20xx滬科版高中物理必修一第2章伽利略對落體運動的研究自由落體運動的規(guī)律word學(xué)案(已修改)
2024-12-14 16:43 本頁面
【正文】 學(xué)案 1 伽利略對落體運動的研究 學(xué)案 2 自由落體運動的規(guī)律 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 ] ，感悟科學(xué)探究的過程 .物體做自由落體運動的條件，知道重力加速度的大小和方向 .，會測定自由落體運動的加速度 .． 一、伽利略對落體運動的研究 1．亞里士多德的觀點：重的物體比輕的物體下落得 快． 2．伽利略對落體運動的研究 (1)伽利略的邏輯結(jié)果：重物與輕物 下落得 一樣快． (2)伽利略的猜想：下落物體的速度隨著時間 均勻增加 ，即 v∝ t. (3)伽利略的數(shù)學(xué)推理結(jié)果：從靜止開始做勻加速直線運動的物體通過的位移一定與運動時間的平方成 正比 ，即 s∝ t2. (4)伽利略的理想斜面實驗：因為物體實際下落太快，伽利略設(shè)計了 “ 沖淡重力 ” 的斜面實驗，這樣就減緩了物體下落速度．如圖 1所示，讓小球從斜面上不同位置滾下，觀測到小球多次從不同起點滾下的位移和所用時間的平方的比值 st2總是 保持不變 ，即有 s1t 21＝ s2t 22＝ s3t 23＝ ? ＝常數(shù)． 圖 1 如果不斷 加大 斜面的傾角，小球?qū)τ诿恳粋€特定的傾角的斜面，上述比例關(guān)系仍然成立，只是常數(shù)隨斜面傾角的增大而 增大． 伽利略合理外推至傾角為 90176。 ，即物體自由下落時，其比值也 保持不變 ，即 s∝ t2. (5)伽利略的結(jié)論：物體在做自由落體運動時，其速度隨時間 均勻增加 ，即 v∝ t. 3．伽利略的科學(xué)方法 (1)伽利略對落體運動的研究思路 問題 ― → 猜想 ― → 數(shù)學(xué)推理 ― → 實驗 驗證 ― → 合理外推 ― → 得出結(jié)論 (2)科學(xué)思想方法的核心：把 實驗 和邏輯推理結(jié)合起來． 二、自由落體運動的規(guī)律 1．自由落體運動：物體只在 重力 作用下從 靜止 開始下落的運動． 2．自由落體運動的加速度：自由落體的加速度也叫 重力加速度 ，用 g 表示，它的大小約為 m/s2，方向 豎直向下． 3．自由落體運動的規(guī)律 (1)速度公式： vt＝ gt (2)位移公式： h＝ 12gt2 (3)速度與位移的關(guān)系 v 2t ＝ 2gh 一 、自由落體運動 [問題設(shè)計 ] 1．在空氣中，將一張紙片和一石塊從同一高度同時釋放，哪個下落得快？若把這張紙片團(tuán)緊成一團(tuán)，再與石塊從同一高度釋放，情況會怎樣？ 答案 石塊下落得快；紙團(tuán)和石塊幾乎同時著地． 2．錢毛管實驗：玻璃管中有羽毛、小軟木片、小鐵片 ?? 玻璃管中抽成了真空，將物體聚于一端，再將玻璃管倒立，讓所有物體同時下落．看到什么現(xiàn)象？說明什么問題？ 答案 下落快慢相同．在沒有空氣阻力影響的情況下，所有物體下落快慢是相同的，與質(zhì)量無關(guān)． [要點提煉 ] 1．物體做自由落體運動的條件： (1)只受 重力 ； (2)初速度 v0＝ 0. 2．在實際中，物體下落時由于受空氣阻力的作用，并不做自由落體運動，只有當(dāng)空氣阻力遠(yuǎn)小于 重力時，物體由靜止開始的下落才可看做自由落體運動． 3．自由落體運動的實質(zhì)：自由落體運動是初速度為 零 、加速度為 g的 勻加速 直線運動，它只是勻變速直線運動的特例． 二、自由落體速度 [問題設(shè)計 ] 伽利略的實驗告訴我們，自由落體運動是勻加速直線運動，若已知自由落體的加速度為 g，你能推導(dǎo)做自由落體運動的物體在任意時刻速度的表達(dá)式嗎？ 答案 根據(jù)加速度的定義式， a＝ vt－ v0t 得 vt＝ v0＋ at，由于自由落體運動的初速度為 0，加速度為 g，所以有 vt＝ gt. [要點提煉 ] 1．自由落體運動的速度公式 vt＝ gt. 2．自由落體運動的 v－ t圖像是一條過原點的傾斜直線，如圖 2所示，其斜率表示 重力加速度． 圖 2 三、自由落體的位移 [問題設(shè)計 ] 1．勻速直線運動的位移與速度圖像和坐標(biāo)軸所包圍的面積有什么關(guān)系？ 答案 相等． 2．自由落體運動 v－ t圖線下方三角形的面積與物體在時間 t內(nèi)的位移有什么關(guān)系？運用了哪些思想方法？ 答案 相等． 思想方法： (1)t 分割成許多很小的時間間隔 Δ t—— 微元； (2)Δ t 內(nèi)是簡單的勻速直線運動 —— 簡化； (3)所有 Δ t內(nèi)的位移之和即總位移 —— 求和； (4)當(dāng)時間間隔無限減小 (Δ t→0)時，平行于 t軸的折線就趨近于物體的速度圖線，則速度圖線與 t軸包圍的面積為自由落體運動的位移 —— 極限． 3．用
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