2017-2018学年鲁科版必修1 第3章第3节匀变速直线运动实例——自由落体运动 学案(1)
2017-2018学年鲁科版必修1 第3章第3节匀变速直线运动实例——自由落体运动  学案(1)第2页

体的速度、物体和空气的接触面积等因素有关,同一物体在下落的过程中与空气的接触面积越大,空气的阻力越大.下落的铁球和纸片,纸片下落时除受重力外,还受空气阻力,而空气阻力对它的运动影响很大,所以纸片下落慢.下落的铁球和纸团,纸团受到空气阻力很小,可以近似地认为它同铁球一样,都略去空气阻力,只受重力作用,做自由

落体运动,下落快慢差不多.当空气阻力远小于物体的重力时,物体的运动就可以近似看作自由落体运动.所以在月球上即没有空气阻力的情况下,羽毛和铁球在同一地点同一高度同时无初速度释放,会同时落地.

2.伽利略的探究之路

(1)大胆的猜想

下落物体的速度是随时间均匀增大的,即v∝t.即下落物体其运动性质是匀加速直线运动.

(2)数学推理

用实验观察和验证v∝t,需要测量不同时刻的瞬时速度,但瞬时速度v很难直接测量.而伽利略应用数学推理得出结论:做初速度为零的匀变速运动的物体通过的位移与所用时间的平方成正比,即s∝t2.因此,如果将匀变速直线运动的位移和时间的关系找到,就比较容易进行实验验证了.

伽利略的推导思路大致如下:先由平均速度=得出s=t.他推断初速度为零、末速度为v的匀变速运动的平均速度=v,然后应用这个关系得出s=vt.再应用a=从上式消去v,就导出s=at2,即∝t2

(3)巧妙的"冲淡重力"斜面实验

实验再现:

①将一条刻有光滑凹槽的长木板的一端垫起.

②在盛水的大桶下面装一根细管,让水均匀流出,用流出的水量表示时间.

③将铜球从凹槽的某一特定位置由静止释放.

④记下流出一定水量时,铜球的位置.

⑤测量水的重力换算成时间t1,测量出铜球的位移s1.

⑥重复上述实验步骤,测出t2和s2,t3和s3.

......

数据处理:

求出位移s和时间t的比值.

结论归纳:

通过计算表明,在误差允许的范围内,有=...=常数,即s∝t2.

(4)合理外推

伽利略将实验的结果作了合理的外推,把结论从有倾角的情况增大到90°的情况,这时小球将自由下落,成为自由落体运动.伽利略认为这时小球仍然会保持匀速直线运动的性质.这种从斜面运动到落体运动的外推,是很巧妙的.

问题探究

问题 轮船在地处北极圈内的某港口装载了重达9.823×108 N的矿石,当到达赤道附近的某港口卸货时却只称得了9.780×108 N的货物,奇怪!竟凭空少了4.3×106 N的货物!请你分析一下,这些"不翼而飞"的货物哪儿去了?如果有两人分别位于两个港口,同时使物体