2.4自由落体运动（共61张ppt）物理人教版（2019）必修第一册
文档属性
| 名称 | 2.4自由落体运动（共61张ppt）物理人教版（2019）必修第一册 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 5.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-08-16 00:00:00 | ||
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文档简介
(共61张PPT)
自由落体运动
第二章 第4节
回顾旧知:
匀变速直线运动的公式
速度与时间:
位移与时间:
位移与速度:
匀变速直线运动的速度-时间的图象是什么
一条倾斜的直线
绵延两千年的错误
亚里士多德通过大量的物体自由下落的观察，直接得出结论：
重的物体比轻的物体下落的快，即“重快轻慢”
由于他在学术界的崇高地位，且该结论符合生活经验常识，这种论断流传了近2000年
研究方法：
观察——思考（直觉）
亚里士多德
跨越时空的对话
重的快！
一样快！
亚里士多德
(Aristotle，前384—前322)
伽利略
(GalileoGalilei，1564—1642)
据亚里士多德的理论
如果把大石块和小石块捆在一起大石块会被小石块拖着而减慢
但两个石块捆在一起的总重量比大石块儿要重
亚里士多德的理论陷入困境
系统下落速度应该小于大石块单独下落时速度
系统下落速度应该大于大石块单独下落时速度
大石块下落速度比小石块下落速度快
Galileo，1564-1642
重物和轻物应该下落地同样快
伽利略的观点
伽利略
逻辑的力量（归谬法）
假设：重的物体下落得快
V1=8
V2=4
4相互矛盾
V12＞8
伽利略用“归缪法” 否定了亚里士多德“重快轻慢”的论断，伽利略认为：重物与轻物应该下落得同样快。
研究方法：
逻辑推理
日常生活中，我们常常看到重的下落地快，轻的下落地慢？
两张相同的薄纸，其中一张揉成团状，然后同时从同一高度由静止释放，谁先着地？
纸团先着地
若无空气阻力呢？
Galileo，1564-1642
空气阻力对不同物体的影响不同
伽利略的观点
伽利略
著名的比萨斜塔实验
世界著名的比
萨斜塔实验证明
物体下落快慢与轻重无关
研究方法：
观察—逻辑推理
——实验（对比实验）
操作1：将鸡毛和铁片同时从静止释放
现象1：铁片先落地
操作2：抽成真空，将牛顿管倒立
现象2：铁片和羽毛同时落地
无空气阻力时，轻重不同的物体下落快慢相同。
牛顿管实验
伽利略要进一步通过实验研究自由落体运动的规律
但是，在伽利略的时代，还没有描述运动的概念
伽利略首先建立起速度、加速度的概念
猜想与假说
伽利略
(GalileoGalilei，1564—1642)
自然界是简单的
自然界的规律也是简单的。
—伽利略
物体下落速度是均匀变化的
随时间均匀变？
随位移均匀变？
实验验证
困难二：落体运动时间太短，无法准确测量
突破：“冲淡”重力，使其加速度减小
伽利略的实验设计：“冲淡重力”
实验验证
伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，伽利略手稿中记录的一组实验数据
结果表示为：
验证猜想：速度随时间均匀变化
1、质量不同小球，同一斜面下落，加速度相同。
2、斜面倾角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数随着θ的增大而增大。
合理外推
伽利略用斜面实验验证了后，怎样说明落体运动也符合这个规律？
合理外推：随着倾角的增大， （加速度）的数值增大。
倾角很大，接近落体运动，当θ=90°时，就是自由落体运动！
这时的数值（加速度）最大。且所有物体下落时的加速度都是一样的！
合理外推
后人在用伽利略的器材重复他的实验时发现：
铜球沿斜面滚下，如果斜面倾角超过5°就很难准确计时。
伽利略把他的结论外推至90°是需要很大勇气的。
后来，他的外推被实验证实了
为什么说伽利略把他的结论外推到90度需要很大的勇气？
单纯的逻辑推理和对有限事实的归纳都不会导致新的发现；
科学发现中最活跃的因素是猜想、假设与直觉。
因为这个原因，对于新发现的规律不能有百分之百的把握。
得出结论
至此，他终于成功地验证了原来的猜想，不但否定了亚里士多德的错误论断，而且得到了物体下落的规律。
自由落体运动是: v0＝0的匀加速直线运动，且所有物体下落的加速度都相同。
定义：
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
条件：
1. 只受重力（忽略空气阻力）
2. 初速度为零
自由落体运动属于匀加速还是变加速运动？
注意：自由落体运动是一种理想化运动
自由落体运动
如何证明一个运动是匀加速运动呢？
①v-t图象是直线
②
Δs=at
如何测量自由落体运动呢？
需要测量自由落体运动速度或位移
①打点计时器
②频闪照片
（相邻相等时间的位移差是定值）
自由落体运动的研究
1、实验器材：铁架台、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。
2、原理：纸带在重物的作用下自由下落，纸带受到的阻力较小，近似认为纸带做自由落体运动，根据打出的纸带点的情况，分析出重物的运动规律。
纸带
夹子
重物
打点计时器
实验：研究自由落体运动的规律
3、实验步骤
①把打点计时器竖直固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。
②让重物靠近打点计时器，用手捏住纸带上端，启动打点计时器，松手后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点，最后要关闭电源。
③仿照前面对小车运动的研究，测量重物下落的加速度。
④改变重物的质量，重复上面的实验。
4、数据处理 ：利用平均速度法求出瞬时速度，利用相邻位移差求出加速度。
0
1
2
3
4
5
6
1.30cm
2.10cm
3.17cm
4.51cm
6.12cm
△x1 =0.80cm
△ x2 =1.07cm
△ x3 = 1.34cm
△ x4 = 1.61cm
(闪光时间间隔为1/60秒)
v/(m.s-1)
t/s
自由落体的频闪照片
△ x4 -△ x3=△x3 - △ x2= △ x2 -△x1=0.27cm，可见,自由落体运动是一种匀加速直线运动。
0
在同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度都相同，这个加速度叫做重力加速度或自由落体加速度
定义：
符号：
大小：
方向：
矢量
g
既然同一地点的重力加速度相同，那不同地点呢？
≈9.8m/s （通常）
g
或
≈10m/s （粗略）
g
产生原因：
地球对物体的吸引
垂直向下
竖直向下
重力加速度
你从表中发现什么规律？
一些地点的重力加速度g
标准值：
地点
纬度
重力加速度
广州
武汉
上海
东京
北京
纽约
莫斯科
9.780
9.788
9.794
9.794
9.798
9.801
9.803
9.816
9.832
g 随纬度的增大而增大
另外注意：g 随物体所处高度的增大而减小
0°
23°06′
30°33′
31°12′
35°43′
39°56′
40°40′
55°45′
90°
/m/s
g=9.80665
m/s
最小
最大
赤道
北极
一些地方的重力加速度
赤道：
g=9.780m/s2
北京：
g=9.801m/s2
北极：
g=9.832m/s2
随纬度升高，重力加速度增大。
莫斯科：
g=9.816m/s2
自由落体运动是（ ）
A. 物体不受任何作用力的运动
B. 物体在真空中的运动
C. 加速度为g的竖直下落运动
D. 初速度为零，加速度为g的竖直下落运动
D
问题与练习
关于重力加速度g，下列说法正确的是（ ）
A. 重力加速度表示自由下落的物体运动的快慢
B. 重力加速度表示自由下落物体速度变化的大小
C. 重力加速度表示自由下落物体运动速度变化的快慢
D. 轻、重物体的重力加速度不同
C
问题与练习
物体 作用下从 开始下落的运动，叫做自由落体运动
物体做自由落体运动的条件
自由落体运动是初速度为零的 直线运动
重力加速度大小
方向
重力加速度g值随纬度的增大而 ，随高度的增大而
只在重力
静止
只受重力（忽略空气阻力）
初速度为零
匀加速
竖直向下
增大
减小
a.
b.
≈9.8m/s （或10m/s ）
g
小结—自由落体运动
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
怎么计算自由落体运动的问题呢？
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
矢量
正方向：竖直向下
a=g
s=h
自由落体运动的公式
匀加速直线运动
自由落体运动的规律
匀变速直线运动 自由落体运动
速度公式
位移公式
位移速度关系
V0=0 a=g x=h
应用—测高度
例题：为了测出井口到水面的深度，让一个小石块从井口落下，经过２s后听到石块落向水面的声音，求井口到水面的大约深度．（不考虑声音传播所用的时间）
解：由
得 h=19.6m
一物体从离地面高H处自由下落，人从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间。我们可以采用下面的实验测出自己的反应时间。请一位同学用两个手指捏住木尺顶端，你用一只手在木尺下部做握住木尺的准备，但手的任何部位在开始时都不要碰到木尺。当看到那位同学放开手时，你立即握住木尺，根据木尺下降的高度，可以算出你的反应时间。若某次测量中木尺下降了约11cm，由此可知此次你的反应时间约为
0.15s
应用—测反应时间
思维拓展
0
1
2
3
4
5
6
1.30cm
2.10cm
3.17cm
4.51cm
6.12cm
△x1 =0.80cm
△ x2 =1.07cm
△ x3 = 1.34cm
△ x4 = 1.61cm
(闪光时间间隔为1/60秒)
v/(m.s-1)
t/s
自由落体的频闪照片
可见,自由落体运动是一种匀加速直线运动.
0
亚里士多德
他是位伟大的哲学家，他的著作经过阿拉伯的途径传入西方，称为神秘的异端
他的著作被翻译成了拉丁语，其中有他写过的《动物学》《形而上学》《物理学》，1225年，巴黎大学正式把他的著作列为必读书籍
他的哲学比柏拉图的哲学要更合乎科学，但与文艺复兴时期的新知识相抵触，在许多年代中阻挡着科学思想的解放
他认为凡是运动都需要不断的施加力量……
亚里士多德
(Aristotle，前384—前322)
亚里士多德
亚里士多德
(Aristotle，前384—前322)
他的全部作品有47部留存
他的著作包括天文学、
动物学、地理学、地质学、
物理学、解剖学、生理学、
伦理学、心理学、经济学、
政治学、修辞学、美学。
亚里士多德
(Aristotle，前384—前322)
亚里士多德
黑格尔：
他是历史上最多才、最渊博的科学天才之一，他是一个在历史上无与伦比的人……
马克思、恩格斯：
古希腊著名的思想家和哲学家，在西方被称为“最博学的人”，古代最伟大的思想家
名言：“吾爱吾师，吾更爱真理”
伽利略
他在米开朗琪罗去世前三天出生，1564年2月15日生于比萨，当时文艺复兴已基本完成
青年时期的他非常信仰亚里士多德，后任教于比萨和帕多瓦大学，他的墓志铭上写着“他失明了，因为自然界已经没有剩下什么他没有看过的东西了”
他首先发明了温度计，他还发明了望远镜来观测天空，支持日心说；他相信自然界的规律是简单的，在落体运动中有着深刻的研究
1633年，他被罗马宗教判刑入狱，1638年，出版了《两种新科学的对话》
伽利略
(GalileoGalilei，1564—1642)
伽利略是怎样论证亚里士多德的观点是错误的？
著名的比萨斜塔实验
世界著名的比
萨斜塔实验证明
物体下落快慢与轻重无关
研究方法：
观察—逻辑推理
——实验（对比实验）
爱因斯坦
提出一个问题往往比解决一个问题更重要
伽利略比前人更伟大，就在于他采用了以实验检验猜想和假设的科学方法
猜想与假说
伽利略
(GalileoGalilei，1564—1642)
自然界是简单的
自然界的规律也是简单的。
—伽利略
物体下落速度是均匀变化的
随时间均匀变？
随位移均匀变？
若位移随时间均匀变
很复杂的结论
与伽利略“落体运动的规律是简单的”的初衷是相悖的
速度随时间均匀变
用实验来检验此猜想是否是真实的
伽利略在实验过程中遇到了怎样的困难，他又是怎样克服的？
实验验证
困难一：瞬时速度无法直接测量
突破： 间接验证
若v0＝0，且
必有
实验验证
困难二：落体运动时间太短，无法准确测量
突破：“冲淡”重力，使其加速度减小
伽利略的实验设计：“冲淡重力”
伽利略
一些贵族
助手利用自己的脉搏测时间
实验验证
怀疑者在翻阅亚里士多德的书籍
实验验证
伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，伽利略手稿中记录的一组实验数据
结果表示为：
验证猜想：速度随时间均匀变化
质量不同小球，同一斜面下落，加速度相同
斜面倾角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数随着θ的增大而增大
合理外推
伽利略用斜面实验验证了后，怎样说明落体运动也符合这个规律？
合理外推：随着倾角的增大， （加速度）的数值增大。
倾角很大，接近落体运动，当θ=90°时，就是自由落体运动！
这时的数值（加速度）最大。且所有物体下落时的加速度都是一样的！
合理外推
后人在用伽利略的器材重复他的实验时发现：
铜球沿斜面滚下，如果斜面倾角超过5°就很难准确计时。
伽利略把他的结论外推至90°是需要很大勇气的。
后来，他的外推被实验证实了
为什么说伽利略把他的结论外推到900需要很大的勇气？
单纯的逻辑推理和对有限事实的归纳都不会导致新的发现；
科学发现中最活跃的因素是猜想、假设与直觉。
因为这个原因，对于新发现的规律不能有百分之百的把握。
得出结论
至此，他终于成功地验证了原来的猜想，不但否定了亚里士多德的错误论断，而且得到了物体下落的规律。
自由落体运动是: v0＝0的匀加速直线运动，且所有物体下落的加速度都相同。
修正和推广
伽利略在《两种新科学的对话》中提到：“重球与轻球在落地时相差两指的宽度”如何理解这“两指宽”？
推广：如果完全排除空气阻力，那么，所有物体下落都将一样快。
伽利略的科学方法
科学研究过程的基本要素
观察现象
提出
假设
运用逻辑
得出推论
实验
验证
修正
推广
落体
运动
v∝ t
x∝ t
小球在斜面
上运动实验
外推至
落体运动
现在我们不必用斜面来“冲淡重力”，可以对落体运动精确地“计时”、“定位”，直接研究落体运动的性质。
现代研究落体运动的方法 ：
用打点计时器
用频闪照片
用光电计时器（测速计等）
超越伽利略
伽利略在物理学中的地位
伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。
爱因斯坦
伽利略
伽利略在物理学中的地位
我荣获1954年的诺贝尔奖，与其说是因为我所发表的著作里包括了一个自然现象的发现，倒不如说是因为那里面包括一个关于自然现象的新思想方法基础的发现
伽利略已死去三百多年，他所发现的自由落体规律在物理学知识的长河中所占比例愈来愈小，但他研究问题所创造的一套科学方法，却不断为后人所继承、发扬，创造了比自由落体规律高出千百倍的财富。
玻恩
十大最美丽的物理实验（按时间排序）
埃拉托色尼测量地球圆周长
伽利略的自由落体实验
伽利略的加速度实验
——在公元前3世纪就测算出地球的周长，误差仅仅在5%以内
——展示了自然界的本质挑战人类的权威
——证明了恒定的重力加速度的存在
十大最美丽的物理实验（按时间排序）
牛顿的棱镜分解太阳光
卡文迪许的扭秤实验
——发现了光谱
——成功测出了万有引力的参数及地球的质量和密度
十大最美丽的物理实验（按时间排序）
托马斯·扬的光干涉实验
——证明了光具备波的性质
米歇尔·傅科的钟摆实验
——展示了地球是在围绕地轴自转的
十大最美丽的物理实验（按时间排序）
罗伯托·密立根的油滴实验
——首次测量电子的电荷
卢瑟福发现核子的实验
——展示了原子的内部结构
十大最美丽的物理实验（按时间排序）
托马斯·扬的双缝演示应用于电子干涉实验
——得出物理学上光的波粒二象性的结论
十大实验共同体现了一种“最美丽”经典的科学概念，即最简单的仪器和设备、最根本最单纯的科学结论
自由落体运动
第二章 第4节
回顾旧知:
匀变速直线运动的公式
速度与时间:
位移与时间:
位移与速度:
匀变速直线运动的速度-时间的图象是什么
一条倾斜的直线
绵延两千年的错误
亚里士多德通过大量的物体自由下落的观察，直接得出结论：
重的物体比轻的物体下落的快，即“重快轻慢”
由于他在学术界的崇高地位，且该结论符合生活经验常识，这种论断流传了近2000年
研究方法：
观察——思考（直觉）
亚里士多德
跨越时空的对话
重的快！
一样快！
亚里士多德
(Aristotle，前384—前322)
伽利略
(GalileoGalilei，1564—1642)
据亚里士多德的理论
如果把大石块和小石块捆在一起大石块会被小石块拖着而减慢
但两个石块捆在一起的总重量比大石块儿要重
亚里士多德的理论陷入困境
系统下落速度应该小于大石块单独下落时速度
系统下落速度应该大于大石块单独下落时速度
大石块下落速度比小石块下落速度快
Galileo，1564-1642
重物和轻物应该下落地同样快
伽利略的观点
伽利略
逻辑的力量（归谬法）
假设：重的物体下落得快
V1=8
V2=4
4
V12＞8
伽利略用“归缪法” 否定了亚里士多德“重快轻慢”的论断，伽利略认为：重物与轻物应该下落得同样快。
研究方法：
逻辑推理
日常生活中，我们常常看到重的下落地快，轻的下落地慢？
两张相同的薄纸，其中一张揉成团状，然后同时从同一高度由静止释放，谁先着地？
纸团先着地
若无空气阻力呢？
Galileo，1564-1642
空气阻力对不同物体的影响不同
伽利略的观点
伽利略
著名的比萨斜塔实验
世界著名的比
萨斜塔实验证明
物体下落快慢与轻重无关
研究方法：
观察—逻辑推理
——实验（对比实验）
操作1：将鸡毛和铁片同时从静止释放
现象1：铁片先落地
操作2：抽成真空，将牛顿管倒立
现象2：铁片和羽毛同时落地
无空气阻力时，轻重不同的物体下落快慢相同。
牛顿管实验
伽利略要进一步通过实验研究自由落体运动的规律
但是，在伽利略的时代，还没有描述运动的概念
伽利略首先建立起速度、加速度的概念
猜想与假说
伽利略
(GalileoGalilei，1564—1642)
自然界是简单的
自然界的规律也是简单的。
—伽利略
物体下落速度是均匀变化的
随时间均匀变？
随位移均匀变？
实验验证
困难二：落体运动时间太短，无法准确测量
突破：“冲淡”重力，使其加速度减小
伽利略的实验设计：“冲淡重力”
实验验证
伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，伽利略手稿中记录的一组实验数据
结果表示为：
验证猜想：速度随时间均匀变化
1、质量不同小球，同一斜面下落，加速度相同。
2、斜面倾角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数随着θ的增大而增大。
合理外推
伽利略用斜面实验验证了后，怎样说明落体运动也符合这个规律？
合理外推：随着倾角的增大， （加速度）的数值增大。
倾角很大，接近落体运动，当θ=90°时，就是自由落体运动！
这时的数值（加速度）最大。且所有物体下落时的加速度都是一样的！
合理外推
后人在用伽利略的器材重复他的实验时发现：
铜球沿斜面滚下，如果斜面倾角超过5°就很难准确计时。
伽利略把他的结论外推至90°是需要很大勇气的。
后来，他的外推被实验证实了
为什么说伽利略把他的结论外推到90度需要很大的勇气？
单纯的逻辑推理和对有限事实的归纳都不会导致新的发现；
科学发现中最活跃的因素是猜想、假设与直觉。
因为这个原因，对于新发现的规律不能有百分之百的把握。
得出结论
至此，他终于成功地验证了原来的猜想，不但否定了亚里士多德的错误论断，而且得到了物体下落的规律。
自由落体运动是: v0＝0的匀加速直线运动，且所有物体下落的加速度都相同。
定义：
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
条件：
1. 只受重力（忽略空气阻力）
2. 初速度为零
自由落体运动属于匀加速还是变加速运动？
注意：自由落体运动是一种理想化运动
自由落体运动
如何证明一个运动是匀加速运动呢？
①v-t图象是直线
②
Δs=at
如何测量自由落体运动呢？
需要测量自由落体运动速度或位移
①打点计时器
②频闪照片
（相邻相等时间的位移差是定值）
自由落体运动的研究
1、实验器材：铁架台、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。
2、原理：纸带在重物的作用下自由下落，纸带受到的阻力较小，近似认为纸带做自由落体运动，根据打出的纸带点的情况，分析出重物的运动规律。
纸带
夹子
重物
打点计时器
实验：研究自由落体运动的规律
3、实验步骤
①把打点计时器竖直固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。
②让重物靠近打点计时器，用手捏住纸带上端，启动打点计时器，松手后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点，最后要关闭电源。
③仿照前面对小车运动的研究，测量重物下落的加速度。
④改变重物的质量，重复上面的实验。
4、数据处理 ：利用平均速度法求出瞬时速度，利用相邻位移差求出加速度。
0
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1.30cm
2.10cm
3.17cm
4.51cm
6.12cm
△x1 =0.80cm
△ x2 =1.07cm
△ x3 = 1.34cm
△ x4 = 1.61cm
(闪光时间间隔为1/60秒)
v/(m.s-1)
t/s
自由落体的频闪照片
△ x4 -△ x3=△x3 - △ x2= △ x2 -△x1=0.27cm，可见,自由落体运动是一种匀加速直线运动。
0
在同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度都相同，这个加速度叫做重力加速度或自由落体加速度
定义：
符号：
大小：
方向：
矢量
g
既然同一地点的重力加速度相同，那不同地点呢？
≈9.8m/s （通常）
g
或
≈10m/s （粗略）
g
产生原因：
地球对物体的吸引
垂直向下
竖直向下
重力加速度
你从表中发现什么规律？
一些地点的重力加速度g
标准值：
地点
纬度
重力加速度
广州
武汉
上海
东京
北京
纽约
莫斯科
9.780
9.788
9.794
9.794
9.798
9.801
9.803
9.816
9.832
g 随纬度的增大而增大
另外注意：g 随物体所处高度的增大而减小
0°
23°06′
30°33′
31°12′
35°43′
39°56′
40°40′
55°45′
90°
/m/s
g=9.80665
m/s
最小
最大
赤道
北极
一些地方的重力加速度
赤道：
g=9.780m/s2
北京：
g=9.801m/s2
北极：
g=9.832m/s2
随纬度升高，重力加速度增大。
莫斯科：
g=9.816m/s2
自由落体运动是（ ）
A. 物体不受任何作用力的运动
B. 物体在真空中的运动
C. 加速度为g的竖直下落运动
D. 初速度为零，加速度为g的竖直下落运动
D
问题与练习
关于重力加速度g，下列说法正确的是（ ）
A. 重力加速度表示自由下落的物体运动的快慢
B. 重力加速度表示自由下落物体速度变化的大小
C. 重力加速度表示自由下落物体运动速度变化的快慢
D. 轻、重物体的重力加速度不同
C
问题与练习
物体 作用下从 开始下落的运动，叫做自由落体运动
物体做自由落体运动的条件
自由落体运动是初速度为零的 直线运动
重力加速度大小
方向
重力加速度g值随纬度的增大而 ，随高度的增大而
只在重力
静止
只受重力（忽略空气阻力）
初速度为零
匀加速
竖直向下
增大
减小
a.
b.
≈9.8m/s （或10m/s ）
g
小结—自由落体运动
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
怎么计算自由落体运动的问题呢？
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
矢量
正方向：竖直向下
a=g
s=h
自由落体运动的公式
匀加速直线运动
自由落体运动的规律
匀变速直线运动 自由落体运动
速度公式
位移公式
位移速度关系
V0=0 a=g x=h
应用—测高度
例题：为了测出井口到水面的深度，让一个小石块从井口落下，经过２s后听到石块落向水面的声音，求井口到水面的大约深度．（不考虑声音传播所用的时间）
解：由
得 h=19.6m
一物体从离地面高H处自由下落，人从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间。我们可以采用下面的实验测出自己的反应时间。请一位同学用两个手指捏住木尺顶端，你用一只手在木尺下部做握住木尺的准备，但手的任何部位在开始时都不要碰到木尺。当看到那位同学放开手时，你立即握住木尺，根据木尺下降的高度，可以算出你的反应时间。若某次测量中木尺下降了约11cm，由此可知此次你的反应时间约为
0.15s
应用—测反应时间
思维拓展
0
1
2
3
4
5
6
1.30cm
2.10cm
3.17cm
4.51cm
6.12cm
△x1 =0.80cm
△ x2 =1.07cm
△ x3 = 1.34cm
△ x4 = 1.61cm
(闪光时间间隔为1/60秒)
v/(m.s-1)
t/s
自由落体的频闪照片
可见,自由落体运动是一种匀加速直线运动.
0
亚里士多德
他是位伟大的哲学家，他的著作经过阿拉伯的途径传入西方，称为神秘的异端
他的著作被翻译成了拉丁语，其中有他写过的《动物学》《形而上学》《物理学》，1225年，巴黎大学正式把他的著作列为必读书籍
他的哲学比柏拉图的哲学要更合乎科学，但与文艺复兴时期的新知识相抵触，在许多年代中阻挡着科学思想的解放
他认为凡是运动都需要不断的施加力量……
亚里士多德
(Aristotle，前384—前322)
亚里士多德
亚里士多德
(Aristotle，前384—前322)
他的全部作品有47部留存
他的著作包括天文学、
动物学、地理学、地质学、
物理学、解剖学、生理学、
伦理学、心理学、经济学、
政治学、修辞学、美学。
亚里士多德
(Aristotle，前384—前322)
亚里士多德
黑格尔：
他是历史上最多才、最渊博的科学天才之一，他是一个在历史上无与伦比的人……
马克思、恩格斯：
古希腊著名的思想家和哲学家，在西方被称为“最博学的人”，古代最伟大的思想家
名言：“吾爱吾师，吾更爱真理”
伽利略
他在米开朗琪罗去世前三天出生，1564年2月15日生于比萨，当时文艺复兴已基本完成
青年时期的他非常信仰亚里士多德，后任教于比萨和帕多瓦大学，他的墓志铭上写着“他失明了，因为自然界已经没有剩下什么他没有看过的东西了”
他首先发明了温度计，他还发明了望远镜来观测天空，支持日心说；他相信自然界的规律是简单的，在落体运动中有着深刻的研究
1633年，他被罗马宗教判刑入狱，1638年，出版了《两种新科学的对话》
伽利略
(GalileoGalilei，1564—1642)
伽利略是怎样论证亚里士多德的观点是错误的？
著名的比萨斜塔实验
世界著名的比
萨斜塔实验证明
物体下落快慢与轻重无关
研究方法：
观察—逻辑推理
——实验（对比实验）
爱因斯坦
提出一个问题往往比解决一个问题更重要
伽利略比前人更伟大，就在于他采用了以实验检验猜想和假设的科学方法
猜想与假说
伽利略
(GalileoGalilei，1564—1642)
自然界是简单的
自然界的规律也是简单的。
—伽利略
物体下落速度是均匀变化的
随时间均匀变？
随位移均匀变？
若位移随时间均匀变
很复杂的结论
与伽利略“落体运动的规律是简单的”的初衷是相悖的
速度随时间均匀变
用实验来检验此猜想是否是真实的
伽利略在实验过程中遇到了怎样的困难，他又是怎样克服的？
实验验证
困难一：瞬时速度无法直接测量
突破： 间接验证
若v0＝0，且
必有
实验验证
困难二：落体运动时间太短，无法准确测量
突破：“冲淡”重力，使其加速度减小
伽利略的实验设计：“冲淡重力”
伽利略
一些贵族
助手利用自己的脉搏测时间
实验验证
怀疑者在翻阅亚里士多德的书籍
实验验证
伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，伽利略手稿中记录的一组实验数据
结果表示为：
验证猜想：速度随时间均匀变化
质量不同小球，同一斜面下落，加速度相同
斜面倾角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数随着θ的增大而增大
合理外推
伽利略用斜面实验验证了后，怎样说明落体运动也符合这个规律？
合理外推：随着倾角的增大， （加速度）的数值增大。
倾角很大，接近落体运动，当θ=90°时，就是自由落体运动！
这时的数值（加速度）最大。且所有物体下落时的加速度都是一样的！
合理外推
后人在用伽利略的器材重复他的实验时发现：
铜球沿斜面滚下，如果斜面倾角超过5°就很难准确计时。
伽利略把他的结论外推至90°是需要很大勇气的。
后来，他的外推被实验证实了
为什么说伽利略把他的结论外推到900需要很大的勇气？
单纯的逻辑推理和对有限事实的归纳都不会导致新的发现；
科学发现中最活跃的因素是猜想、假设与直觉。
因为这个原因，对于新发现的规律不能有百分之百的把握。
得出结论
至此，他终于成功地验证了原来的猜想，不但否定了亚里士多德的错误论断，而且得到了物体下落的规律。
自由落体运动是: v0＝0的匀加速直线运动，且所有物体下落的加速度都相同。
修正和推广
伽利略在《两种新科学的对话》中提到：“重球与轻球在落地时相差两指的宽度”如何理解这“两指宽”？
推广：如果完全排除空气阻力，那么，所有物体下落都将一样快。
伽利略的科学方法
科学研究过程的基本要素
观察现象
提出
假设
运用逻辑
得出推论
实验
验证
修正
推广
落体
运动
v∝ t
x∝ t
小球在斜面
上运动实验
外推至
落体运动
现在我们不必用斜面来“冲淡重力”，可以对落体运动精确地“计时”、“定位”，直接研究落体运动的性质。
现代研究落体运动的方法 ：
用打点计时器
用频闪照片
用光电计时器（测速计等）
超越伽利略
伽利略在物理学中的地位
伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。
爱因斯坦
伽利略
伽利略在物理学中的地位
我荣获1954年的诺贝尔奖，与其说是因为我所发表的著作里包括了一个自然现象的发现，倒不如说是因为那里面包括一个关于自然现象的新思想方法基础的发现
伽利略已死去三百多年，他所发现的自由落体规律在物理学知识的长河中所占比例愈来愈小，但他研究问题所创造的一套科学方法，却不断为后人所继承、发扬，创造了比自由落体规律高出千百倍的财富。
玻恩
十大最美丽的物理实验（按时间排序）
埃拉托色尼测量地球圆周长
伽利略的自由落体实验
伽利略的加速度实验
——在公元前3世纪就测算出地球的周长，误差仅仅在5%以内
——展示了自然界的本质挑战人类的权威
——证明了恒定的重力加速度的存在
十大最美丽的物理实验（按时间排序）
牛顿的棱镜分解太阳光
卡文迪许的扭秤实验
——发现了光谱
——成功测出了万有引力的参数及地球的质量和密度
十大最美丽的物理实验（按时间排序）
托马斯·扬的光干涉实验
——证明了光具备波的性质
米歇尔·傅科的钟摆实验
——展示了地球是在围绕地轴自转的
十大最美丽的物理实验（按时间排序）
罗伯托·密立根的油滴实验
——首次测量电子的电荷
卢瑟福发现核子的实验
——展示了原子的内部结构
十大最美丽的物理实验（按时间排序）
托马斯·扬的双缝演示应用于电子干涉实验
——得出物理学上光的波粒二象性的结论
十大实验共同体现了一种“最美丽”经典的科学概念，即最简单的仪器和设备、最根本最单纯的科学结论