所示.
对BC段:h=12gt20①
对BD段:h+b=12g(t1+t0)2②
联立①②得:t1=
●教学地位 本节所讲的伽利略研究落体运动的方法.对我们研究 问题有很大的启示作用.自由落体运动是一种特殊的匀变 速直线运动,是物理学中的重要内容也是高考的热点问题.
●新课导入建议 故事导入 两个轻重不同的小球同时落地的声音,是 那样地清脆美妙,又是那样的振聋发聩!它使人们清醒地 认识到,轻重不是下落快慢的原因;它动摇了2000多年来 统治着人们头脑的旧观念,开创了实验和科学推理之先 河,将近代物理学以及近代科学推上了历史的舞台.当树 叶从树上飘落下来,雨滴从屋檐下落下来的时候,你们想 过这种运动吗?物体下落的过程有没有一定的规律可循 呢?今天我们将一起探究这种运动——自由落体运动.
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