2.5 自由落体运动 课件- 2024-2025学年高一上学期物理教科版（2019）必修第一册(共37张PPT)

(共37张PPT)
第二章 匀变速直线运动的规律
第五节 自由落体运动
目 录/
1.
学习目标
2.
情景导入
3.
新课讲解
4.
小试牛刀
5.
课堂小结
PART 01
学习目标
学习目标
1.知道自由落体运动的条件、性质和特点
2.掌握自由落体运动的规律并能解决相关实际问题
3.会通过实验测定自由落体运动的加速度，知道在地球上不同地方，重力加速度的大小不同
4.了解伽利略对自由落体运动的研究方法，领会伽利略的科学思想
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
PART 02
情境导入
物体下落的运动是司空见惯的，轻重不同的物体哪个下落的快呢？什么因素影响物体下落快慢？
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
PART 03
新课讲解
亚里士多德（Aristotole)
古希腊学者亚里士多德，通过平常观察到的事实，例如一块石头比一片树叶下落得快些，认为物体下落的快慢与它的轻重有关。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
伽利略通过逻辑推理指出了亚里士多德的错误，最后通过实验证明重物与轻物下落得同样快。
按照亚里士多德的观点，物体越重下落的越快
将小石块和大石块绑到一起时
小石块反而拖累了大石块的运动
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
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。
伽利略落体实验
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
那么是什么因素影响物体下落的快慢呢？
重量大的硬币和轻薄纸片谁下落得快
相同的两张纸，将一张纸捏成纸团后，同一高度同时释放，谁下落得快？
重量大的硬币，下落的快
纸团下落的快
空气阻力影响下落快慢
如果没有空气阻力只在重力作用下呢？
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
牛顿管实验
（1）实验器材：牛顿管（一个两端封闭的玻璃管，其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通）、真空泵、质量不相同的铁片和羽毛等。
甲：有空气 乙：真空
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
④把牛顿管里的空气几乎全部抽出，重复步骤③，观察物体下落的情况。
（2）实验步骤
①在有空气阻力时，把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中；
②把玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落的情况；
③启动真空泵，把牛顿管里的空气抽出一些，把玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落的情况；
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
（3）观看牛顿管实验的视频
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
（5）实验结论
（4）实验现象
①牛顿管里有空气，金属片和羽毛下落的快慢不同
②把牛顿管里的空气抽出一些，金属片和羽毛下落的快慢就变得接近
③把牛顿管里的空气几乎全部抽出时，金属片和羽毛下落的快慢就相同了。
在没有空气的空间里，物体下落的快慢相同
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
1.定义: 物体在只受重力作用下，从静止开始下落的运动。
(1) v0 = 0
(2) 只受重力作用
2.特点:
理想化模型：当空气阻力与重力相比很小时，空气阻力可忽略不计，物体下落也可看作自由落体运动。
(3) 轨迹为直线
思考：自由落体运动是什么性质的运动呢？
一、自由落体运动
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
伽利略对自由落体运动的研究
佛罗伦萨伽利略博物馆里收藏装置
二、伽利略对自由落体运动规律的研究
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
逻辑分析
大胆猜想
数学推理
实验验证
合理外推
将重物和轻物捆绑在一起，与重物比较下落快慢，将得出应该更慢和应该更快两个互相矛盾的结论
物体下落过程中速度与时间成正比
物体初速度为零，且 v ∝ t，则 x ∝ t2
小球沿斜面滚下， 为定值
且 的值随斜面倾角的增大而增大
小球竖直下落时，x ∝ t2仍成立，
且所有物体竖直下落时， 的值均相同
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台、几个质量不同的重物、夹子、交流电源、毫米刻度尺.
纸带在重物的作用下自由下落，根据打出的纸带上的点迹，分析重物的运动规律
实验原理
三、实验：探究自由落体运动的规律
纸带
夹子
重物
实验装置
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
（1）将计时器竖直固定在铁架台上
（2）竖直提起纸带，使重物靠近计时器下端
（3）先打开打点计时器，再松开纸带
（4）关闭电源，取下纸带
（5）更换重物，重复几次上面的实验，选取一条点迹清晰的纸带处理
实验步骤
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
自由落体运动的运动性质：
初速度为 0 的匀加速直线运动
数据处理
X1 = 5.8-1.9 = 3.9mm
X2 = 9.6-5.8 = 3.8mm
X3 = 13.4-9.6 = 3.8mm
X4 = 17.3-13.4 = 3.9mm
在实验误差的范围内， X近似相等！
X1
X4
X4
X4
X4
X1
X4
X1
X2
X3
X4
X5
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
0　 0.04 0.08
0.5
t/s
v/（m·s-1）
1.5
2.0
1.0
0.12
0.16
0.20
0.24
2.5
v-t 图像为一条倾斜的直线，所以自由有落体运动是匀变速直线运动。
根据 v-t 图像的斜率求加速度，即加速度等于9.81 m/s2
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
自由落体运动是初速度为零、加速度恒定(约为9.8 m/s2，与物体的质量无关)的匀加速直线运动。
也叫自由落体加速度
思考：在地球的不同地方，自由落体加速度的大小都是9.8 m/s2吗？
实验步骤
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
方向：竖直向下
一般计算中，g = 9.8 m/s2
粗略计算取10m/s2
研究表明：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫做重力加速度。通常用 g 表示。
地点 纬度 重力加速度
赤道 0° 9.780
广州 23°06' 9.788
武汉 30°33' 9.794
上海 31°12' 9.794
东京 35°43' 9.798
北京 39°56' 9.801
纽约 40°40' 9.803
你能从表中发现什么规律吗？
自由落体加速度
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
地球表面不同地点，g 值有所不同
纬度越高，g 值越大。g极地 > g赤道
同一地点不同高度，g 值有所不同
高度越高，g 值越小。g低 > g高
自由落体加速度的规律
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
PART 04
小试牛刀
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
1.（多选）一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验，让一个质量为1kg的小球从一定的高度自由下落，测得在第5s内的位移是18m，则( )
A.小球在2s末的速度是8m/s
B.小球在第5s内的平均速度是3.6m/s
C.该星球上的重力加速度为
D.小球在5s内的位移是50m
AD
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：AD
解析：AC.第5s内的位移是18m，根据
可得该星球上的重力加速度为
小球在2s末的速度是
故A正确，C错误;
B.小球在第5s内的平均速度是 ，故B错误;
D.小球在5s内的位移是
故D正确。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
2.俄乌冲突的战场上，无人机的广泛使用，改变了传统战场形态。在一次对敌方阵地的袭击中，无人机以 的速度水平向右匀速飞行，在某时刻释放了一枚炸弹。此时无人机到水平地面的竖直高度 ，空气阻力忽略不计，取 ，则以下说法不正确的是( )
A.小球下落的时间为2s
B.小球的位移大小为
C.小球下落过程中速度的变化量为20m/s，方向竖直向下
D.小球落地前瞬间的速度与水平方向夹角的正切值为0.25
D
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：D
A.小球做平抛运动，竖直方向为自由落体运动，则
解得小球下落的时间为 ，故A正确；
B.小球水平方向做匀速直线运动，水平位移为
小球的合位移为 ，故B正确；
C.小球下落过程中速度的变化量为
方向竖直向下，故C正确；
D.小球落地前瞬间的速度与水平方向夹角的正切
故D错误。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
3.（多选）如图所示，在一个桌面上方有三个金属小球a、b、c，离桌面高度分别为 。若先后顺次释放a、b、c，三球刚好同时落到桌面上，不计空气阻力，则( )
A.三者到达桌面时的速度大小之比是
B.三者运动时间之比为3:2:1
C.b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差
D.三个小球运动的加速度与小球的质量有关
AC
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：AC
解析：A.根据 ,可得故到达桌面时的速度之比
故A正确；
B.根据 ,得三者运动时间之比
故B错误；
C.b与a开始下落时间差 ,c与b开始下落的时间差
,故C正确；
D.三个小球的加速度与重力和质量无关，等于重力加速度，故D错误。
PART 05
课堂小结
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
① 自由落体运动
（1）条件：初速度为零，只受重力.
（2）性质：v0 = 0 、a = g 的匀速直线运动.
自由落体加速度（重力加速度）
重力加速度 g 是矢量，方向总是竖直向下，在地球上不同地方大小略有不同，g 值随纬度增大而增大，随高度增大而减小，通常在计算中 g 取9.8 m/s2，在粗略计算中 g 取 10 m/s2.
1
理想化模型
2
极限跳伞运动不是自由落体运动
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
① 自由落体运动的规律
匀变速直线运动规律 自由落体运动规律
3
初速度为零的匀变速直线运动的相关推论式均适用
特例
感谢观看