自由落体运动规律.ppt

自由落体运动规律 物体仅在重力作用下 从静止开始下落的运动 复习 一 自由落体运动 1 定义 2 特征 1 初速度为零 2 仅受重力 3 轨迹是一条直线 4 速度越来越大 由纸带得 一 运动信息的获取 你从纸带中知道了哪些运动信息 1 相邻两点的时间间隔 t 0 02s2 相邻两点之间的距离 s1 s2 s3 sn 相等 t V S 自由落体运动是变速直线运动 速度是怎样变化的呢 猜想 G 自由落体运动是物体受到单一的力 重力G的作用而产生的运动 这种运动会不会是一种最简单的变速直线运动 速度均匀变化 伽利略 伽利雷1564 1642年 怎样的变速直线运动才是最简单的呢 匀变速直线运动 物体仅受重力且V0 0 怎样验证我们的猜想呢 设计实验采集所需数据 如果数据符合匀变速直线运动的规律 猜想正确 如果数据不符合匀变速直线运动规律 猜想错误 V0 0的匀变速直线运动有什么规律呢 匀变速直线运动 物体沿直线且其速度均匀变化 增加或减少 的运动 即 a恒定不变的运动 加速度 物体速度的变化 Vt V0 与完成这一变化所用时间t的比值 表示为a Vt V0 t 因为 初速度V0 0 代入上式得到 Vt a t 位移S有什么规律可循呢 初速度为0的匀变速直线运动的V t图像 t s V m s O Vt t 位移 S Vt t 2 Vt a t 将 式中的Vt用 式中的 a t 替代 得 S a t2 2 初速度为零的匀变速直线运动的位移与时间满足的关系 注 作为副板书进行规律推导 V0 0的匀变速直线运动规律 速度与时间的关系 Vt a t位移与时间的关系 S a t2 2 如果要验证自由落体运动是匀变速直线运动 需要我们采集哪些数据呢 方法一 采集数据 Vt t 如果采集的数据满足Vt t为一个定值 即a不变 则证明我们的猜想是对的 有什么方法可以测量到任意时刻的速度Vt和时间t呢 实验采集数据中遇到了难题 1 物体的瞬时速度Vt无法直接测量 2 物体做自由落体运动的下落时间t很短 测量误差大 能不能通过我们直接测量的量来验证呢 方法二 位移S与时间t 若物体做自由落体运动的位移S和时间t满足匀变速直线运动的规律 S t2 定值 也可证得自由落体运动是匀变速直线运动 S1 t2 1 9 10 3 0 02 2 4 75 m s2 S2 t2 7 7 10 3 0 04 2 4 81 m s2 S3 t2 17 3 10 3 0 06 2 4 81 m s2 S4 t2 30 7 10 3 0 08 2 4 79 m s2 S5 t2 48 0 10 3 0 10 2 4 80 m s2 同学们课后利用自己打的纸带上的数据分析一下 看是否能得到跟老师一样的结果 在误差范围内 S t2可视为定值 即a 2 a约为9 60m s2 S t2 定值 自由落体运动 是初速度为零的匀变速直线运动 其加速度是一个常量 是不是所有物体在同一地点做自由落体运动的加速度都一样呢 是 自由落体运动的加速度用g表示 称为重力加速度 g 9 8m s2 方向竖直向下 一般的计算中通常取 g 9 8m s2 粗略计算时 取g 10m s2 地球上不同位置的重力加速度一般是不同的 地球上不同地区的重力加速度不同 随着纬度的增加而增加 随着高度的增加而减小 重力加速度与质量有关吗 无关 2 不同地点 g值一般不同 两极最大 赤道最小 距地面越高 g值越小 注意 1 同一地点 一切物体在自由落体运动中的加速度都相同 自由落体运动的速度公式 Vt g t 自由落体运动的位移公式 S gt2 1 2 注意 这两个公式 只适用于初速度为零的自由落体运动过程 二 自由落体运动的规律小结 O B A 自由落体运动 不是自由落体运动 OA OB AB VA 例题 教材P33 例 屋檐上水滴下落的过程可以近似地看作是自由落体运动 假定水滴从10m高的屋檐上无初速滴落 水滴下落到地面时的速度大约是多大 解 设坚直向下为正方向 由 得 水滴下落到地面时的速度 实践拓展 练习 讨论交流 教材P34 在现实中 雨滴大约在1 5km左右的高空形成并开始下落 计算一下 若该雨滴做自由落体运动 到达地面时的速度是多大 遇到过这样的雨滴吗 据资料显示 落到地面的雨滴速度一般不超过8m s 为什么它们的差别会这么大 参考解答 如果雨滴自由下落1 5km 则 实际上 从1 5km下落已经不可能忽略空气阻力了 因此不能看作自由下落 练习1 关于自由落体运动的加速度g 下列说法正确的是 A 重的物体g值大B 同一地点 轻 重物体的g值一样大C g值在地球上任何地方都一样大D g值在赤道处大于北极处 B 练习2 甲 乙两物体在同一地点分别从4h和h高处开始做自由落体运动 若甲的质量是乙的4倍 则下列说法中正确的是 A 甲乙两物体落地时速度相等 B 落地时甲的速度是乙的两倍 C 甲乙两物体同时落地 D 甲在空中运动的时间是乙的两倍 BD 例 从离地面80m的空中自由落下一个小球 g取10m s2 求 1 经过多长时间落到地面 2 自开始下落计时 分别求出在第1s内的位移 最后1s内的位移 3 下落时间为总时间的一半时的位移 练习 一物体在地球上做自由落体运动 由静止开始下落4 9m所用时间是1s 该物体在月球上做自由落体运动 由静止开始下落1s的距离有多大 已知月球上的重力加速度是地球上重力加速度的1 6 分析 物体不论在地球上还是在月球上做自由落体运动 都是初速度为零的匀加速直线运动 区别在于 二者的加速度不同 解 故所求距离 如何测反应时间 生活小物理 测量反应时间 人从发现问题到采取相应的行动所用的时间称为反应时间 该时间越小 说明人的反应越灵敏 反应时间可用自由落体运动来测试 请一名同学用手捏住直尺顶端 你用一只手在直尺下方做好捏住直尺的准备 但手不能碰到直尺 记下这时手指在直尺上对应的位置1 在没有任何提示的情况下 当你看到那位同学突然放开直尺时 你立即捏住直尺 记下此时手指所对应的位置2 通过位置1和位置2 计算出直尺的下落高度 h 根据已有的数据 运用自由落体运动规律 计算你自己的反应时间t 板书 一 猜想与验证猜想 V0 0 a不变验证 V0 0的匀变速直线运动规律 a Vt Vo t Vo 0 S at2 2 Vt a t 二 自由落体运动 Vo 0的匀变速直线运动 1 速度公式 Vt gt2 位移公式 S gt2 2 自由落体运动规律 副板书 相等 t S S t V S 2s t V 2V t O A B S t s V m s O Vt t 位移 S Vt t 2 Vt a t S a t2 2