物理人教版（2019）必修第一册2.4.1 自由落体运动（共27张ppt）

(共27张PPT)
第
节
4
自由落体运动
高中物理 必修第一册
第二章
思考

1. 站在高层建筑物上，让轻重不同的两个物体从同一高度同时下落，你认为哪个物体下落得快？
2. 在教室内拿两张同样大小的纸，将其中一张揉成一个团。让纸团和另一张纸在同样的高度落下，看哪个下落得快？
亚里士多德：重的物体下落得快。
伽利略：重的物体与轻的物体下落得同样快。
3. 什么因素影响物体下落的快慢？
空气阻力
思考

4. 比较一块大石头与一块小石头下落的快慢
亚里士多德的观点，大石头下落得快。
伽利略认为，根据亚里士多德“重的物体下落得快”的论断，会推出相互矛盾的结论。假定大石头比小石头下落得快，那把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着变慢；可捆在一起的两块石头比大石头要重，整个物体下落得应该比大石头要快。
归谬法
观察

两端封闭的玻璃管（牛顿管），其中一端有一个开关，玻璃管可与外界相通。
如图4，把玻璃管里的空气抽出去，再次观察物体的下落情况。
如图3，把质量不同的铁片和羽毛放到玻璃管中，玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体的下落情况。
观察

1971年美国宇航员大卫·斯科特，在月球上让一把锤子和一根羽毛同时下落，观察到它们同时落到月球表面。
月球上物体下落的实验
有空气的情况下：质量越大、体积越小的物体下落得越快。
真空情 况下：所有物体下落得同样快。
1.定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
⑴物体的初速度为零
⑵只受重力作用
一、自由落体运动
2.条件：
在空气中将羽毛由静止释放，羽毛的运动是否为自由落体运动？
在空气中将小铁球由静止释放，小铁球的运动是否为自由落体运动？
3.对自由落体运动的理解：
⑴严格的自由落体运动只在真空中才能发生。
⑵在有空气的空间，若空气阻力远小于物体的重力，则可忽略空气阻力，此时物体由静止下落可近似看作自由落体运动。自由落体运动是一种理想化模型。
探究

自由落体运动是什么性质的运动呢？
轨迹 ——
直线
速度 ——
加速

匀加速
二、实验：研究自由落体运动的规律
1.实验原理：
让重物拖着纸带由静止竖直下落，若纸带受到的阻力和空气阻力远小于重物的重力，则可近似认为重物做自由落体运动。
2.实验器材：打点计时器、复写纸、纸带、交流电源、铁架台 (带铁夹)、重物(带夹子)、毫米刻度尺
3.实验步骤：
⑴将打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电路；
⑵将纸带穿过两个限位孔，下端用夹子夹到重物上；
⑶用手捏住纸带上端，让重物靠近打点计时器，并让纸带处于竖直状态；
⑷先启动打点计时器，再松手释放纸带；
⑸重物落地后，立即关闭电源，然后取下纸带。
二、实验：研究自由落体运动的规律
4.数据处理：
1.9
5.8
17.6
13.7
9.8
A
D
C
B
F
mm
E
方法一： 图像法
用 求出各点的瞬时速度，作出图像
图像是一条过原点的倾斜直线，斜率表示加速度
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
二、实验：研究自由落体运动的规律
4.数据处理：
1.9
5.8
17.6
13.7
9.8
A
D
C
B
F
mm
E
方法二：
相邻且相等的时间间隔内，通过的位移之差是一个定值
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
6.注意事项：
二、实验：研究自由落体运动的规律
⑴为了减小空气阻力的影响，重物应选质量大且体积小的物体，比如铁锤；
⑵打点计时器应竖直固定好，纸带也要处于竖直状态；
⑶释放前重物应靠近打点计时器，且要先启动打点计时器，再释放重物。
密度大
5.实验结论 ：
自由落体运动是初速度为零、加速度恒定（约为，与物体的质量无关）的匀加速直线运动。
三、自由落体加速度
1.定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用 表示。
3.方向：
由于地球是一个球体，所以地面各处重力加速度的方向不相同。
重力加速度 是矢量，其方向竖直向下。
4.大小 ：
⑴在同一地点，一切物体的重力加速度都相同──重力加速度与物体的质量无关。
2.产生原因：地面附近的物体由于受到地球的吸引而产生的。
⑵在地球表面上的不同地点，重力加速度的值略有不同。随纬度的增加而增大，赤道最小，两极最大，但差别很小。
⑶一般计算中取，题中有说明或粗略计算时取。
赤道：
g=9.780m/s2
北京：
g=9.801m/s2
北极：
g=9.832m/s2
莫斯科：
g=9.816m/s2
三、自由落体加速度
4.大小 ：
⑷在同一地点， 随高度的增加而减小；在高度变化不大时，可认为重力加速度的大小不变。
⑸自由落体运动在其他星球上也可以发生，但其他星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度一般不同。
四、自由落体运动规律
自由落体运动是初速度为零，加速度为 的匀加速直线运动。
1.运动特点：
自由落体运动是匀变速直线运动的特例（ ， ）。
过原点
斜率
一切匀变速直线运动的公式均适用于自由落体运动
特别是初速度为零的匀加速直线运动的比例关系式
四、自由落体运动规律
2.基本公式：
落体时间只和高度有关，和质量无关
3.匀变速直线运动的一切推论公式，如平均速度公式、位移差公式、初速度为零的匀变速直线运动的比例式，都适用于自由落体运动。
1. (多选)下列说法正确的是（ ）
A.初速度为零、竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动
B.仅在重力作用下的运动叫做自由落体运动
C.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动
D.当空气阻力可以忽略不计时，物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动
CD
2. (多选)下列关于重力加速度的说法正确的是（ ）
A.重力加速度g是标量，只有大小，没有方向
B.纬度越高的地方，重力加速度的值越小
C.在地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度是相同的
D.在地球上同一地方，离地面越高重力加速度的值越小
CD
3.（多选）做自由落体运动的物体，从释放时开始计时，选竖直向下为正方向,如图关于物体的位移、速度、时间图象,可能正确的是( )
A B C D
AD
4. 两个小球从同一地点的不同高度处做自由落体运动，结果同时到达地面，如图所示四幅图中，能正确表示它们的运动的是(　　)
C
5. 一个小球从离地面 500 m处自由落下,不计空气阻力，取 ,求:
(1)小球落到地面需要的时间。
(2)小球在开始下落后第1 s内的位移大小和最后1 s内的位移大小。
(3)小球在下落时间为总下落时间一半时的位移大小。
（1）
（3）
6. 物体从距地面高h处自由下落，它在落地前1s内共下落35 m。g=10m/s2，下列说法正确的有( )
A. 物体下落的时间为3.5s
B. 物体落地时速度为40 m/s
C. 物体在下落后第1 s内、第2s内、第3s内的位移之比为1:2:3
D. 前2s内，物体共下落了60 m
B
(1)自由落体运动实质上是初速度、加速度的匀加速直线运动，是匀变速直线运动的一个特例.
(2)自由落体运动是一种理想化的运动模型。只有当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体的下落才可以当做自由落体运动来处理.
(3)运动图像：自由落体运动的v－t图像(如图)是一条过原点的倾斜直线，斜率.
【知识归纳】
【方法总结】
1、匀变速直线运动的一切推论公式，如平均速度公式、位移差公式、初速度为零的匀变速直线运动的比例式，都适用于自由落体运动。
2、加速度g的大小与质量大小无关。
3、重力加速度的方向是竖直向下，既不能说是“垂直向下”，也不能说是“指向地心”，只有在赤道或两极时重力加速度才指向地心。
4、当问题指明(或有暗示)空气阻力不能忽略时，物体从静止开始下落的运动就不再是自由落体运动。
1、(多选)关于自由落体运动，下列说法正确的是 (　 )
A．竖直向下的运动一定是自由落体运动
B．自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动
C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动
D．当空气阻力的作用比较小、可以忽略不计时，物体自由下落可视为自由落体运动
BCD
2. 一物体从高处自由下落，经时间落地，则当它下落时，离地的高度为（ ）
A. B. C. D.
C
3．(多选)做自由落体运动的物体，每秒的速度增量总是(　　 )
A．大小相等　　　　 B．大小不等
C．方向不同 D．方向相同
AD
有一只熊，在回家的路上走着，忽然它掉进了猎人挖的陷阱中，已知陷阱深为19.66m，熊从洞口到底下落的时间t=2s，问这只熊是什么颜色的？
解：由公式
得
趣味思考

课堂习题