高中物理教科版（2019）必修一课件 2.5 自由落体运动(共31张PPT)

(共31张PPT)
第二章　匀变速直线运动的研究
自由落体运动
生活中的物体下落现象
自由落体运动
物体下落快慢与什么有关？
二千多年前，古希腊哲学家亚里士多德认为物体下落的快慢跟它的轻重有关， 物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的，物体越重，下落得越快；反之，则下落得越慢。
亚里士多德
探究：什么因素影响物体下落的快慢呢？
实验一
重量大的硬币和轻薄纸片谁下落得快
相同的两张纸，同一高度同时释放，那纸团与一张纸呢？
实验二
重量大的硬币，下落的快
纸团下落的快
原因：空气阻力对下落快慢的影响
如果没有空气阻力只在重力作用下呢？
空气中，羽毛受到的空气阻力大，所以下落比铁片慢。
真空中，羽毛与铁片下落快慢相同，说明下落快慢与轻重无关。
实验结论：物体下落的快慢与轻重无关，影响落体快慢的因素是空气阻力.
伽利略落体实验
据《伽利略传》记载，1589年伽利略在比萨斜塔上做了“重量不同的两个铁球同时落地”的实验，
推翻了古希腊哲学家亚里士多德的结论：重的物体下落速度比轻的物体下落速度快，落体速度与重量成正比。
自由落体运动
1.定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫作自由落体运动。
2.特点：(1)只受重力作用；(2)初速度为0。
3.说明：空气阻力可以忽略时，物体下落的运动也可以近似看成自由落体运动。
(1)从静止下落的物体都可以看成做自由落体运动。(　　)
(2)物体只在重力作用下的运动是自由落体运动。(　　)
(3)苹果从树上落下来，苹果的运动可以近似看成自由落体运动。
(　　)
(4)从竖直上升的热气球吊篮中掉下的物体的运动是自由落体运动。
(　　)
×
×
√
×
伽利略对落体运动规律的探究
（1）伽利略在研究落体运动过程中首先遇到了什么困难？
（2）伽利略作出了大胆的科学猜想，猜想的内容是什么？
没有描述运动的概念
猜想与假说
自然界的规律简洁明了，落体运动一定是一种最简单的变速运动。
物体下落速度是均匀变化的。
随位移均匀变化？随时间均匀变化？
v
x
o
v
t
o
速度与时间成正比
逻辑推理
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？
v
t
o
v∝t
x∝t2
伽利略还遇到了什么困难呢？
实验验证
落体运动时间太短，无法准确测量
突破： “冲淡”重力，即让铜球沿阻力很小的斜面滚下，运动时间变长，易于测量时间了。
铜壶滴漏
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
实验验证
时间单位 1 2 3 4 5 6 7 8
距离单位 32 130 298 526 824 1192 1600 2104
实验验证
小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动
不同质量、不同高度、只要倾角一定，小球的加速度都相同的
小球的加速度随斜面倾角增大而变大
？
伽利略做了上百次实验，发现
倾角很大，接近落体运动 →
合理外推
倾角900,就是自由落体运动！
如果完全排除空气阻力，那么，所有物体下落都将一样快。
在科学研究中，懂得忽略什么，有时与懂得重视什么同等重要。
---伽利略
修正推广
落体运动
v∝ t
x∝ t2
小球在斜面
上运动实验
外推至
落体运动
对现象的
一般观察
提出假设
逻辑(数学)
得出推论
对推论
进行检验
对假说修
正和推广
伽利略的科学方法
数据处理
在误差允许的范围内，连续相等时间间隔的位移之差是一个常数。
标记 时间间隔T/s 距离x/cm 位移之差 (xn-xn-1)/m cm
x1 0.02 2.95
x2 0.02 3.40 x2-x1 0.45
x3 0.02 3.75 x3-x2 0.35
x4 0.02 4.25 x4-x3 0.50
x5 0.02 4.55 x5-x4 0.30
x6 0.02 4.85 x6-x5 0.30
说明：自由落体运动是一个初速度为0的匀加速直线运动！
a(m/s2)
1.(多选)伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程。对这一过程的分析，下列说法正确的是
A.甲图是实验现象，丁图是经过合理的
外推得到的结论
B.丁图是实验现象，甲图是经过合理的
外推得到的结论
C.运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显
D.运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显
√
√
自由落体运动规律　
自由落体加速度
自由落体加速度
1.定义：物体做自由落体运动时的加速度叫做自由落体加速度或重力加速度，用字母 g 表示。
2.方向：竖直向下。
3.大小：一般的计算中，可以取 g=9.8 m/s2 或 g=10 m/s2。
地点 纬度 g值
北极 90° 9.832m/s2
莫斯科 55°45′ 9.816m/s2
纽约 40°46′ 9.803m/s2
北京 39°56′ 9.801m/s2
东京 35°43′ 9.798m/s2
上海 31°12′ 9.794m/s2
武汉 30°33′ 9.794m/s2
广州 23°06′ 9.788m/s2
赤道 0° 9.780m/s2
你从表中发现了什么规律吗？你能尝试解释这个规律吗？
随纬度升高，重力加速度增大
纬度大g大，两极g最大
(1)自由落体加速度与纬度和高度有关。(　　)
(2)自由落体加速度的方向竖直向下。(　　)
(3)在地面附近，两极处的重力加速度小于赤道处的重力加速度。
(　　)
(4)同一地点，重的物体重力加速度大。(　　)
√
√
×
×
2.(2023·湖南高二学业考试)下列关于自由落体运动的说法中，正确的是
A.物体沿竖直方向下落的运动是自由落体运动
B.物体初速度为零、加速度为9.8 m/s2的运动是自由落体运动
C.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动是自由落体运动
D.物体在重力作用下的运动是自由落体运动
√
自由运动落体规律的基本应用
自由落体运动的规律
a=g
v0=0
（x=h）
速度位移关系 vt2-v02=2ax
vt2=2gh
位移时间关系 x=v0t+ at2
vt=gt
速度时间关系 vt=v0+at
h= gt2
3.(2023·雅安市高一期末)从深为45 m的矿井口静止释放一个小球，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，试求：
(1)小球经多长时间落到井底；
(2)小球落到井底时的速度大小；
(3)小球在最后1 s内的位移大小。
答案　3 s　
答案　30 m/s　
答案　25 m
基于上述原理，某同学用直尺制作测量反应时间的工具，若测量范围为0～0.4 s，则所用直尺的长度至少为___ cm(g取10 m/s2)；若以相等时间间隔在该直尺的另一面标记出表示反应时间的刻度线，则每个时间间隔在直尺上对应的长度是_______(选填“相等”或“不相等”)的。
4.同学们利用如图所示方法估测反应时间。首先，甲同学捏住直尺上端，使直尺保持竖直状态，直尺零刻度线位于乙同学的两指之间。当乙看见甲放开直尺时，立即用手指捏直尺，若捏住位置的刻度读数为x，重力加速
度为g，则乙同学的反应时间为______。(用x、g表示)
80
不相等
自
由
落
体
运
动
目标一：自由落体运动
目标二：伽利略对落体运动规律探究
2.实验器材
4.实验结论：自由落体运动是匀加速直线运动
1.设计
特点：只受重力，初速度为0
3.操作要点
目标三：自由
落体加速度
方向：竖直向下
大小： 9.8m/s
目标四：自由落体
运动规律的应用
公式
vt=gt
h= gt2
vt2=2gh
反应时间测量尺
减少空气阻力的影响