人教版必修一26伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究9-資料下載頁
2024-11-19 09:44本頁面
【導(dǎo)讀】理解領(lǐng)悟[來源:學(xué)。本節(jié)課介紹落體運(yùn)動(dòng)的研究歷史，主要是介。紹伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究過程和他的科學(xué)思維方法。要通過自主學(xué)習(xí)，獨(dú)立的思考、歸納和總結(jié)，提出自己的看法與體會(huì)。另外，作為勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用，我們補(bǔ)充介紹了豎直上拋運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)。部分內(nèi)容教材沒有涉及，屬于“提高級(jí)”知識(shí)，供學(xué)有余力的同學(xué)參考。古希臘的學(xué)者們認(rèn)為，物體下落的快慢是由它們的重量決定的，物體越重，下落得越快?？炻_地與它們的重量成正比。亞里士多德的論斷影響深遠(yuǎn)，在其后兩千多年的時(shí)間里，人們一直信奉他的學(xué)說。但是，這種從表面上的觀察得出的結(jié)論實(shí)際上是錯(cuò)誤的。伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究方法大體可歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：。提出假設(shè)伽利略認(rèn)為，重物與輕物應(yīng)該下落得同樣快。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為了便于測(cè)量時(shí)間，伽利略設(shè)法用斜面做實(shí)驗(yàn)。從而，自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且所有物體自由。涉和對(duì)伽利略的迫害則造成了嚴(yán)重后果。
【正文】 ] 例 4 一種實(shí)驗(yàn)器材叫做光電門，它可以測(cè)出某物體經(jīng)過光電門所用的時(shí)間，如果知道物體的寬度，就可以求出這一小段過程的平均速度。你能用這種器材設(shè)計(jì)出研究自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)嗎？ 提示 一小段過程的平均速度可當(dāng)作物體通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度。 解析 讓物體自由下落，將光電門放在物體經(jīng)過的不同位置，測(cè)出物體經(jīng)過光電門所用 的時(shí)間△ t，量出物體的寬度△ x，則物體通過光電門時(shí)的速度 vtx???。量出光電門與物體初位置間的距離 h，如果能得出 hv ?2 的關(guān)系，就 可說明物體的運(yùn)動(dòng)是初速度為 0 的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。由 ghv 22 ? ，可得 hvg 22? 。多次測(cè)量，可求出 g的平均值。 點(diǎn)悟 本題為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題，題目要求根據(jù)提供的器材設(shè)計(jì)研究自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)。根據(jù)題中有關(guān)光電門作用的提示，結(jié)合自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，不難得出測(cè)量方法。要注意培養(yǎng)創(chuàng)新精神， 提高這種設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。 發(fā)展級(jí) 例 5 在 15m高的塔上以 4m/s的初速度豎直上拋一個(gè)石子，求經(jīng)過 2s后石子離地面的高度。（ g取 10m/s2） 提示 用位移公式來計(jì)算。 解析 由豎直上拋運(yùn)動(dòng)位移公式可得 2421 20 ???? gttvxm 221021 ??? m=－ 12m。 這表示經(jīng)過 2s 后石子對(duì)拋出點(diǎn)的位移的大小為 12m，方向是豎直向下的，即石子經(jīng)過2s后在塔頂下方 12m處，因而離地面的高度為 15??? xHh m－ 12m=3m。 點(diǎn)悟 上述解法采用了整體分析法，我們也可以分上升運(yùn)動(dòng)和下降運(yùn)動(dòng)兩步來計(jì)算： 石子上升到最高點(diǎn)的時(shí)間 10401 ?? gvts=， [來源 :學(xué) 科 網(wǎng) ZXXK] 離塔頂?shù)淖畲蟾叨? 102 422201 ??? gvhm=， 石子從最高點(diǎn)下落的距離 2212 )(1021)(21 ?????? ttghm=。 可見，石子離地面的高度為 1521 ???? hhHh m+－ =3m。 顯然，這樣分步計(jì)算比較麻煩。 例 6 由地面豎直上 拋一個(gè)物體，通過樓房上 ，需要 ；當(dāng)物體下落時(shí)，由下窗沿落到地面的時(shí)間為 。求物體上升的最大高度。（ g取 10m/s2） 提示 應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)法求出物體豎直上拋的初速度。 解析 物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)對(duì)稱性，下降階段經(jīng)過窗戶的時(shí)間與上升階段經(jīng)過窗戶的 實(shí)際相等。研究下降階段物體經(jīng)過窗戶的運(yùn)動(dòng)，由位移公式 20 21 gttvx ??可得物體到達(dá)窗戶上沿時(shí)的速度 220 ?????? t gtxv m/s=15m/s。 [來源 :學(xué)科網(wǎng) ZXXK] 由速度公式可得物體落地的速度 )(0 ttgvv ???? =15m/s+10(+)m/s =18m/s。 根據(jù)對(duì)稱性，可知物體從地面拋出時(shí)的速度也為 18m/s，即 v’ =18m/s。所以，物體上升的最大高度 10218222???? gvHm=。 點(diǎn)悟 豎直上拋運(yùn)動(dòng)上升階段與下降階段的運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間、位移、速度上均具有對(duì)稱性。運(yùn)用這種對(duì)稱性分析求解豎直上拋運(yùn)動(dòng)的有關(guān)問題，往往能出奇制勝。
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