物理人教版（2019）必修第一册2.4自由落体运动（共27张ppt）

(共27张PPT)
2.4自由落体运动
基本公式 适用所有匀变速直线运动
1、速度公式：
2、位移公式：
3、速度—位移公式：
4、平均速度公式：
7、在匀变速直线运动中，连续相等时间T内，位移之差Δx都相等，为aT2（这里的T是指那相等的时间间隔）
5、匀变速直线运动中，一段时间的中点时刻的速度等于这段时间的平均速度
6、匀变速直线运动中，一段位移中点的速度
物体下落的运动是一种常见的运动。
创设情景 探索问题
创设情景 探索问题
物体从空中落下的快慢与什么因素有关呢 ？
粉笔头明显比纸片下落的快,那么是否重的物体就会下落的快一下呢
演示：　在同一高度同时释放一支粉笔头和一张纸片，请观察物体是否同时落地。
创设情景 探索问题
其实二千多年前，古希腊哲学家亚里士多德提出：轻重不同的物体下落时，重的物体下落得快，轻的物体下落得慢。
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。
比萨斜塔实验
伽利略对物体落体现象研究，还在比萨斜塔做过落体实验：在塔顶，他同时释放两个铅球，一个轻，一个重，最后两个铅球同时落地。这个实验有力地反驳了亚里士多德的观点。
物体下落的过程中运动情况与物体所受的重力无关
实验对推论进行检验
理论:假设亚里士多德正确（重的物体下落得快）
v快
v慢

v
结论2：如果把大石头和小石头捆在一起，独自下落慢的小石头就会拖慢独自下落快的大石头，最终其下落速度比大石头慢。
结论1：如果把大石头和小石头捆在一起，其所受的重力一定比其中任一石块大，其下落速度比任一石块快。
说明了什么？
矛盾？
提出假设 逻辑(数学)推理得出推论
M
m
M+m
1）硬币和纸片从同一高度同时下落
实验结果：硬币快，纸片慢
2）质量相同的纸片和纸团从同一高度同时下落
实验结果：纸团快，纸片慢
实验结果：
两个物体下落一样快
3）硬币和纸团从同一高度同时下落
重的物体下落快
轻重相同的物体下落不一样快
轻重不同的物体下落一样快
结论：物体下落的过程的运动情况与物体所受的重力无关
实验对推论进行检验
轻重不同的物体下落得快慢不同，主要是由于空气阻力不同造成的。
假设原因：
将羽毛和金属片放进三个封闭的玻璃管中，一个里面有充满空气、一个是里面有稀薄的空气、另外一个是真空
但是，为什么在现实的生活中，我们看到的总是石头明显比树叶下落得快呢 ？
生活中的落体现象，是否受到了什么因素的影响呢 ？
实验验证：
充满空气
稀薄空气
真空
实验对推论进行检验
抽气后，就排除了 的影响
注意：观察实验, 得出结论
空气
现象： 。
结论： 。
牛顿管实验
牛顿管
实验对推论进行检验
在世界最大的真空室里验证自由落体对比实验
现象： 。
结论： 。
在真空中下落快慢与物体的重量无关
轻重不同的物体在真空中同时落地
一、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，叫做自由落体运动
2.物体做自由落体运动的条件：
只受重力而不受其他任何力，包括空气阻力。
从静止开始下落
注意
3.如果空气阻力的作用比较小，可以忽，物体的下落也可以近似看作自由落体运动。
实验探究
注意事项：
为尽量减小空气阻力的影响，重物应选密度大的。如重锤。
打点计时器应竖直固定好
重物应靠近打点计时器释放，且要先开打点计时器电源再放手释放重物
改变重物的重量，重复打出几条纸带
实验探究：用打点计时器可以研究自由落体运动的规律
实验探究
实验探索：用打点计时器可以研究自由落体运动的规律
x1
x2
x3
x4
x5
F
E
D
C
B
A
实验:用打点计时器研究自由落体运动
实验探究
思考：为什么前两点距离为2mm
实验探究
s1
s2
s3
s5
s4
s6
x1
x2
x3
x5
x4
x6
计时点 SN /cm xn /cm Δx /cm a /(m/s2)
0
1
2
3
4
5
6
0
s1=2.06
s2=4.55
s3=7.39
s4=10.58
s5=14.16
s6=18.12
x1=2.06
x2=2.49
x3=2.84
x4=3.19
x5=3.58
x6=3.96
x2-x1=0.43
x3-x2=0.35
x4-x3=0.35
x5-x4=0.39
x6-x5=0.38
9.79
根据：做匀变速直线运动的物体，在连续相等的时间T内的位移之差为一恒定值，即△x = a T 2
结论：自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动
利用逐差法求加速度
自由下落的小球的闪光照片
频闪时间间隔为1/60 s
二、自由落体运动的性质
1、自由落体运动是初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动
2、自由落体运动的加速度
③方向：竖直向下。
①定义：物体在自由落体运动中的加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度。
②符号：通常用g表示。
④大小：一般g =9.8m/s2，粗略计算g=10m/s2。
二、自由落体运动的性质
表:一些地点的重力加速度
你从表中发现了什么规律吗？你能尝试解释这个规律吗？尝试解释就是作出猜想。
①重力加速度随纬度的增加而增大。
②高度越高，g值越小
自由落体运动的规律(h指下落的高度)
匀加速直线运动规律
三、自由落体运动的规律与应用
自由落体运动是初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动
例题
如图所示 椰子从距地面高度 h 为20 m的树上由静止落下．不计椰子下落时受到的空气阻力 取 g =l0 m/s2 ．求椰子落地的时间和到达地面时的速度．
解： 选定椰子最初下落点为位移的起点， 竖直向下为正方向．由自由落体运动的位移公式
解得：
根据：v=gt
解得：v=20m/s
或根据：v2=2gh
讨论
根据图 所示的漫画讨论 它们采用了什么方法估测洞的深度？ 请指出这种方法的优点与不足.
解：它们运用自由落体运动知识，通过测量石块下落时间求位移的方法测量洞深。
将g=9.8 m/s2，t=2 s代入 可得h=19.6 m。
此法只能粗测洞的深度，结果不精确，因为没有考虑声音的传播时间。
这种方法的优点:（1）使用的仪器设备简单。（2）测量方法简单。（3）运算简便。
该方法的不足：（1）测量方法粗略，误差较大。（2）石块下落的初速度不为0，不是真正的自由落体运动，只是按照自由落体运动近似处理。（3）石块下落有空气阻力，会造成一定的误差。（4）未考虑声音传播需要时间。
3. 为了测出井口到水面的距离，让一个小石块从井口自由落下，经过 2.5 s 后听到石块击水的声音，估算井口到水面的距离。考虑到声音在空气中传播需要一定的时间，估算结果偏大还是偏小？
解：石块下落做自由落体运动，设井口到水面的距离为x，石块落到水面的时间为1，有
代人数据得:h= 31.25 m。
由于声音传播需要一定的时间，所以石块自由下落到水面的时间要小于2.5s，因此估算的距离x偏大。
应用
1.以下对自由落体运动的说法中正确的是( )
物体开始下落时,速度为零,加速度也为零;
物体下落过程中速度增加,加速度保持不变;
物体下落过程中,速度和加速度同时增大;
物体下落过程中,速度的变化率是个恒量.
B D
甲物体是乙物体质量的2倍，甲从H高处下落，乙从2H高处同时下落，下面说法中正确的是 ( )
A.两物体下落过程中，同一时刻甲的速度比乙的速度大
B.两物体下落过程中，下落1s时，它们速度相同
C.两物体下落过程中,各自下落1m时，它们速度相同
D.两物体下落过程中,甲的加速度比乙的大
BC
应用
小 结：
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
一、自由落体运动
1.定义：
2.特点： ①初速度v0为零 ②只受重力
二、自由落体运动性质
初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动
在通常的计算中， g = 9.8 m/s 2或g = 10 m/s 2 。
重力加速度方向总是竖直向下
①纬度越高，g值越大 ②高度越高，g值越小
三、自由落体运动规律：
v0=0
a=g