第第一一章章第第7 7节节理解理解教材新知教材新知把握把握热点考向热点考向知识点一知识点一知识点二知识点二考向一考向一考向二考向二 考向三考向三应用应用创新演练创新演练随堂基础巩固随堂基础巩固课时跟踪训练课时跟踪训练1自由落体运动是一种特殊的匀变速自由落体运动是一种特殊的匀变速 直线运动，是物体只在重力作用下，直线运动，是物体只在重力作用下， 由静止开始下落的运动。由静止开始下落的运动。2重力加速度重力加速度g的方向竖直向下，一般的方向竖直向下，一般 情况下情况下g取取9.8 m/s2，估算时，估算时g可取可取10 m/s2。自由落体运动探究自由落体运动探究自学教材自学教材 1自由落体运动自由落体运动 (1)定义：只在重力的作用下，物体由定义：只在重力的作用下，物体由 开始开始下落的运动。下落的运动。 (2)特点：特点： 初速度为零：初速度为零：v00。 只受只受 作用。作用。静止静止重力重力 2伽利略对落体运动规律的探究伽利略对落体运动规律的探究 (1)亚里士多德的观点：物体越重下落得亚里士多德的观点：物体越重下落得 。 (2)伽利略的探究过程：伽利略的探究过程： 发现问题：发现问题： 伽利略根据亚里士多德的观点得出了相互矛盾的结论，伽利略根据亚里士多德的观点得出了相互矛盾的结论，说明亚里士多德的观点是错误的。说明亚里士多德的观点是错误的。 提出假说：提出假说： 物体下落的过程是一个速度逐渐增大的过程，与其时物体下落的过程是一个速度逐渐增大的过程，与其时间成正比，下落距离与时间的平方成正比。间成正比，下落距离与时间的平方成正比。越快越快 (3)间接验证间接验证著名的斜槽实验：著名的斜槽实验： 伽利略让一个小球从阻力很小的斜槽滚下，得出了运伽利略让一个小球从阻力很小的斜槽滚下，得出了运动距离与时间的平方成正比的结论。动距离与时间的平方成正比的结论。 (4)合理外推并得出结论：合理外推并得出结论： 在斜面实验的基础上，增大斜面倾角直到在斜面实验的基础上，增大斜面倾角直到90，小球，小球的运动仍将满足距离与时间的平方成正比的关系。从而得的运动仍将满足距离与时间的平方成正比的关系。从而得出出“自由落体运动是初速度为零，加速度恒定的匀加速直自由落体运动是初速度为零，加速度恒定的匀加速直线运动线运动”的结论。的结论。重点诠释重点诠释 1自由落体运动的理解自由落体运动的理解 (1)自由落体运动是一种理想化的运动模型。它忽略了自由落体运动是一种理想化的运动模型。它忽略了空气阻力对下落物体的影响，严格来讲只有在真空中才能空气阻力对下落物体的影响，严格来讲只有在真空中才能发生自由落体运动。在有空气的空间里，如果物体所受空发生自由落体运动。在有空气的空间里，如果物体所受空气阻力远小于物体的重力，空气阻力可以忽略不计时，物气阻力远小于物体的重力，空气阻力可以忽略不计时，物体自由下落的运动可以近似地看做自由落体运动。体自由下落的运动可以近似地看做自由落体运动。 (2)自由落体运动要具备两个条件：第一，初速度为零；自由落体运动要具备两个条件：第一，初速度为零；第二，除重力之外不受其他力的作用。第二，除重力之外不受其他力的作用。 2对伽利略科学研究方法的认识对伽利略科学研究方法的认识 (1)伽利略研究自然规律的科学方法：把实验和逻伽利略研究自然规律的科学方法：把实验和逻辑推理辑推理(包括数学推演包括数学推演)和谐地结合起来。他给出了科学和谐地结合起来。他给出了科学研究过程的基本要素：研究过程的基本要素： 对现象的一般观察对现象的一般观察提出假设提出假设运用逻辑得出推论运用逻辑得出推论通过实验对推论进行检验通过实验对推论进行检验对假说进行修正和推广对假说进行修正和推广 (2)伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究自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然规律的科学方法抽象思维、数学推导和科学实验抽象思维、数学推导和科学实验相结合，这种方法到现在仍然是物理学乃至整个自然科相结合，这种方法到现在仍然是物理学乃至整个自然科学最基本的研究方法，它不但标志着物理学的真正开端，学最基本的研究方法，它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。大门从此打开。1在学习物理知识的同时，还应当十分注意学习物理学研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。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个过程是伽利略的探究过程 ()A猜想猜想问题问题数学推理数学推理实验验证实验验证合理外推合理外推得出结论得出结论B问题问题猜想猜想实验验证实验验证数学推理数学推理合理外推合理外推得出结论得出结论C问题问题猜想猜想数学推理数学推理实验验证实验验证合理外推合理外推得出结论得出结论D猜想猜想问题问题实验验证实验验证数学推理数学推理合理外推合理外推得出结论得出结论解析：解析：伽利略探究物体下落规律的过程是：先对亚里士伽利略探究物体下落规律的过程是：先对亚里士多德对落体运动的观察得出的结论提出质疑多德对落体运动的观察得出的结论提出质疑大小石大小石块捆在一起下落得出矛盾的结论；猜想块捆在一起下落得出矛盾的结论；猜想下落的运动下落的运动是最简单的运动，速度与时间成正比；数学推理是最简单的运动，速度与时间成正比；数学推理如如果果vt，则有，则有ht2；实验验证；实验验证设计出斜面实验并进设计出斜面实验并进行研究，得出光滑斜面上滑下的物体的规律行研究，得出光滑斜面上滑下的物体的规律ht2；合理；合理外推外推将光滑斜面上滑下的物体的规律将光滑斜面上滑下的物体的规律ht2推广到落推广到落体运动。从探究的过程看，答案应是体运动。从探究的过程看，答案应是C。答案：答案：C 自由落体运动规律自由落体运动规律自学教材自学教材 1运动的性质运动的性质 初速度为零的初速度为零的 直线运动。直线运动。 2加速度加速度(重力加速度重力加速度) 用用g表示，表示，g9.8 m/s2，方向：，方向： 。 3运动规律运动规律 自由落体运动是匀变速直线运动在自由落体运动是匀变速直线运动在v00、ag时的一时的一种特例。种特例。 (1)速度公式：速度公式：v 。 (2)位移公式：位移公式：h 。 匀加速匀加速竖直向下竖直向下gtgt2重点诠释重点诠释 1对自由落体加速度对自由落体加速度g的理解的理解 (1)自由落体的加速度也叫重力加速度，不同的物体自由落体的加速度也叫重力加速度，不同的物体在同一个地方做自由落体运动时，重力加速度都相同。在同一个地方做自由落体运动时，重力加速度都相同。地球上不同位置的重力加速度一般是不同的。地球上不同位置的重力加速度一般是不同的。 (2)重力加速度随地理位置的改变而改变，它随纬度重力加速度随地理位置的改变而改变，它随纬度的增大而增大，随高度的增加而减小。但一般计算中，的增大而增大，随高度的增加而减小。但一般计算中，我们认为重力加速度我们认为重力加速度g是不变的，取是不变的，取9.8 m/s2，粗略计算，粗略计算时也可取为时也可取为10 m/s2。 (3)重力加速度重力加速度g的方向总是竖直向下。的方向总是竖直向下。 (4)重力加速度重力加速度g和初中学的重力和初中学的重力Gmg中的中的g其实是同其实是同一个物理量。重力加速度一个物理量。重力加速度g的单位是的单位是m/s2，而初中学习的，而初中学习的g单单位是位是N/kg。它们是相同的，只是表现形式不同。它们是相同的，只是表现形式不同。2对自由落体运动规律的认识对自由落体运动规律的认识(1)匀变速直线运动规律与自由落体运动规律的对比：匀变速直线运动规律与自由落体运动规律的对比：2关于自由落体运动，下列说法中不正确的是关于自由落体运动，下列说法中不正确的是 ()A它是竖直向下、它是竖直向下、v00、ag的匀加速直线运动的匀加速直线运动B在开始连续的三个在开始连续的三个1 s内通过的位移之比是内通过的位移之比是1 3 5C在开始连续的三个在开始连续的三个1 s末的速度大小之比是末的速度大小之比是1 2 3D从开始运动起至下落从开始运动起至下落4.9 m、9.8 m、14.7 m所经历所经历 的时间之比为的时间之比为1 2 3答案：答案：D对自由落体运动的认识对自由落体运动的认识 例例1关于自由落体运动，下列说法正确的是关于自由落体运动，下列说法正确的是() A物体竖直向下的运动一定是自由落体运动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、加速度为自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直的竖直向下的匀加速直线运动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体自由下落可视为自由落体运动思路点拨思路点拨物体做自由落体运动的条件有两个：物体做自由落体运动的条件有两个：只受重力作用，初速度只受重力作用，初速度v00。 解析解析物体向下的运动可以是加速、减速，也可以物体向下的运动可以是加速、减速，也可以是匀速，所以选项是匀速，所以选项A错误；自由落体运动是物体只在重力错误；自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，自由落体运动是一种初速作用下从静止开始下落的运动，自由落体运动是一种初速度为零、加速度为度为零、加速度为g的匀加速直线运动，故选项的匀加速直线运动，故选项B、C正确；正确；如果空气阻力的作用比较小，可以忽略不计，物体的下落如果空气阻力的作用比较小，可以忽略不计，物体的下落也可以看做自由落体运动，选项也可以看做自由落体运动，选项D正确。正确。 答案答案BCD 借题发挥借题发挥 解答此类问题时，应充分理解自由落体运动的定义、解答此类问题时，应充分理解自由落体运动的定义、特征、性质和重力加速度的特点，紧紧抓住概念的本质，特征、性质和重力加速度的特点，紧紧抓住概念的本质，排除日常生活经验的干扰。排除日常生活经验的干扰。1下列关于自由落体运动的说法中正确的是下列关于自由落体运动的说法中正确的是 ()A竖直下落的运动就是自由落体运动竖直下落的运动就是自由落体运动B从竖直上升的气球上掉下的物体的运动是自由落从竖直上升的气球上掉下的物体的运动是自由落 体运动体运动C高空雨滴下落的运动是自由落体运动高空雨滴下落的运动是自由落体运动D屋檐滴下的水滴下落可视为自由落体运动屋檐滴下的水滴下落可视为自由落体运动解析：解析：物体做自由落体运动条件是只受重力，初速度为物体做自由落体运动条件是只受重力，初速度为零，故零，故A错误。上升的气球上掉下的物体离开气球时具有错误。上升的气球上掉下的物体离开气球时具有向上的初速度，不是自由落体运动，故向上的初速度，不是自由落体运动，故B错误。雨滴下落错误。雨滴下落过程中所受空气阻力与速度大小成正比，从高空下落的过程中所受空气阻力与速度大小成正比，从高空下落的雨滴速度增大，阻力也增大，最终与重力几乎相等，而雨滴速度增大，阻力也增大，最终与重力几乎相等，而屋檐滴下的水滴由于运动时间短，速度较小，所受空气屋檐滴下的水滴由于运动时间短，速度较小，所受空气阻力可忽略不计，故阻力可忽略不计，故C错误，错误，D正确。正确。答案：答案：D自由落体运动规律的应用自由落体运动规律的应用例例2离地离地500 m的空中自由落下一个小球，的空中自由落下一个小球，不计空气阻力，取不计空气阻力，取g10 m/s2，求：，求：(1)小球经过多长时间落到地面；小球经过多长时间落到地面；(2)落下一半位移的时间；落下一半位移的时间；(3)小球落地前最后小球落地前最后1 s内的位移。内的位移。审题指导审题指导解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：(1)小球的运动规律。小球的运动规律。(2)最后最后1 s内的位移表示方法。内的位移表示方法。借题发挥借题发挥 物体在某段时间内的位移可用物体运动的总位移物体在某段时间内的位移可用物体运动的总位移与这段时间之前物体运动位移之差求解。与这段时间之前物体运动位移之差求解。试求上例中物体在下落的全过程中，前一半时间内的位试求上例中物体在下落的全过程中，前一半时间内的位移与后一半时间内的位移大小。移与后一半时间内的位移大小。答案：答案：125 m375 m 自由落体运动规律的灵活应用自由落体运动规律的灵活应用 例例3每隔一定时间就有一滴水每隔一定时间就有一滴水从屋檐滴下，当第从屋檐滴下，当第5滴正欲滴下时，第滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第滴刚好落到地面，而第3滴与第滴与第2滴分滴分别位于高别位于高1 m的窗户的上下沿，如图的窗户的上下沿，如图171所示。所示。(取取g10 m/s2)试求：试求： (1)滴水的时间间隔是多少？滴水的时间间隔是多少？ (2)此屋檐离地面多高？此屋檐离地面多高？图图171审题指导审题指导解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：(1)第第1滴水下落的总时间与时间间隔的关系。滴水下落的总时间与时间间隔的关系。(2)相邻各滴水之间的位移关系。相邻各滴水之间的位移关系。答案答案(1)0.2 s(2)3.2 m借题发挥借题发挥 在解决这个问题的过程中我们用到了等效思想，即将在解决这个问题的过程中我们用到了等效思想，即将这这5滴水的运动等效为一滴水的自由落体运动，并且将这一滴水的运动等效为一滴水的自由落体运动，并且将这一滴水运动的全过程分成时间相等的滴水运动的全过程分成时间相等的4段，设时间间隔为段，设时间间隔为T，则这一滴水在则这一滴水在0时刻、时刻、T末、末、2T末、末、3T末、末、4T末所处的位置末所处的位置分别对应图中第分别对应图中第5滴水、第滴水、第4滴水、第滴水、第3滴水、第滴水、第2滴水、第滴水、第1滴水所处的位置，据此可作出解答。滴水所处的位置，据此可作出解答。2. 一物体从一行星表面的某高度处自由一物体从一行星表面的某高度处自由下落下落(不计表层大气阻力不计表层大气阻力)。自开始下落。自开始下落计时，得到物体离行星表面的高度计时，得到物体离行星表面的高度h随随时间时间t变化的图像如图变化的图像如图172所示，则所示，则 ()A行星表面的重力加速度大小为行星表面的重力加速度大小为8 m/s2B行星表面的重力加速度大小为行星表面的重力加速度大小为10 m/s2C物体落到行星表面时的速度大小为物体落到行星表面时的速度大小为20 m/sD物体落到行星表面时的速度大小为物体落到行星表面时的速度大小为25 m/s图图172答案：答案：AC