高中物理(人教版)必修 第一册《自由落体运动》优质课教学视频

　　00:09 老师好

　　00:10 朋友们好

　　00:11 请坐在正式上课之前

　　00:15 老师给大家分享一件有意思的事情

　　00:18 上周三我在岳家嘴公园散步的时候

　　00:22 发现有人在玩一种游戏

　　00:25 游戏的规则是这样子的

　　00:28 路人玩一次游戏

　　00:30 需要支付给摊主20元钱

　　00:33 如果说路人能用两根手指夹住下落的

　　00:38 这20元钱得摊主奖励给路人100元钱

　　00:43 怎么样

　　00:44 听起来是不是很划算

　　00:48 那么同学们想要不要来挑战一次

　　00:52 如果你能挑战成功

　　00:54 老师奖励你一个大礼包

　　01:00 我随机抽取两名同学

　　01:07 刘娟一位

　　01:14 好面对

　　01:15 同学们开始挑战了

　　01:18 手伸高一点

　　01:22 不能提前讲啊

　　01:27 好请回

　　01:32 好第一位同学

　　01:33 挑战失败

　　01:34 得不到我的大礼貌

　　01:41 请问

　　01:44 上述两位同学挑战均以失败告终

　　01:48 所以啊无缘我的大礼包

　　01:50 其实啊这就是一个小骗局

　　01:53 不管是谁上台挑战

　　01:55 最后都会失败

　　01:58 同学们想不想知道这背后的原因啊

　　02:04 大家学习完本节的自由落体重之后

　　02:07 都能揭秘这个骗局

　　02:09 所以在接下来的时间里面

　　02:11 同学们需要认真听课

　　02:18 在我们的实际生活当中

　　02:21 有许多落体现象

　　02:23 例如落木萧萧

　　02:25 寒冬飞雪

　　02:26 西风骤雨

　　02:28 悬空蹦极

　　02:29 这些物体下落的速度各不相同

　　02:32 那么我想请问同学们

　　02:34 第一个问题

　　02:36 物体下落的快慢到底与哪些因素有关

　　02:41 定金呃

　　02:42 物体下落的快慢与质量相关

　　02:45 越重的物体下落速度越快

　　02:47 越轻的物体下落的速度越慢

　　02:49 请坐他认为物体下落与物体的

　　02:54 物体下落的快慢与物体的质量有关

　　02:57 重的物体叫做生化物

　　03:00 如果把它放在2000多年以前

　　03:04 那么它就是和亚里士多德齐名的人物

　　03:08 因为他的观点与亚里士多德的观点不谋而合

　　03:12 亚里士多德的观点符合当时人们的认知

　　03:17 所以在近2000年的时间里面

　　03:20 人们把亚里士多德的观点奉为经典

　　03:23 直到十七十七世纪

　　03:26 一位伟大的物理学家伽利略

　　03:29 他首次从逻辑上证明了亚里士多德的观点

　　03:34 存在问题

　　03:35 同学们快速阅读课本

　　03:37 你是否能从逻辑上证明

　　03:40 亚里士多的观点是存在问题的

　　04:24 好停下来

　　04:25 同学们请看黑板

　　04:26 我们一起来看看到底逻辑上哪存在问题

　　04:33 首先伽利略假设亚里士多的观点中

　　04:38 得不体项目的更快去

　　04:42 假设有两个石头

　　04:43 一个大石头

　　04:44 一个小石头

　　04:45 大石头下落的速度是8米每秒

　　04:48 小石头下落的速度是4米每秒

　　04:50 现在我把两个石头绑一块

　　04:53 形成一个更大的势头

　　04:55 那么按照重的物体相对更快的观点

　　04:58 那么它下落速度就应该是大于发明了

　　05:04 但是还有另外一种看法

　　05:06 重的物体它会拖着轻的物体跑

　　05:09 那这样的话就会使得重的物体速度变慢

　　05:13 而轻的物体速度变快

　　05:15 也就是它的速度应该介于4米每秒到

　　05:18 8米每秒之间

　　05:20 那么同一个假设结果

　　05:22 我们得出来两个相互矛盾的结果

　　05:26 所以亚里士多的观点是存在问题的

　　05:30 那既然快了也不行

　　05:32 慢了也不行

　　05:33 那伽利略就认为

　　05:34 重的物体和轻的物体应该降落的一样快

　　05:40 伽利略是首次将逻辑推理与实验相结合

　　05:45 奠定了以后物理学的发展的基础

　　05:49 纸上得来终觉浅

　　05:51 绝知此事须躬行

　　05:53 接下来我们从实验的角度探究

　　05:56 物体下落到底与哪些因素有关

　　06:01 老师手上啊分别有半张纸片和一张纸片

　　06:04 接下来我们将这半张纸片反复对折几次

　　06:17 然后同一高度同时释放

　　06:22 同学们看到了什么实验现象

　　06:28 来打李湘平

　　06:31 具体的指令下的更快

　　06:33 说明亚斯多德俱乐部及下约会的管理是错误的

　　06:40 好接下来我们看实验二

　　06:46 我有一个盒子和一个小纸片同一高度同时释放

　　06:52 我们很容易发现盒子是先落地的

　　06:56 纸片是不落地的

　　06:58 接下来我把他俩放一块儿

　　07:01 把纸片放盒子里边

　　07:03 现在我在吃饭

　　07:06 那么你看到的实验现象是

　　07:09 这两者好像融为一体

　　07:11 一起下落

　　07:14 好同学们啊

　　07:15 实验进行到这里

　　07:17 我想请问同学们一个问题

　　07:20 物体在空中

　　07:22 他凭什么下落

　　07:23 神龙可能明天提车这么多

　　07:28 1000多

　　07:29 他认为物体在空中会下落

　　07:33 是由于物体受到的重点左右啊

　　07:36 这是我们初中已经学过的内容

　　07:39 那其实物体在下落的过程当中啊

　　07:43 仅仅只受重力吗

　　07:44 其实还有一种力

　　07:46 我们还没有认识到这种神秘的力是什么呢

　　07:50 接下来请看下一个实验

　　07:54 那么我找一位同学为大家来演示李宗盛

　　08:02 好我给你一把扇子啊

　　08:03 你按照我的要求来

　　08:05 首先你扇动扇子

　　08:07 你感受到没有有一种力在阻碍扇子的运动

　　08:14 接下来你快速扇动扇子和慢速扇动扇子

　　08:18 你感觉这种力有什么变化

　　08:24 我能够感受到扇子它运动运动越快

　　08:27 它受到阻力就会越大

　　08:29 好接下来把这个扇子这个面积弄小一点

　　08:35 再扇动

　　08:36 感受到这个力的变化没有

　　08:38 我能感觉到它的表面积如果越小的话

　　08:42 它它受到的阻力就会越小

　　08:43 好请回掌声鼓励啊

　　08:47 非常好

　　08:56 其实啊刚才阻碍扇子运动

　　08:59 这种力就叫做空气阻力

　　09:04 而且从刚才的实验我们发现

　　09:07 空气阻力与两个因素有关

　　09:09 一个是与这个扇子运动的速度有关

　　09:13 速度越快

　　09:14 阻力越大

　　09:15 还与扇子与空气的接触面积有关

　　09:20 接触面积越大哎空气阻力也就越大

　　09:26 那么引入空气阻力之后

　　09:28 我们接下来再来思考实验仪

　　09:32 轻则物体为什么比重的物体下落的更快

　　09:35 实验二塑料盒中的纸片为什么没有飞出来好

　　09:40 首先是第一个问题

　　09:44 刘云呃

　　09:47 侵略物体受到空气阻力比重

　　09:51 物体受到空气阻力要更小

　　09:53 所以空气

　　09:53 所以氢的物体就下落比重好坐下

　　09:58 他的观点是

　　09:59 由于氢的物体面积更小

　　10:02 阻力也就更小

　　10:05 所以说它下落的更快

　　10:09 很不错

　　10:10 第二个唐宋伟

　　10:13 因为没有

　　10:16 所以盒子和纸片项目一样

　　10:18 快请坐

　　10:24 这个纸片装在塑料盒里面的话

　　10:27 它下落的时候

　　10:28 这个纸片是不会受到空气阻力的

　　10:31 所以说它下落的很快啊

　　10:36 所以说就和盒子形成了一个整体

　　10:42 从这两个实验我们发现

　　10:44 物体下落快慢与质量是没有关系的

　　10:47 空气阻力它会影响物体下落的速度

　　10:52 那么同学们有没有思考一个问题

　　10:54 那如果说我的这个物体在下落的过程当中

　　10:57 它不受空气阻力

　　10:58 轻的物体和中的物体下落会不会一样快呢

　　11:05 同学们请观察实验并思考问题

　　11:09 接下来

　　11:10 实验员将把羽毛的金属球

　　11:12 放在6米高的真空管中

　　11:14 以相同高度挂在管内顶部的电磁铁上

　　11:18 在确保密封之后就可以进行下一步操作

　　11:33 师傅师傅

　　11:58 同学们发现羽毛和铁球是同时落地的

　　12:05 在真空管中

　　12:06 物体下落是不受空气阻力的

　　12:11 真空管的意思是我们用抽气机啊

　　12:14 把里面的空气全部都抽光

　　12:17 所以说下落的时候他只需要重力

　　12:20 从这里我们发现

　　12:22 轻重不同的物体在只受重力的时候

　　12:25 他项目的快慢是一样的

　　12:28 那么这种特殊的运动

　　12:30 我们有一个名字叫做自由物体运动

　　12:34 所以这个物体运动的定义是

　　12:37 物体只在重力作用下从静止开始下落的运动

　　12:42 就是自由落体运动

　　12:44 通知

　　12:45 从这个定义中我们不难发现

　　12:47 如果物体要做自由落体运动

　　12:50 它需要满足两个条件

　　12:52 第一个只能受什么力

　　12:58 只能受重力

　　13:02 第二个它的初速度V0

　　13:04 必须等于你满足这两个条件

　　13:08 它就符合自由落体运动的定义

　　13:12 那同学们在思考一个问题啊

　　13:14 在我们的实际生活当中

　　13:16 到底存不存在这个落体运动

　　13:19 你们认为不存在

　　13:21 小猪小强不存在

　　13:25 有同学说存在其实是不存在的

　　13:29 我们实际生活当中啊

　　13:32 不可避免的时候

　　13:33 物体下落

　　13:34 它会受到攻击阻力

　　13:37 所以这个自由落体运动啊

　　13:40 它只是一种积极想法模型

　　14:00 那在实际操作的过程当中啊

　　14:02 如果说物体下落受到的空气阻力

　　14:07 比它的重力小很多的时候

　　14:10 也就是F组远远小于G

　　14:14 这个时候空气阻力可以忽略不计

　　14:19 物体下落也可以近似看作自由落体运动

　　14:25 到这儿我们已经弄清楚了自由落体运动的定义

　　14:31 那么自由落体运动

　　14:33 到底是一个什么性质的运动呢

　　14:35 同学们分组讨论什么

　　15:28 都有结果了

　　15:30 有小嗯

　　15:33 我认为自由会是一个中国人赢的赢家族群嗯

　　15:39 你认为它是一个初速度为零的匀加速直线运动

　　15:43 请坐

　　15:45 你有没有同学有不同的观点

　　15:49 有没有中摇头

　　15:51 没有

　　15:54 你有那你说他为什么是云南

　　15:58 我觉得他受那些影响

　　16:00 他肯定应该是那种变变下去好

　　16:04 请坐好

　　16:05 我们发现有两种观点

　　16:07 一种认为它是匀加速运动

　　16:09 一种认为它是变加速这一种

　　16:11 那么我们至少发现这个物体下落的时候

　　16:14 是越来越快的

　　16:15 那肯定是什么

　　16:17 不说是匀加速

　　16:18 但至少是加速速度啊

　　16:20 这是加速

　　16:22 那么大部分同学还是认为他是初速为零的

　　16:25 匀加入职业运动

　　16:28 那谁的观点对呢

　　16:31 实践才是检验真理的唯一标准

　　16:35 接下来我们

　　16:40 如何证明它是不是初速度为零

　　16:43 的自由落体运动呢

　　16:45 在上课之前

　　16:46 其实老师已经和课代表拍成了一段

　　16:49 小球自由落体运动的视频

　　16:57 接下来我们把这个视频导入视频分析软件

　　17:03 推塔推塔是一个什么软件呢

　　17:06 它可以追踪小球运动的轨迹

　　17:11 它可以计算出每一帧小图的瞬时速度

　　17:17 那么我们有这个速度之后

　　17:18 我们可以得到角球运动的VT图像

　　17:23 从VT图像上来观察

　　17:27 那么TRICKER这个软件

　　17:29 它其实测速度的原理非常简单

　　17:32 和我们之前利用打点计时器

　　17:36 测点的瞬时速度的方法是一样的

　　17:40 那么通过之前的学习

　　17:42 同学们

　　17:43 你是如何知道ABCD这四个点的瞬时速度的

　　17:48 甄瑞那个V是等于XOB除以2T

　　17:55 然后VB是等于x AC除以2T

　　17:59 VC等于XPD除以2T

　　18:01 然后VT是等于XC12T

　　18:05 请坐很好

　　18:07 非常正确

　　18:10 简单讲就是什么

　　18:12 就是这个点左右两个间隔的距离

　　18:17 除以整个的时间

　　18:19 也就是利用了什么

　　18:22 平均速度等于中间时刻的瞬时速度

　　18:27 那么如果说我们在打O这个点的时候是静止的

　　18:33 以O为计时起点

　　18:35 那么打A这个点C的时刻就是一个T

　　18:39 B这个点对应的时刻是2T

　　18:41 C

　　18:41 这个点的时刻是3T

　　18:43 D这个点对应的时刻是4T

　　18:45 那我们有瞬时速度有10克

　　18:48 如果说我们能建立一个VT坐标系

　　18:51 把这些速度和时刻通过描点法描上去

　　18:56 如果你得到的这个VT图像

　　18:59 这些点在同一条直线上

　　19:02 而且还能通过坐标原点

　　19:05 那么就能说明这个物体的运动

　　19:08 它是一个初速度为零的匀加速直线运动

　　19:12 那接下来我们利用paper来提取数据

　　19:33 好这就是我们的QQ软件

　　19:36 其实

　　19:39 每一帧的时间间隔是0.033秒

　　19:42 这是我们的这个手机拍摄的每一张照片的时候

　　19:46 这个时间间隔

　　19:47 其实视频是由一张一张照片怎么样形成的

　　19:53 接下来我们去点

　　20:03 那同学们发现这些点有类类

　　20:06 不类似于我们的答案记录下哎

　　20:09 那你发现这些点的间隔是越来越大的

　　20:20 好最后我们去点完成了

　　20:23 我们要的什么数据呢

　　20:24 我们要的是VY和T这两组数据

　　20:35 把数据导入到

　　20:41 一个黑暗

　　20:44 再通过这些数据我们来做图

　　20:50 唉同学们你看到啥了

　　20:56 哎你发现我们这些点基本上是在同一条线上的

　　21:02 这些点就是什么

　　21:06 每某一个时刻对应的什么瞬时速度

　　21:10 我们用拟合的方法拟合出一条直线

　　21:13 这条直线大概也是通过原点的

　　21:17 那当然实验还是有误差的

　　21:19 实验还是有点小误差的

　　21:22 所以通过推特软件

　　21:27 我们已经证明了

　　21:28 自由落体运动是一个初速度为零的

　　21:31 匀加速直线运动

　　21:37 居然自由落体运动

　　21:39 它比较特殊

　　21:41 那么它的加速度

　　21:42 我们重新命名为自由落体加速度

　　21:46 或者是重力加速度

　　21:47 用符号C表示

　　21:51 那么他既然有加速度

　　21:54 这个加速度大小是多少

　　21:58 方向又朝哪来

　　22:00 同学们

　　22:01 我们利用逐差法来测定自由落体加速度

　　22:06 我们统一标准

　　22:10 每两个点之间的时间间隔是0.02秒

　　22:12 我们取四个间隔作为S1

　　22:16 相邻的四个间隔作为S2

　　22:19 那么利用两段法加速度A就等于S2

　　22:22 减S14T括号的平方

　　22:25 同学们快速连接实验仪器进行实验

　　22:29 我把我给我

　　23:04 在实验的时候

　　23:05 同学们一定要相互合作

　　23:28 第三组的同学整不破

　　23:30 纸袋已经放完了

　　23:32 如果你觉得你不够高的话

　　23:33 你可以站在凳子上来释放纸袋

　　23:37 那么一定要保证重锤指弹

　　23:41 他们一定要竖直方向上

　　23:45 从而减小摩擦力的作用

　　23:49 实验完成的同学就快速的测数据

　　23:53 然后计算

　　24:32 如果说你两个字在放屁的话

　　24:34 你就喷一个字来玩

　　24:41 语法学的哪怕看出什么问题啊

　　24:49 钟馗钟馗

　　24:53 那个接的同学下去点

　　24:58 先开始的话可

　　25:14 快速测试对

　　25:17 然后自己计算结果

　　26:15 先自己计算一遍啊

　　26:20 看看你的结果是不是OK的

　　26:46 同学们

　　26:47 你们的结果都差不多了吗

　　26:51 那我现在来检验一下你们的这个计算怎么样

　　26:56 第一组把数据报给我

　　26:58 先报S2

　　27:00 S2是15.49

　　27:02 15.49

　　27:04 单位是什么米

　　27:06 米还是米还是毫米厘米啊

　　27:09 按F1了

　　27:10 F1是9.24

　　27:12 9.24cm

　　27:15 all的时候一定要说单位啊

　　27:18 下一下一组

　　27:19 第二组S2等于19.37cm

　　27:26 SS1等于13.15度

　　27:32 S200十80750

　　27:36 S10012.56亿

　　27:41 你下一首

　　27:45 第四组

　　27:49 20.431米

　　27:53 14.18

　　27:59 S2等于16.940

　　28:03 S1等于0.75cm

　　28:08 下一个S2是等于17.六二十七.62

　　28:15 然后S1是等于11.4510

　　28:22 下一首

　　28:25 S2等于你们这组啊

　　28:28 是你们这个对对对

　　28:30 S2等于5.7

　　28:31 四等多少

　　28:33 5.七四十五.74

　　28:38 一等于10.一二十.02

　　28:47 19.77

　　28:53 13.57

　　29:00 S28.79厘米

　　29:02 8.79

　　29:04 S一零十二.62.6

　　29:09 好同学们啊

　　29:10 这个数据已经在老师上了

　　29:13 我们来观察这个结果

　　29:23 那么同学们

　　29:24 你们有没有发现某一组数据其实是有问题的

　　29:30 哪组数据是有问题的

　　29:34 好这组数据是有问题的

　　29:36 大家的结果都是9.6到9.7之间啊

　　29:40 他这个结果是8.9

　　29:43 说明这组数据你做实验的时候是存在问题的

　　29:47 那么你的操作是肯定是存在某种问题的哦

　　29:52 同学们再看看这个读数啊

　　29:55 我们说这个毫米刻度尺读数的话

　　29:58 一定要保留到毫米的后一位

　　30:01 但是你看看这位同学的数据

　　30:04 你觉得有没有问题

　　30:06 他没有干嘛

　　30:07 没有孤独啊

　　30:09 所以说这个刻度尺的读数是错误的好

　　30:13 那么接下来啊我的同学们的数据都在黑板上

　　30:17 我们把大家的数据来求一个平均值

　　30:20 当然把这一组错误的数据没清除掉啊

　　30:28 接下来我们求平均值

　　30:42 结果我们的平均值是9.699.69

　　30:53 好大家非常辛苦的把这个实验数据整出来了

　　30:59 我们自己测试的结果是9.69

　　31:10 这是我们通过实验测出来的

　　31:17 那么它的方向由于这个他只受重力

　　31:21 所以说他的这个方向与重力的方向一样

　　31:24 都是竖直向下

　　31:35 同学们

　　31:36 你们思考一个问题

　　31:38 我们测出来的这个结果

　　31:40 与实际的重力加速的结果比较

　　31:42 你觉得是比实际的结果大些

　　31:46 还是比实际的结果小一些

　　31:49 增添嗯

　　31:52 我觉得是

　　31:55 什么小一点是测量值小一点

　　31:57 还是实际测量值偏小

　　32:00 原因呢

　　32:02 因为物体消防时受到空气的阻力

　　32:04 而且只在于商业机之间的摩擦力

　　32:08 造成结果影响

　　32:10 请坐他认为我们这个重锤带着纸在下落的时候

　　32:15 有空气阻力的存在

　　32:17 也有纸袋和打点计时器的摩擦

　　32:21 所以会造成结果偏小

　　32:23 那是不是如此呢

　　32:24 我们真实的这个重力加速度

　　32:27 是随纬度的变化而变化的

　　32:30 随纬度的增加而增加

　　32:32 从赤道到两极逐步增加

　　32:34 不过这个增加的幅度不大

　　32:36 只有0.5%

　　32:42 我们计算的时候

　　32:43 一般都取地球的重力加速的平均值

　　32:46 9.8米每二次方秒

　　32:48 有时候为了这个计算方便

　　32:51 取整数10米每20方秒

　　32:53 那么同学们

　　32:54 我们来看看

　　32:55 我们张家界这的重力加速度应该是多少

　　32:58 我们的纬度比北京要干嘛

　　33:00 要一比这个南昌要高一点

　　33:05 所以说我们的这个值应该是

　　33:07 比这个9.79要大

　　33:09 比9.80医药小

　　33:12 也就是大概是9.8左右

　　33:15 而我们的值只有9.69

　　33:18 所以说我们实验值是偏什么偏小的

　　33:30 重力加速除了随着纬度的增加而增加之外

　　33:34 它还随离地面的高度的变化而变化

　　33:37 这部分内容我们到外有以及地域再去详细讲解

　　33:43 接下来我们已经知道了

　　33:46 自由落体是一种初速度为零的匀加速直线运动

　　33:51 符合匀变速直线运动的定义

　　33:54 那么我们很容易从匀变速直线运动规律推导

　　33:59 自由落体运动的规律

　　34:01 不过有两个区别

　　34:04 自由落体运动的加速度

　　34:05 我们用符号G表示自由落体运动的位移

　　34:09 我们用符号H表示

　　34:13 我们先看速度与时间关系

　　34:17 在匀变速直线运当中是V等于AT

　　34:22 那么在自由落体运动里面是V等于gt

　　34:29 位移时间关系X等于二分之1T的平方

　　34:33 到这个东西就是H等于12集体的平方

　　34:39 位移速度关系是V的平方

　　34:42 等于2ax到自由作品中是V的平方

　　34:47 等于2D7

　　34:49 初速为零的匀变速直线运动有许多推论

　　34:52 那么这些推论对于我们的自由落体运动

　　34:56 照样适用好

　　34:59 本节课的内容基本上结束了

　　35:02 最后我们来揭秘之前的骗局

　　35:06 那么老师先给大家一个小知识

　　35:10 我们正常人的反应呢

　　35:12 大概是0.2秒到0.3秒之间

　　35:15 专门训练的运动员也只能达到0.1秒

　　35:19 到0.2秒之前

　　35:21 我让大家来挑战的时候

　　35:23 用的是20元的人民币

　　35:26 20元的人民币

　　35:28 它的高度大概是7cm

　　35:30 那么同学们

　　35:31 你们快速计算20元的人民币

　　35:34 通过你的手指大概需要多长时间

　　36:11 那我们就看看你的啊

　　36:13 你写完了

　　36:34 好没写完

　　36:35 同学我们还等一会儿啊

　　36:38 写完的同学去看黑板上的内容

　　36:40 你看他的

　　36:43 结果怎么样

　　37:08 好我们一起来看

　　37:21 好看就行了啊

　　37:23 嗯前面的没问题啊

　　37:27 H等于12的平方

　　37:31 呃这是什么玩意儿

　　37:37 你觉得他的书写有没有问题啊

　　37:41 有啊

　　37:42 任何是个数据QB后都得带单位啊

　　37:50 那么同学们啊

　　37:51 做计算题的时候以后书写要规范啊

　　37:54 我们可以怎么写呢

　　37:55 我们的目的是求七啊

　　37:57 我们把T解出来

　　37:58 等于根号下2H除以G

　　38:02 那么再带数据等于根号下2×0.0

　　38:09 7÷10单位是什么

　　38:12 秒以后啊

　　38:13 大家做训练题的时候啊

　　38:15 我推荐这种方法

　　38:25 最后我们发现诶

　　38:27 他下落的时候只需要0.12秒

　　38:32 但是你的反应时间是多少秒

　　38:34 0.2秒

　　38:35 也就是说你还没有反应过来

　　38:37 他就已经通过你的手指了

　　38:40 所以说这就是一个什么

　　38:42 根据好本节课的内容

　　38:45 到此结束

　　38:46 下课

　　38:49 谢谢老师