高中物理專題2.5自由落體運動課件基礎(chǔ)版新人教版必修

1、第二章 勻變速直線運動的研究 2.5 自由落體運動1. 定義定義: 物體只在重力作用下，從靜止開始下落的運動，物體只在重力作用下，從靜止開始下落的運動，叫自由落體運動。叫自由落體運動。(1) v0 = 0 ，是加速運動；，是加速運動；(2) 只受重力作用；只受重力作用；2. 特點特點:3. 如果空氣阻力的作用比較小，可以忽略，物體的下落也如果空氣阻力的作用比較小，可以忽略，物體的下落也可以近似看作自由落體運動?？梢越瓶醋髯杂陕潴w運動。(3) 軌跡是豎直直線。軌跡是豎直直線。知識點一、自由落體運動知識點一、自由落體運動1物體做自由落體運動的條件物體做自由落體運動的條件 (1) 初速度為零；初速

2、度為零； (2) 除重力之外不受其他力的作用。除重力之外不受其他力的作用。對自由落體運動的理解對自由落體運動的理解2自由落體運動是一種理想化模型自由落體運動是一種理想化模型(1)這種模型忽略了次要因素這種模型忽略了次要因素空氣阻力，突出了空氣阻力，突出了主要因素主要因素重力。重力。(在地球上，物體下落時由于受空氣阻在地球上，物體下落時由于受空氣阻力的作用，并不做自由落體運動。力的作用，并不做自由落體運動。)(2)當(dāng)空氣阻力遠(yuǎn)小于重力時，物體由靜止開始的下當(dāng)空氣阻力遠(yuǎn)小于重力時，物體由靜止開始的下落可看作自由落體運動。如在空氣中自由下落的石塊可看落可看作自由落體運動。如在空氣中自由下落的石塊可看

3、作自由落體運動，空氣中羽毛的下落不能看作自由落體運作自由落體運動，空氣中羽毛的下落不能看作自由落體運動。動。對自由落體運動的理解對自由落體運動的理解【例題例題1 1】關(guān)于自由落體運動，以下說法中正確的是關(guān)于自由落體運動，以下說法中正確的是 ()a質(zhì)量大的物體自由下落時的加速度大質(zhì)量大的物體自由下落時的加速度大b從水平飛行著的飛機上釋放的物體將做自從水平飛行著的飛機上釋放的物體將做自由落體運動由落體運動c雨滴下落的過程中做自由落體運動雨滴下落的過程中做自由落體運動d從水龍頭上滴落的水滴的下落過程，可近從水龍頭上滴落的水滴的下落過程，可近似看做自由落體運動似看做自由落體運動 【解析】所有物體在同一

4、地點的重力加速度相等，與【解析】所有物體在同一地點的重力加速度相等，與物體質(zhì)量大小無關(guān)，故物體質(zhì)量大小無關(guān)，故a錯；從水平飛行著的飛機上釋放的錯；從水平飛行著的飛機上釋放的物體，由于慣性，具有水平初速度，不做自由落體運動，故物體，由于慣性，具有水平初速度，不做自由落體運動，故b錯；雨滴下落過程所受空氣阻力與速度大小有關(guān)，速度增錯；雨滴下落過程所受空氣阻力與速度大小有關(guān)，速度增大時阻力增大，雨滴速度增大到一定值時，阻力與重力相比大時阻力增大，雨滴速度增大到一定值時，阻力與重力相比不可忽略，不能認(rèn)為是自由落體運動，故不可忽略，不能認(rèn)為是自由落體運動，故c錯；從水龍頭上錯；從水龍頭上滴落的水滴所受的

5、空氣阻力與重力相比可忽略不計，可認(rèn)為滴落的水滴所受的空氣阻力與重力相比可忽略不計，可認(rèn)為只受重力作用，故只受重力作用，故d對對【答案】【答案】d 【針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練】月球上沒有空氣，若宇航員在月球上將月球上沒有空氣，若宇航員在月球上將羽毛和石塊從同一高度處同時由靜止釋放，則羽毛和石塊從同一高度處同時由靜止釋放，則()a羽毛先落地羽毛先落地b石塊先落地石塊先落地c它們同時落地它們同時落地 d d它們不可能同時落地它們不可能同時落地【解析】羽毛和石塊在月球上下落時不受空氣【解析】羽毛和石塊在月球上下落時不受空氣阻力影響，阻力影響，做自由落體運動，做自由落體運動，所以它們同時落地，所以它們同時落地，

6、故故c正確正確，abd錯誤。錯誤?！敬鸢浮俊敬鸢浮縞 自由落體運動小結(jié)自由落體運動小結(jié)1. 定義定義: 物體物體只只在在重力重力作用下，從作用下，從靜止靜止開始下落開始下落的運動，叫的運動，叫自由自由落體運動。落體運動。 v0 = 0 ，是，是加速加速運動運動； 只受只受重力重力作用；作用；2. 特點特點:3. 如果空氣阻力的如果空氣阻力的作用比較小作用比較小，可以忽略可以忽略，物，物體的下落也可以體的下落也可以近似看作近似看作自由落體運動。自由落體運動。 軌跡軌跡是豎直是豎直直線。直線。1. 定義：在同一地點，一切物體自由下落的加速度都定義：在同一地點，一切物體自由下落的加速度都相同相同 ，

7、這個加速度叫做自由落體加速度。也叫重力加，這個加速度叫做自由落體加速度。也叫重力加速度速度 ，通常用，通常用 g 表示。表示。2. 方向：方向：豎直向下豎直向下3.大小大?。和ㄟ^多種方法用實驗測定，在地球上的不同：通過多種方法用實驗測定，在地球上的不同地方地方 g 不同，但變化很小。在一般計算中不同，但變化很小。在一般計算中 g 取取 9.8 m/s2，近似取近似取 10 m/s2 。 知識點二、自由落體加速度知識點二、自由落體加速度1產(chǎn)生原因由于地球上的物體受到地球的吸引力而產(chǎn)生的。2自由落體加速度的方向(1)方向豎直向下，不是垂直向下，也不是指向地球球心。(2)由于地球是球體，各處重力加速

8、度的方向并不相同自由落體加速度的理解自由落體加速度的理解3大小與所處地球上的位置及距地面的高度有關(guān)。(1)在地球表面會隨緯度的增加而增大，在赤道處最小，在兩極最大，但差別很小。(2)在地面上的同一地點，隨高度的增加而減小，但在一定的高度范圍內(nèi)，可認(rèn)為重力加速度的大小不變。通常情況下取g9.8m/s2或g10m/s2。自由落體加速度的理解自由落體加速度的理解 一般取一般取 g = 9.8m/s2 粗略計算可以取粗略計算可以取 g =10m/s2 地地 點點 緯緯 度度g (ms-2)特特 點點 赤道赤道 09.780 最小最小 廣州廣州23069.788 武漢武漢30339.794 上海上海31

9、129.794 東京東京35439.798 和田和田 3707 9.797 北京北京39569.801 紐約紐約40409.803 莫斯科莫斯科55459.816 北極北極909.832 最大最大海拔海拔1367 m不同地區(qū)重力加速度不同地區(qū)重力加速度 g 值比較值比較 對比可知，重力加速度對比可知，重力加速度 g 隨著緯度隨著緯度的增加而增大，隨著高度的增加而減小。的增加而增大，隨著高度的增加而減小。赤道：赤道：g = 9.780m/s2北京：北京：g = 9.801m/s2北極：北極：g = 9.832m/s2莫斯科：莫斯科：g = 9.816m/s2隨隨緯度緯度升高，重力加速度升高，重力

10、加速度增大增大1自由落體運動的實質(zhì)自由落體運動是初速度v00，加速度ag的勻加速直線運動，它只是勻變速直線運動的特例。2自由落體運動的規(guī)律自由落體運動是勻變速直線運動在v00、ag時的一個特例。所以勻變速直線運動的基本公式以及推論都適用于自由落體運動。知識點三、自由落體的運動規(guī)律知識點三、自由落體的運動規(guī)律基本規(guī)律基本規(guī)律 vt gt h = gt2/2 vt 2 = 2gh自由落體的運動規(guī)律自由落體的運動規(guī)律1. 速度與時間關(guān)系式速度與時間關(guān)系式 vt at2. 位移與時間關(guān)系式位移與時間關(guān)系式 x = at2/23. 推論推論 1：vt 2 = 2as推論推論 2：位移與平均速度關(guān)系式：位

11、移與平均速度關(guān)系式tvht2推論推論 3：中間時刻速度：中間時刻速度 22ttvvv推論推論 4：hgt 2比如測一口井的深度，測樓房的高度等等。比如測一口井的深度，測樓房的高度等等。212sat212hgt自由落體運動的應(yīng)用自由落體運動的應(yīng)用1. 測高度測高度2. 測反應(yīng)時間測反應(yīng)時間212hgt2htg【例題例題2 2】從離地從離地 500 m 的空中，自由落下一個小球，的空中，自由落下一個小球，取取 g 10 m/s2，求：，求：(1) 經(jīng)過多少時間落到地面；經(jīng)過多少時間落到地面；(2) 從開始落下的時刻起，在第從開始落下的時刻起，在第 1 s 內(nèi)的位移、最后內(nèi)的位移、最后 1 s 內(nèi)的

12、位移；內(nèi)的位移；(3) 落下一半時間的位移。落下一半時間的位移?！窘馕鼋馕觥浚? 1）由自由落體運動公式）由自由落體運動公式212hgt 得落地時間得落地時間22 500=s 10s10htg （2 2）第）第1s1s內(nèi)的位移內(nèi)的位移22111110 1 m=5m22hgt前前9s9s內(nèi)的位移內(nèi)的位移22221110 9 m=405m22hgt最后最后1s1s內(nèi)的位移內(nèi)的位移32500m405m95mhhh（3 3）落下一半時間的位移，也就是自由落體運動）落下一半時間的位移，也就是自由落體運動5s5s內(nèi)內(nèi)物體的位移物體的位移22441110 5 m=125m22hgt【答案答案】（1）10 s

13、 ；（；（2）95 m ； （3）125 m 【針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練】 1991年年5月月15日日北京晚報北京晚報，報道，報道了一位青年奮勇接住從了一位青年奮勇接住從 15 層高樓窗口跌出的孩子層高樓窗口跌出的孩子的動人事跡。設(shè)每層樓的高度是的動人事跡。設(shè)每層樓的高度是 2.8 m ，這位青年，這位青年從他所在的地方?jīng)_到樓下需要的時間是從他所在的地方?jīng)_到樓下需要的時間是 1.3 s ，請，請你估算一下他要接住孩子，至少允許他有多長的反你估算一下他要接住孩子，至少允許他有多長的反應(yīng)時間應(yīng)時間?（g 取取 10 m/s2 )則至多允許這位青年的反應(yīng)時間為則至多允許這位青年的反應(yīng)時間為 t = 2.9s

14、 - 1.3s = 1.6s ?！窘馕鼋馕觥啃『⑾侣涞母叨刃『⑾侣涞母叨?x = 152.8m = 42m由自由落體運動公式由自由落體運動公式212hgt 算出小孩下落的時間算出小孩下落的時間22 42=s2.9s10htg 【答案答案】1.6s 【例題例題3 3】屋檐滴水，屋檐滴水，每隔相等的時間積成每隔相等的時間積成一滴水下落，當(dāng)?shù)谝灰坏嗡侣?，?dāng)?shù)谝坏温涞貢r，第滴落地時，第6滴剛好滴剛好形成，觀察到第形成，觀察到第5、6滴距離約為滴距離約為1 m，估算，估算房檐的高度房檐的高度(取取g10 m/s2)【解析】方法【解析】方法1：設(shè)設(shè)任意兩滴水滴之間任意兩滴水滴之間的時間間隔相等，設(shè)為的時

15、間間隔相等，設(shè)為t，觀察到第，觀察到第5、6滴滴(第第6滴剛好形成滴剛好形成)距離約為距離約為h1 m，由自由落體運動公式由自由落體運動公式212hgt 設(shè)屋檐的高度為設(shè)屋檐的高度為h，由題意知，由題意知，221110 (5 0.45) m25m22hgt解得：解得：22 1=s0.45s10htg 【解析】方法【解析】方法2：利用初速度為零的勻：利用初速度為零的勻變速直線運動在第變速直線運動在第1 s內(nèi)、第內(nèi)、第2 s內(nèi)、第內(nèi)、第3 s內(nèi)內(nèi)第第n s內(nèi)的位移之比為內(nèi)的位移之比為x：x：x：xn1：3：5：(2n1)設(shè)設(shè)6、5、4、3、2、1各水滴間的距各水滴間的距離之比為離之比為x：x：x：

16、x：x1：3：5：7：9，因為，因為x11 m，所以，所以h(13579) m25 m. 【例題例題3 3】屋檐滴水，屋檐滴水，每隔相等的時間積每隔相等的時間積成一滴水下落，當(dāng)成一滴水下落，當(dāng)?shù)谝坏温涞貢r，第第一滴落地時，第6滴剛好形成，觀察滴剛好形成，觀察到第到第5、6滴距離約滴距離約為為1 m，估算房檐的，估算房檐的高度高度(取取g10 m/s2)【答案答案】25m 【針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練】滴水法測重力加速度的過程是這樣的：讓水龍頭滴水法測重力加速度的過程是這樣的：讓水龍頭的水一滴一滴地滴在其正下方的盤子里，調(diào)整水龍頭，讓一滴的水一滴一滴地滴在其正下方的盤子里，調(diào)整水龍頭，讓一滴水滴到盤子時，

17、有一滴恰好離開水龍頭，空中還有一滴從第水滴到盤子時，有一滴恰好離開水龍頭，空中還有一滴從第1滴離開水龍頭時開始計時，到第滴離開水龍頭時開始計時，到第n滴落到盤中為止，總共用時間滴落到盤中為止，總共用時間為為t，用刻度尺量出水龍頭到盤子的高度差為，用刻度尺量出水龍頭到盤子的高度差為h，求重力加速，求重力加速度度22(1)2nhgt 【答案答案】 【解析】這道題建立物理模型非常關(guān)鍵！空中有三滴水，【解析】這道題建立物理模型非常關(guān)鍵！空中有三滴水，第一滴剛落到盤中，第二滴水在空中某一位置，第三滴水剛第一滴剛落到盤中，第二滴水在空中某一位置，第三滴水剛好下落，示意圖如圖所示任意兩滴水滴之間的時間間隔相

18、好下落，示意圖如圖所示任意兩滴水滴之間的時間間隔相等，設(shè)為等，設(shè)為t，則，則21(2 )2hgt 當(dāng)?shù)诋?dāng)?shù)趎滴水落在盤中時，第滴水落在盤中時，第(n2)滴剛離開水龍頭；從第滴剛離開水龍頭；從第1滴離滴離開水龍頭時開始計時，到第開水龍頭時開始計時，到第n滴落到盤中為止，實際上就是從滴落到盤中為止，實際上就是從第第1滴離開水龍頭時開始計時，到第滴離開水龍頭時開始計時，到第(n2)滴剛離開水龍頭為滴剛離開水龍頭為止，共有止，共有(n1)個時間間隔，則個時間間隔，則(n1)tt22(1)2nhgt 所以重力加速度所以重力加速度 滴水是常見的生活現(xiàn)象在自由落體運動的滴水是常見的生活現(xiàn)象在自由落體運動的學(xué)

19、習(xí)中，研究水滴的自由下落問題比較常見，可歸學(xué)習(xí)中，研究水滴的自由下落問題比較常見，可歸結(jié)為結(jié)為“滴水滴水”模型對模型對“滴水滴水”問題的分析，應(yīng)根據(jù)自問題的分析，應(yīng)根據(jù)自由落體運動的規(guī)律，對單個或多個水滴進(jìn)行分析求由落體運動的規(guī)律，對單個或多個水滴進(jìn)行分析求解解“滴水滴水”問題可以歸結(jié)為以下幾種情況問題可以歸結(jié)為以下幾種情況 特別特別提醒提醒自由落體中的滴水模型自由落體中的滴水模型【例題例題3 3】從發(fā)現(xiàn)情況到采取相應(yīng)行動經(jīng)過的時間叫反應(yīng)時從發(fā)現(xiàn)情況到采取相應(yīng)行動經(jīng)過的時間叫反應(yīng)時間兩位同學(xué)合作，用刻度尺測得人的反應(yīng)時間：如圖所示，間兩位同學(xué)合作，用刻度尺測得人的反應(yīng)時間：如圖所示，甲握住尺的上端，乙在尺的下部做握尺的準(zhǔn)備甲握住尺的上端，乙在尺的下部做握尺的