【課件】第4節(jié)+自由落體運動（課件）（人教版2019必修第一冊）

第4節(jié)自由落體運動第2章目錄CONTENTS早期觀點及實驗探究01自由落體運動02自由落體加速度03物體下落的運動是司空見慣的，例如雨滴下落、雪花紛飛、樹葉飄落等，但人類對它的認(rèn)識卻經(jīng)歷了差不多兩千年的時間。那么輕重不同的物體哪個下落的更快呢？01早期觀點及實驗探究平常日常觀察到的事實，如一塊石頭比一片樹葉落得快些…二千多年前，古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為物體下落的快慢跟它的輕重有關(guān)，重的物體下落得快。他的這一論斷符合人們的常識，以至于其后兩千年的時間里，大家都奉為經(jīng)典，你能舉例推翻這一結(jié)論嗎？伽利略v12＞8v1=8v2=44<v12<8結(jié)論與假設(shè)

出現(xiàn)了矛盾！

伽利略通過邏輯推理指出了亞里士多德的錯誤，最后通過實驗證明重物與輕物下落得同樣快。重物被輕物拖累重物輕物綁一起思考：伽利略是如何論證亞里士多德的觀點是錯誤的？伽利略的探究方法1、歸謬：通過邏輯推理，否定了亞里士多德的論斷2、猜想：最簡單的變速運動，它的速度應(yīng)該是均勻變化的

4、實驗：通過“理想斜面”實驗驗證結(jié)論5、外推：當(dāng)斜面傾角為900時，小球?qū)⒆杂上侣洌詴鰟蜃兯僦本€運動驗證：自由落體運動是勻變速直線運動實驗一：一張A4紙，一本物理書，從同一高度靜止釋放；實驗二：一個A4紙團，多張A4紙疊在一起，從同一高度靜止釋放；實驗三：一張A4紙，一本物理書，將A4紙放在書的封面上靜止釋放。輕物和重物都有可能下落得快，也可能一樣快，那么到底是什么因素造成了這種結(jié)果呢？如果沒有這個因素的影響，輕重不同的物體誰會下落得更快呢？重的先落地輕的先落地同時落地自制實驗實驗條件控制實驗現(xiàn)象1未抽出空氣2抽出大部分空氣

3抽出所有空氣羽毛下落的很慢相同速度接近

實驗結(jié)論：將玻璃管里的空氣抽出去后，沒有了空氣阻力的影響，輕的物體和重的物體下落得同樣快。在現(xiàn)實生活中人們之所以看到物體下落的快慢不同，是因為空氣阻力的影響。如果沒有空氣阻力，所有物體下落的快慢都一樣。演示實驗通過上面的實驗可以看出：物體下落的快慢與質(zhì)量無關(guān)，下落得快慢不同是由空氣阻力造成的。G鐵球f鐵球G羽毛f羽毛對于鐵球而言，所受的空氣阻力與重力相比較小，可以忽略；對于羽毛來說，所受的空氣阻力與重力相當(dāng)，不可以忽略。1．伽利略以前的學(xué)者認(rèn)為，物體越重，下落越快。伽利略等一些物理學(xué)家否定了這種看法在一高塔頂上同時釋放一片羽毛和一個玻璃球，玻璃球先于羽毛到達地面，這主要是因為（）A．它們的質(zhì)量不等B．它們的密度不等C．它們的材料不同D．它們所受的空氣阻力不等答案解析：只受重力從靜止開始下落的運動稱為自由落體運動，下落快慢相同.若受到空氣阻力，則下落快慢不同D理解自由落體運動的定義，還要考慮生活實際2.在此塔頂端同時釋放大小相等的實心鐵球和空心鐵球，下列說法中正確的是（）①它們受到的空氣的阻力不等②它們的加速度相等③它們落地的速度不等④它們下落的時間相等A．①③B．②④C．只有②D．只有③答案解析：此題目中都是鐵球，因此空氣阻力相對重力比較小，可以忽略，兩球都做自由落體運動B忽略空氣重力，那就是一樣的02自由落體運動1.定義:物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動，自由落體運動。(1)v0=0;(2)只受重力作用.2.特點:這種運動只在真空中才能發(fā)生。在有空氣的空間，若空氣阻力相比重力較小，則可以忽略空氣阻力，則物體的下落可以近似看作自由落體運動。所以對于一張A4紙而言，所受的空氣阻力不能忽略，則不能視為自由落體運動；但對于一本物理書或一個紙團，所受的空氣阻力可以忽略，則可以視為自由落體運動。思考：自由落體運動是一種初速度為零的加速直線運動，那么，它的加速度在下落過程中是否變化呢？

用怎樣的實驗方案可以研究自由落體運動的規(guī)律？前后四人一組討論，設(shè)計實驗操作方案：實驗方案、儀器選擇、操作步驟實驗方案（一）：用打點計時器來研究自由落體運動

紙帶夾子重物重物+紙帶，穿過打點計時器。(1)實驗裝置：豎直放置打點計時器固定在鐵架臺上紙帶在重物的作用下自由下落，根據(jù)打出的紙帶點的情況，分析出重物的運動規(guī)律。(2)原理：數(shù)據(jù)處理實驗探究：(3)操作要點：先啟動電源，再釋放紙帶，打完點后立刻關(guān)閉電源在誤差允許的范圍內(nèi)，連續(xù)相等時間間隔的位移之差是一個常數(shù)。標(biāo)記時間間隔T/s距離x/cm位移之差(xn-xn-1)/mcmx10.022.95x20.023.40x2-x10.45x30.023.75x3-x20.35x40.024.25x4-x30.50x50.024.55x5-x40.30x60.024.85x6-x50.30說明：自由落體運動是一個初速度為0的勻加速直線運動！a(m/s2)(4)數(shù)據(jù)處理：Δs4=s5-s4=2.1cmΔs1=s2-s1=2.1cmΔs2=s3-s2=2.1cmΔs3=s4-s3=2.0cmΔs5=s6-s5=2.1cm實驗方案(二)：頻閃照相法自由落體運動為勻變速直線運動3.關(guān)于自由落體運動，以下說法正確的是(

)A．物體豎直向下的運動一定是自由落體運動

B．自由落體運動是初速度為零、加速度為g

的

豎直向下的勻加速直線運動

C．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

D．當(dāng)空氣阻力的作用比較小，可以忽略不計時，

物體從靜止自由下落可視為自由落體運動答案解析：自由落體運動是初速度為零、加速度為g的豎直向下的勻加速直線運動，當(dāng)空氣阻力的作用比較小，可以忽略不計BCD不同情況分別對待03自由落體加速度在同一地點，一切物體自由下落的加速度都相同，叫做自由落體加速度豎直向下而非垂直向下，也不是指向地心一般取g=9.8m/s2,粗略計算可以取g=10m/s2

，特別注意題目的要求定義大小方向v0=0,a=g速度時間關(guān)系式位移時間關(guān)系式速度位移關(guān)系式推論v0=0,a=gv=?經(jīng)過t時間后，下落高度x=?

可應(yīng)用到初速度是零，加速度為g的勻加速直線運動的所有規(guī)律中公式理解地點緯度g值北極90°9.832m/s2莫斯科55°45′9.816m/s2紐約40°46′9.803m/s2北京39°56′9.801m/s2東京35°43′9.798m/s2上海31°12′9.794m/s2武漢30°33′9.794m/s2廣州23°06′9.788m/s2赤道0°9.780m/s2問題：你能發(fā)現(xiàn)地球上不同位置g值的分布規(guī)律嗎？隨緯度升高，重力加速度增大緯度越大，重力加速度越大。極大g大，兩極g最大總結(jié)：自由落體運動是初速度為0，加速度為g的勻加速直線運動。用手機測自由落體加速度自由落體運動是一種特殊的勻變速直線運動，所以所有勻變速直線運動的基本公式和推論也都可以應(yīng)用，請大家推導(dǎo)一下化簡了的自由落體運動的公式和推論。a=gv0=0（x=h）思考探索【典例】一個物體從高度h處自由下落,測得物體落地前最后1秒內(nèi)下落了25米,求：物體下落的高度h.(g取10m/s2)【解析】畫出運動示意圖，設(shè)落地總時間為t,則依題意，h25m1s（t-1）stsOAB由自由落體運動規(guī)律得O到Bh=1/2×gt2(1)O到Ah-25=1/2×g(t-1)2(2)解得

t=3s,h=45m【解析】A→B由豎直下拋運動規(guī)律hAB=vA×1+1/2×g×12=25m得vA=20m/sO到A由自由落體運動規(guī)律得h-25=vA2/2g=20m得h=45mh25m1s（t-1）stsOAB【典例】一個物體從高度h處自由下落,測得物體落地前最后1秒內(nèi)下落了25米,求：物體下落的高度h.(g取10m/s2)在光滑斜面上，從不同位置由靜止開始下滑的小球做勻加速直線運動不斷增大斜面傾角傾角增大至90度，其比值保持不變合理外推自由落體運動規(guī)律回顧做勻變速直線運動的小球從斜面上不同位置下滑時，其對于每個對應(yīng)的傾角，小球從斜面不同高度滑下時保持不變1．一位青年奮勇接住從15層高樓窗口跌出的孩子.設(shè)每層樓的高度是3m，這位青年從他所在的地方?jīng)_到樓下需要的時間是1.3s，請你估算一下他要接住孩子，至多允許他有多長的反應(yīng)時間?（g取10m/s2)1.7s

應(yīng)用公式計算，同時要考慮實際情況2．將甲、乙兩物體從同一高度由靜止釋放，已知甲物體的重力是乙的3倍，空氣阻力忽略不計，則()

A.甲一