【金識(shí)源】2014年秋高中物理 2.5 自由落體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修1.doc

2.5 自由落體運(yùn)動(dòng)【三維目標(biāo)導(dǎo)航】：1認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)，知道影響物體下落快慢的因素，理解自由落體運(yùn)動(dòng)是在理想條件下的運(yùn)動(dòng)，知道它是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)2知道什么是自由落體的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同3掌握如何從勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律推出自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能夠運(yùn)用自由落體規(guī)解決實(shí)際問(wèn)題【導(dǎo)學(xué)重點(diǎn)】：1自由落體運(yùn)動(dòng)的概念及探究自由落體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程2掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并能運(yùn)用其解決實(shí)際問(wèn)題【導(dǎo)學(xué)難點(diǎn)】：1理解并運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)的條件及規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題2頻閃照片的分析【過(guò)程引領(lǐng)】：觀察物體自由下落【自主探究】：一、“牛頓管”實(shí)驗(yàn)師生一起做 將羽毛和金屬片放入有空氣的玻璃管中，讓它們同時(shí)下落，觀察到的現(xiàn)象是金屬片下落得快，羽毛下落得慢將羽毛和金屬片放人抽去空氣的玻璃管中，讓它們同時(shí)下落，觀察到的現(xiàn)象是金屬片和羽毛下落的快慢相同做牛頓管對(duì)比實(shí)驗(yàn)要注意： 抽氣達(dá)到一定的真空度時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉錢(qián)毛管閥門(mén)，然后再停止泵的運(yùn)轉(zhuǎn) 先讓學(xué)生觀察羽毛、軟木塞或金屬片在已抽真空的牛頓管中同時(shí)下落，它們幾乎同時(shí)落到管底 打開(kāi)進(jìn)氣閥，讓學(xué)生注意聽(tīng)到進(jìn)氣的聲音，看羽毛被氣流吹起的現(xiàn)象，再讓學(xué)生觀察羽毛、軟木塞或金屑在有空氣的牛頓管中同時(shí)下落，它們的下落快慢差別很大 實(shí)驗(yàn)時(shí)，勿使金屬片壓在羽毛上，以免不抽氣時(shí)出現(xiàn)同時(shí)下落的現(xiàn)象結(jié)論：影響落體運(yùn)動(dòng)快慢的因素是空氣阻力的作用，沒(méi)有空氣阻力時(shí)，只在重力作用下輕重不同的物體下落快慢相同二、自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt3.下落高度h=gt2/2（從Vo位置向下計(jì)算） 4.推論Vt2=2gh注:(1)自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，遵循勻變速度直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。(2)a=g=9.810m/s2 重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小，方向豎直向下。自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度師：自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律都相同，用什么物理量來(lái)表示自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律呢？說(shuō)明：在研究得出輕、重不同的物體自由落體運(yùn)動(dòng)的一樣快后，學(xué)生很可能會(huì)產(chǎn)生這樣的疑問(wèn)，為什么輕重物體下落的會(huì)一樣快？其內(nèi)在原因是什么？產(chǎn)生這樣的疑問(wèn)是非常好的，對(duì)這個(gè)問(wèn)題的思考和討論正是揭示了力和運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。但并不是本節(jié)課研究的主要問(wèn)題；因此在此處，教師通過(guò)問(wèn)題把學(xué)生的思維引導(dǎo)到研究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律這方面。如果學(xué)生有這方面的疑問(wèn)，教師應(yīng)給以積極的肯定，并且鼓勵(lì)學(xué)生課可后給以解決。猜測(cè)：學(xué)生對(duì)老師提出的問(wèn)題可能的答案是A用物體的速度來(lái)表示B用物體的運(yùn)動(dòng)加速度來(lái)表示引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到物體運(yùn)動(dòng)的加速度是用于確定物體的運(yùn)動(dòng)快慢，知道物體運(yùn)動(dòng)的加速度就能知道物體的運(yùn)動(dòng)速度的變化規(guī)律，知道物體的速度變化規(guī)律就能知道物體的位置變化規(guī)律，因此只要知道物體的運(yùn)動(dòng)加速度（和運(yùn)動(dòng)初速度）就能知道物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。師：那么如何測(cè)得自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度呢？請(qǐng)思考測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)方案？說(shuō)明：自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一個(gè)實(shí)際例子，本節(jié)課目的不僅要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，而且還要通過(guò)對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究來(lái)加深對(duì)勻變速直線規(guī)律的掌握和應(yīng)用。因此可讓學(xué)生利用所學(xué)勻變速直線來(lái)設(shè)計(jì)來(lái)研究自由落體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。猜測(cè)：學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案可能是：C讓小球從高為h下落，測(cè)出下落所用時(shí)間t；那么自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度為（此種方法由于物體自由落體運(yùn)動(dòng)很快，因此時(shí)間的測(cè)量較難；此種方法并不可行）D利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)來(lái)測(cè)量自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度（重物重力應(yīng)較大，這樣才能使重物在下落過(guò)程中受到的阻力可以忽略不計(jì)，本實(shí)驗(yàn)容易實(shí)現(xiàn)）E利用閃光照片來(lái)測(cè)量自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度（本實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)誤差最小，但不容易在課堂上實(shí)現(xiàn)，但這種方法教師應(yīng)該給予介紹）【自主梳理】：探究中遇到的問(wèn)題想問(wèn)同學(xué)的？探究中遇到的問(wèn)題想問(wèn)老師的?【名師導(dǎo)學(xué)】：【基礎(chǔ)訓(xùn)練題】自由下落的物體，在落地前1秒鐘內(nèi)下落了25m。求此物體是從離地面多高的地方開(kāi)始下落的？（取g=10m/s2）編者意圖展示：自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)際上是物理學(xué)中的理想化運(yùn)動(dòng)，只有滿足一定的條件才能把實(shí)際的落體運(yùn)動(dòng)看成是自由落體運(yùn)動(dòng)第一，物體只受重力作用，如果還受空氣阻力作用，那么空氣阻力與重力相比可以忽略不計(jì)；第二，物體必須從靜止開(kāi)始下落，即初速度為零；從中間取的一段運(yùn)動(dòng)過(guò)程不是自由落體運(yùn)動(dòng)【解析】解法一：設(shè)下落總時(shí)間為(t+1)s，運(yùn)動(dòng)示意圖如圖所示，BC為最后1秒內(nèi)的位移。列方程：25=VBt十gtBC2/2， 解得：vB=20m/s，又vB=gt，得：t=2s于是可得物體下落的高度：hAC=g（t+1）2/2=45m 解法二： vB=g t ，VC=g（t+l）,sBC=25m，根據(jù)公式：得：Vc2一VB2=2gSBC解得：t=2s。所以，hAC=g（t+1）2/2=45m 【同步跟蹤題1】水滴從屋檐自由落下，當(dāng)它通過(guò)屋檐下高為1.4m的窗戶時(shí)，用時(shí)0.2s，空氣阻力不計(jì)，取g=10m/s2，求此窗戶離屋檐距離？【能力提升題】從距離地面125m的高處，每隔相同的時(shí)間有靜止釋放一個(gè)小球，不計(jì)空氣阻力，當(dāng)?shù)?1個(gè)小球剛釋放時(shí)，第1個(gè)小球恰好著地，則：（1）相鄰的兩個(gè)小球開(kāi)始下落的時(shí)間間隔_s（2）第1個(gè)小球恰好著地時(shí)，第3個(gè)小球和第5個(gè)小球間的距離_m 編者意圖展示：進(jìn)一步熟練掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),熟悉多體問(wèn)題的分析方法?！窘馕觥浚?）示意圖如圖所示,根據(jù)h=gt2/2，得，小球從釋放到落地所經(jīng)歷的時(shí)間：t=5s 當(dāng)?shù)?1個(gè)小球剛釋放時(shí)，第1個(gè)小球恰好著地，空中有10個(gè)間隔，故：釋放小球的時(shí)間間隔：t/10=0.5S （2）解法一應(yīng)用平均速度求解。第4個(gè)小球此時(shí)的速度等于小球5和小球3之間的平均速度。 。 解法二：初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移比等于連續(xù)的奇數(shù)比。第一個(gè)時(shí)間內(nèi)的位移： 第七個(gè)時(shí)間內(nèi)的位移（第5個(gè)小球與第4個(gè)小球的距離）為s7:（2n1）=1:13 :=1.25:=1:13 同理解得：第4個(gè)小球與第3個(gè)小球的距離s8=18.75m 第5個(gè)小球與第3個(gè)小球的距離 【同步跟蹤題2】一跳水運(yùn)動(dòng)員從離水面10m高的平臺(tái)上向上躍起，舉雙臂直體離開(kāi)臺(tái)面，此時(shí)其重心位于從手到腳全長(zhǎng)的中點(diǎn)，躍起后重心升高0.45m達(dá)到最高點(diǎn)，落水時(shí)身體豎直，手先入水（在此過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員水平方向的運(yùn)動(dòng)忽略不計(jì)）從離開(kāi)跳臺(tái)到手觸水面，求他可用于完成空中動(dòng)作的時(shí)間?（計(jì)算時(shí)，可以把運(yùn)動(dòng)員看作全部質(zhì)量集中在重心的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，g取10m/s2，結(jié)果保留二位數(shù)）【能力提升題】?jī)尚∏蛞?5m長(zhǎng)的細(xì)線相連。兩球從同一地點(diǎn)自由下落，其中一球先下落1s另一球才開(kāi)始下落。問(wèn)后一球下落幾秒線才被拉直？命題人意圖展示：理解“線被拉直”指的是兩球發(fā)生的相對(duì)位移大小等于線長(zhǎng)，由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解；也可以巧選參考系，由相對(duì)運(yùn)動(dòng)的知識(shí)求解【解析】方法1：“線被拉直”指的是兩球發(fā)生的相對(duì)位移大小等于線長(zhǎng)，應(yīng)將兩球的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)解，設(shè)后球下落時(shí)間為ts，則先下落小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間為(t+1)s，根據(jù)位移關(guān)系有： 解得：t=9s方法2：若以后球?yàn)閰⒖嘉?，?dāng)后球出發(fā)時(shí)前球的運(yùn)動(dòng)速度為。以后兩球速度發(fā)生相同的改變，即前一球相對(duì)后一球的速度始終為，此時(shí)線已被拉長(zhǎng)：線被拉直可看成前一球相對(duì)后一球做勻速直線運(yùn)動(dòng)發(fā)生了位移： 【同步跟蹤題3】一彈性球從h0=5m高處自由下落，當(dāng)它與水平地面每碰撞一次后，速度便減小為碰撞前的7/9，不計(jì)每次碰撞時(shí)間，計(jì)算小球從開(kāi)始下落到停止運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的路程和總時(shí)間?！靖呤种д小浚?自由落體運(yùn)動(dòng)是一種非常重要的運(yùn)動(dòng)形式，在現(xiàn)實(shí)生活中有許多落體運(yùn)動(dòng)可以看成是自由落體運(yùn)動(dòng)，研究自由落體運(yùn)動(dòng)有著普遍的意義2我們運(yùn)用了物理學(xué)中的理想化方法，從最簡(jiǎn)單、最基本的情況入手，抓住影響運(yùn)動(dòng)的主要因素，去掉次要的非本質(zhì)因素的干擾，建立了理想化的物理模型自由落體運(yùn)動(dòng)，并且研究了自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，理想化是研究物理問(wèn)題常用的方法之一，在后面的學(xué)習(xí)中我們還要用到3自由落體運(yùn)動(dòng)是一種簡(jiǎn)單的基本的運(yùn)動(dòng)形式，拋體運(yùn)動(dòng)可以看成是另一個(gè)運(yùn)動(dòng)形式與自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，自由落體是研究其他拋體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，一定要抓住其產(chǎn)生的條件和運(yùn)動(dòng)規(guī)律【同步跟蹤題】參考答案1. 1.8m 2. 1.7s 3. 20.3m; 8s【同步演練】：1、下列關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的敘述中正確的是（ ）A、某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間內(nèi)的初速度和末速度之和的一半B、在任意相等時(shí)間內(nèi)的位移變化快慢相等C、在任意時(shí)刻，速度的變化快慢相同D、在任意相等時(shí)間內(nèi)，速度的變化量越來(lái)越大2、從高處釋放一粒小石子,經(jīng)過(guò)0.5s從同一地點(diǎn)再釋放一粒小石子,在兩石子落地前,它們之間的距離（ ）A.保持不變 B.不斷減小 C.不斷增大 D.根據(jù)兩石子的質(zhì)量的大小來(lái)決定3、一物體自樓頂平臺(tái)上自由下落h1時(shí)，在平臺(tái)下面h2處的窗口也有一物體自由下落，如果兩物體同時(shí)到達(dá)地面，則樓高為（ ）A、h1+h2 B、 C、 D、4、關(guān)于豎直上拋運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A 上升過(guò)程是減速過(guò)程，加速度越來(lái)越??；下降過(guò)程是加速運(yùn)動(dòng)，加速度越來(lái)越大B 上升時(shí)加速度小于下降時(shí)加速度C 在最高點(diǎn)速度為零，加速度也為零D 無(wú)論在上升過(guò)程、下落過(guò)程、最高點(diǎn)，物體的加速度都為g5、一物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，從拋出時(shí)刻算起，上升到最大高度一半的時(shí)間為t1，速度減為拋出時(shí)速度的一半的時(shí)間為t2，則t1與t2比較，其大小關(guān)系為（ ）A、t1t2 B、t1=t2 C、t1t2 D、不能確定.6、某同學(xué)身高1.8m,在運(yùn)動(dòng)會(huì)上他參加跳高比賽,起跳后身體橫著越過(guò)了1.8m高度的橫桿.據(jù)此可估算出他起跳時(shí)豎直向上的速度大約為(g取10m/s2) （ ）A.2m/s B.4m/s C.6m/s D.8m/s7從某一高度相隔1s釋放兩個(gè)相同的小球甲和乙，不計(jì)空氣阻力，它在空中任一時(shí)刻（ ）A甲、乙兩球距離越來(lái)越大，甲、乙兩球速度之差越來(lái)越大 B甲、乙兩球距離始終保持不變，甲、乙兩球速度之差保持不變C甲、乙兩球距離越來(lái)越大，但甲、乙兩球速度之差保持不變D甲、乙兩球距離越來(lái)越小，甲、乙兩球速度之差越來(lái)越小8、雜技演員用一只手把四只小球依次豎直向上拋出，為了使節(jié)目能持續(xù)下去，并保證手中只有一個(gè)小球，他必須讓回到手中的小球隔一個(gè)相等的時(shí)間再向上拋出，并在拋球同時(shí)接住下一小球。假設(shè)拋出的每個(gè)小球上升的最大高度均為1.25m，那么每個(gè)小球在手中停留的時(shí)間必須是（不計(jì)空氣阻力，取地面g=10m/s2）（ ）A、1s/3B、1s/4C、1s/5 D、1s/69.某人在高層樓房的陽(yáng)臺(tái)外側(cè)以2 0 m/s的速度豎直向上拋出一個(gè)石塊，石塊運(yùn)動(dòng)到離拋出點(diǎn)15m處時(shí)，所經(jīng)歷的時(shí)間為多少？10.跳傘運(yùn)動(dòng)員做低空跳傘表演，他在離地面224 m高處，由靜止開(kāi)始在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng).一段時(shí)間后，立即打開(kāi)降落傘，以12.5 m/s2的平均加速度勻減速下降，為了運(yùn)動(dòng)員的安全，要求運(yùn)動(dòng)員落地速度最大不得超過(guò)5 m/s（g取10 m/s2）.（1）求運(yùn)動(dòng)員展開(kāi)傘時(shí)，離地面高度至少為多少?著地時(shí)相當(dāng)于從多高處自由落下?（2）求運(yùn)動(dòng)員在空中的最短時(shí)間是多少?參考答案1、AC 2、C 3D 4.D 5C 6.B 7C 8A 9 【解析】當(dāng)石塊在拋出點(diǎn)上方距拋出點(diǎn)15m處時(shí)取向上為正方向，則位移x = +15m，a= - g = - 10 m/s2 ，代入公式得：解得 t1=1 s；t2=3 s; 石塊落到拋出點(diǎn)下方“離拋出點(diǎn)15m處”時(shí)，自由下落的總高度為HOB=20m+15m=35m，下落此段距離所用的時(shí)間s,石塊從拋出到第三次經(jīng)過(guò)“離拋出點(diǎn)15m處”時(shí)所用的時(shí)間為：t3=2 s+s