自由落體運動

1、自由落體運動 一、物體下落的運動是一種常見的運動。伽利略伽利略Galileo 15641642亞里士多德亞里士多德Aristotle前384前322v128v1=8v2=44v128矛盾！矛盾！如果如果“重快輕慢重快輕慢”是正確的：是正確的： 影響物體下落快慢的因素影響物體下落快慢的因素猜測：猜測：物體下落的快慢與什么因素有關(guān)？物體下落的快慢與什么因素有關(guān)？質(zhì)量？質(zhì)量？體積？體積？思考：思考：如何證明你們的想法是正確的？如何證明你們的想法是正確的？硬幣和紙片硬幣和紙片影響物體下落快慢的因素影響物體下落快慢的因素質(zhì)量大的下質(zhì)量大的下落得落得 。質(zhì)量相同時，體積質(zhì)量相同時，體積小的下落得小的下落得

2、 。體積相同而質(zhì)量不同，體積相同而質(zhì)量不同，下落下落 。紙團和紙片紙團和紙片硬幣和貼有硬幣和貼有紙片的硬幣紙片的硬幣快快快快一樣快一樣快2 2、比薩斜塔實驗、比薩斜塔實驗現(xiàn)象：現(xiàn)象：重量不同的鐵重量不同的鐵球從同一高度由靜止球從同一高度由靜止同時釋放，幾乎是同同時釋放，幾乎是同時落地的。時落地的。結(jié)論：結(jié)論：物體下落過程物體下落過程中的運動情況與物體中的運動情況與物體的質(zhì)量無關(guān)。的質(zhì)量無關(guān)。為什么在現(xiàn)實中，石頭總比樹葉下落得快呢？為什么在現(xiàn)實中，石頭總比樹葉下落得快呢？ 猜想：空氣阻力影響了物體下落的快慢?？諝庾枇τ绊懥宋矬w下落的快慢。 實驗探究：實驗探究：牛頓管實驗牛頓管實驗影響物體下落快慢

3、的因素影響物體下落快慢的因素抽氣后，就排除了抽氣后，就排除了 的影響的影響 注意：觀察實驗注意：觀察實驗 得出結(jié)論得出結(jié)論空氣空氣牛頓管實驗牛頓管實驗現(xiàn)象：現(xiàn)象： 。結(jié)論：結(jié)論：在真空中下落快慢與物體的在真空中下落快慢與物體的重量無關(guān)重量無關(guān) 。在真空中同時落地在真空中同時落地 結(jié)論：結(jié)論：2 2、空氣阻力空氣阻力是影響物體下落快慢的是影響物體下落快慢的主要因素。主要因素。1 1、物體下落快慢與物體的質(zhì)量沒有、物體下落快慢與物體的質(zhì)量沒有關(guān)系。關(guān)系。3 3、真空中不同重量的物體下落快慢、真空中不同重量的物體下落快慢一樣。一樣。1、定義：、定義：物體只在重力作用下，從物體只在重力作用下，從 靜止

4、開始下靜止開始下落的運動叫做自由落體運動。落的運動叫做自由落體運動。三、自由落體運動三、自由落體運動不同物體從同一高度做自由落體運動，它不同物體從同一高度做自由落體運動，它們的運動情況是相同的。們的運動情況是相同的。若下落過程中所受空氣阻力遠小于重力若下落過程中所受空氣阻力遠小于重力（即空氣阻力可以忽略不計時），也可以視為（即空氣阻力可以忽略不計時），也可以視為自由落體運動。自由落體運動。自由落體運動的兩個條件：自由落體運動的兩個條件：（1）初速度為）初速度為0（2）只受重力作用）只受重力作用(受力的唯一性）受力的唯一性）（1）、下列各種運動中，屬于自由落體運動的是（ ） A、在沿水平方向運動

5、的飛機上釋放一 個物體 B、紙片由靜止釋放，在空氣中下落 C、初速度為0，下落的運動 D、小鐵球由靜止下落，空氣阻力可 忽略不計D快樂體驗快樂體驗: :（2 2）、以下運動可以看作自由落體運動嗎？）、以下運動可以看作自由落體運動嗎？自由落體運動是怎樣的一種運動呢？自由落體運動是怎樣的一種運動呢？2、伽利略的探究實驗與合理推理、伽利略的探究實驗與合理推理手跡：從靜止下滑過程中位移與時間的平方成正比。手跡：從靜止下滑過程中位移與時間的平方成正比。打點計時器打點計時器紙帶紙帶夾子夾子重物重物3 3、實驗、實驗: : 用打點計時器研究自由落體運動用打點計時器研究自由落體運動實驗裝置實驗裝置數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)

6、處理A(0cm)B(0.8cm)C(3.2cm)D(7.1cm)E(12.5cm)F(19.6cm)G(28.3cm)位置位置A AB BC CD DE EF FG G時間時間t/st/s00.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24V/V/（msms-1-1）/0.40 0.79 1.16 1.56 1.98/0.40.81.21.62.02.4t/sv/(m.s-1)00.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24B BC CD DE EF F勻變速直線運動的判別勻變速直線運動的判別01234x3x1x2x4相鄰相等時間間隔的位移之差是不相鄰相等時間間隔的位移之差

7、是不變的變的 勻變速直線運動勻變速直線運動課本課本P31習(xí)題習(xí)題3：scmscmTXv/20/25108 . 011scmv/5 .1775時間間隔：時間間隔：1/25 sX1X2X4X5X6scmscmTXv/60/2518 . 02 . 322scmv/5 .973scmv/1354scmv/2206X34 4、利用頻顯技術(shù)來研究自由落體運動、利用頻顯技術(shù)來研究自由落體運動v/(m/s)t/s02512522532542552564080120160200240實質(zhì)：實質(zhì)：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動自由落體運動加速度的測定自由落體運動加

8、速度的測定01234x3x1x2x4相鄰相等時間間隔的位移之差是不相鄰相等時間間隔的位移之差是不變的變的 可求出加速度可求出加速度人們采用先進的實驗手段測得：一切物體的自由落體的加速度都相同，這個加速度叫(g)重力加速度重力加速度g g的值接近的值接近 9.8m/s9.8m/s2 2 ( (方向方向: :豎直向下豎直向下) )物體從空自由下，輕重沒有快慢差。你我一個加速度，共同享受九點八。 地 點 緯 度重力加速(m/s2)特 點 赤道 0 9.780 最小 廣州2306 9.788 武漢3033 9.794 上海3112 9.794 東京3543 9.798 北京3956 9.801 紐約4

9、040 9.803 莫斯科5545 9.816 北極90 9.832 最大月球表面的重力加速度約為月球表面的重力加速度約為1.62 m/s2;，約為地，約為地球重力的六分之一球重力的六分之一 。自由落體運動自由落體運動規(guī)律呢？規(guī)律呢？ 關(guān)系關(guān)系勻變速直線運動勻變速直線運動v-tv-t關(guān)系式關(guān)系式X X-t-t關(guān)系式關(guān)系式X X-v-v關(guān)系式關(guān)系式2021attvXaXvvt2202atvvt0四、自由落體運動的規(guī)律四、自由落體運動的規(guī)律自由落體運動自由落體運動gtvt221gth ahvvt2202自由落體運動的自由落體運動的v-t和和x-t圖象分析圖象分析tt?x?例例1、為了測出井口到水面

10、的距離，讓一個小、為了測出井口到水面的距離，讓一個小石塊從井口自由下落，經(jīng)過石塊從井口自由下落，經(jīng)過2.5s后聽到石塊擊后聽到石塊擊水的聲音，估算井口到水面的距離。水的聲音，估算井口到水面的距離。221gth 解：以豎直向下為正方向，設(shè)井口到水面的距離為解：以豎直向下為正方向，設(shè)井口到水面的距離為h。mssm6 .30)5 . 2(/8 . 92122考慮到聲音在空氣中傳播需用一定的時間，估算結(jié)果偏大還是偏?。靠紤]到聲音在空氣中傳播需用一定的時間，估算結(jié)果偏大還是偏小？五、自由落體運動的應(yīng)用2、快樂體驗：、快樂體驗： 某物體在空中某點o自由落下，在三段相等的時間內(nèi)依次經(jīng)過其下方的A、B、C點，

11、且則求：（1）它依次經(jīng)過A、B、C點的速度之比;（2）它在三段相等的時間內(nèi)所發(fā)生的位移之比3快樂體驗：快樂體驗： 某物體在空中某點o自由落下，依次經(jīng)過其下方的A、B、C點，且OA=AB=BC，則求： （1）它依次經(jīng)過A、B、C點的速度之比; （2）它依次經(jīng)過OA、AB、BC三段的時間之比;4、如圖，小球從豎直磚墻某位置靜止釋放，、如圖，小球從豎直磚墻某位置靜止釋放，用頻閃相機在同一底片上多次曝光，看到了圖用頻閃相機在同一底片上多次曝光，看到了圖中中1、2、3所示小球運動過程中每次曝光所示小球運動過程中每次曝光的位置。設(shè)連續(xù)兩次曝光的時間間隔為的位置。設(shè)連續(xù)兩次曝光的時間間隔為T,每塊每塊磚的厚

12、度為磚的厚度為d，根據(jù)圖中信息，下列判斷正確，根據(jù)圖中信息，下列判斷正確的是（的是（ ）A、位置、位置1是小球釋放的位置是小球釋放的位置B、小球做勻加速直線運動、小球做勻加速直線運動C、小球下落的加速度為、小球下落的加速度為d/T2D、小球在位置、小球在位置3的速度為的速度為7d/2T例例2、屋檐上每隔相同的時間間隔滴下一滴水，當?shù)谖蓍苌厦扛粝嗤臅r間間隔滴下一滴水，當?shù)?滴正欲滴下時，第滴正欲滴下時，第1滴正好達到地面，而第滴正好達到地面，而第3滴與第滴與第2滴滴分別位于高為分別位于高為1m的窗戶的上、下沿，如圖所示。求：的窗戶的上、下沿，如圖所示。求：（1）此屋檐離地面多高？）此屋檐離地面

13、多高？（2）滴水的時間間隔是多少？（）滴水的時間間隔是多少？（g取取10 ）ssghtgth8 . 0102 . 322,212得由解：可以解：可以將這五滴水的運動等效地視為一滴水下落將這五滴水的運動等效地視為一滴水下落，并將這一滴水的運動全過程分成并將這一滴水的運動全過程分成4個相等的時間間隔，個相等的時間間隔，如圖中相鄰的兩滴水間的距離分別對應(yīng)著各個相等時如圖中相鄰的兩滴水間的距離分別對應(yīng)著各個相等時間間隔內(nèi)的位移，它們滿足比例關(guān)系：間間隔內(nèi)的位移，它們滿足比例關(guān)系：1：3：5：7.設(shè)設(shè)相鄰的水滴之間的距離自上而下依次為相鄰的水滴之間的距離自上而下依次為x ,3x ,5x ,7x ,則窗戶

14、高為則窗戶高為5x ，依題意有，依題意有5x=1,則則x=0.2 m.54321屋檐高度屋檐高度 h=x+3x+5x+7x=16x=3.2 m所以，滴水的時間間隔所以，滴水的時間間隔t=t/4=0.2s2/m s六、豎直上拋運動六、豎直上拋運動定義：物體以一定的初速度豎直向上拋出的運定義：物體以一定的初速度豎直向上拋出的運動叫豎直上拋運動動叫豎直上拋運動特征：特征：（1）具有豎直向上的初速度；（）具有豎直向上的初速度；（2）忽）忽略空氣阻力后，物體只受重力作用，加速度恒略空氣阻力后，物體只受重力作用，加速度恒為重力加速度為重力加速度g。且上升階段為。且上升階段為勻減速直線運動勻減速直線運動，下

15、落階段為下落階段為自由落體運動自由落體運動。豎直上拋運動的規(guī)律：豎直上拋運動的豎直上拋運動的規(guī)律：豎直上拋運動的上升過程與下落過程具有上升過程與下落過程具有對稱性對稱性。有關(guān)豎直上拋運動的計算有關(guān)豎直上拋運動的計算202mHvg 能上升的最大高度：能上升的最大高度：上升到最大高度所需時間：上升到最大高度所需時間：下落過程是上升過程的下落過程是上升過程的逆過程逆過程。質(zhì)點在通過同一位置時，上升速度與下落速度質(zhì)點在通過同一位置時，上升速度與下落速度大小相等，方大小相等，方 向相反。向相反。物體在通過同一高度過程中，上升時間與下落時間物體在通過同一高度過程中，上升時間與下落時間相等相等。0tvg例例3、某人站在高樓的平臺邊緣，以某人站在高樓的平臺邊緣，以20m/s的速度豎的速度豎直向上拋出一石子，求拋出后石子經(jīng)過離拋出點直向上拋出一石子，求拋出后石子經(jīng)過離拋出點15m處所需的時間（不計阻力，處所需的時間（不計阻力，g=10m/s2）代入得：，將時間公式由位移mhgttvh1521202