2.5 自由落体运动 课件（共21张PPT） 2024-2025学年高一物理鲁科版（2019）必修第一册第2章 匀变速直线运动

(共21张PPT)
第二章 匀变速直线运动
第5节 自由落体运动
一个人捏住尺子的上端，另一个人手指在直尺的下端零刻度处等待。前者释放，后者捏住。直尺下落的时间就是你的反应时间。
如何求直尺下落的时间？
1.知道通过实验建构自由落体运动模型的过程，知道自由落体的条件。
2.知道自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。
3.知道重力加速度的方向和大小，知道地球不同地点的重力加速是不一样的。
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。
01 自由落体运动的特点
在日常生活中，我们时常能看见落体运动，如果实下落、屋檐滴水等。
思考：不同物体下落的快慢与哪些因素有关？其下落规律是否相同？
1.逻辑推理
v12＞8
v1=8
v2=4
4结论与假设出现了矛盾！
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。
重物被轻物拖累
重物轻物
绑一起
羽毛和硬币下落得一样快吗？
如图所示，将羽毛与硬币放入有空气的玻璃管，将玻璃管倒立过来，观察羽毛和硬币下落的快慢。观察实验结是 。
抽去玻璃管内的部分空气，在将玻璃管倒立过来，观察羽毛和硬币下落的快慢。观察结果是 。
继续抽去玻璃管内的空气，使其逐渐接近真空，在观察羽毛和硬币下落的快慢。观察结果是 。
羽毛比硬币下落慢
下落快慢相同
纸片比硬币下落得还是慢，但落地时差变小
2.自制实验
结论：影响物体下落快慢的因素是空气阻力的作用，如没有空气阻力，只有重力作用、在同一高度下落的轻重不同的物体下落快慢相同。
3.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。
(2)特点：
只受重力、v0=0
(3)当空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，从静止开始下落的物体可视为自由落体运动。
s1
s2
s3
s4
s5
s6
△s=s2-s1=9.88cm
△s=s3-s2=9.83cm
△s=s4-s3=9.81cm
△s=s5-s4=9.86cm
△s=s6-s5=9.83cm
在误差允许的范围内，ΔS=S2-S1=S3-S2=……=aT2=9.8cm
自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。
（1）用打点计时器进行研究
思考：自由落体是一种怎样的运动呢？自由落体运动有什么规律呢？
4. 自由落体运动的性质
（2）用频闪照相研究
ΔS4=S5-S4=2.1cm
ΔS1=S2-S1=2.1cm
ΔS2=S3-S2=2.1cm
ΔS3=S4-S3=2.0cm
ΔS5=S6-S5=2.1cm
做自由落体运动的物体，在连续相等的时间里的位移之差是个恒量----说明自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动
1.定义：
2.符号：
通常用g表示
3.方向：
对不同物体进行的实验结果表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同。
物体在自由落体运动中的加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度。
竖直向下
精确的实验发现，在地球表面不同的地方，g的大小一般是不同的。
4.大小：
一般 g =9.8m/s2,粗略计算 g=10m/s2
02 自由落体加速度
不同地点的重力加速度
你从表中发现了什么规律吗？
总结：重力加速度随纬度的增加而增大。
匀变速直线运动
速度公式
位移公式
位移速度公式
平均速度公式
自由落体运动
5.自由落体运动的规律
伽利略
（1564—1642）
意大利物理学家
物体下落的快慢由它们的重力大小决定
物体下落的速度不受其重力大小的影响
亚里士多德
（公元前4世纪）
希腊哲学家
03 自由落体运动规律探索回眸
伽利略斜面实验
s
1
s
2
s
3
伽利略得实验方法如图所示，让小球从斜面得不同位置自由滚下，观察小球多次从不同起点滚动得位移与所用得时间平放得比值是否保持不变，即是否能够观测到
===…
不断增大斜面倾角
对于每个对应的倾角，小球从斜面不同高度滑下时=a保持不变
倾角增大至90度，其比值保持不变
合理外推
伽利略将上述结果合理外推到倾角为90°的情况，此情况下是自由落体运动，是加速度都一样的匀加速直线运动。
伽利略科学方法
1.关于自由落体运动，下列说法正确的是 (　　)
A.物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动
B.如果空气阻力比重力小得多，空气阻力可以忽略不计，这时由静止开始下落的运动可以看成自由落体运动
C.一个棉花团由静止开始下落的运动是自由落体运动
D.雨滴经过窗子的这段运动可以看作是自由落体运动
B
2.(多选)关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　)
A.自由落体运动是一种匀变速直线运动
B.物体刚下落时，速度和加速度都为零
C.物体的质量越大，下落时加速度就越大
D.当地重力加速度为9.8 m/s2，则物体在该处自由下落的过程中，每秒速度都增加9.8 m/s
AD
3.频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段.在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置.如图是小球在没有阻力时自由下落的频闪照片，频闪仪每隔0.04 s闪光一次.(照片中的数字是小球距起落点的距离，单位：cm)
(1)试判断小球的运动是否是匀变速直线运动？(请说出判断依据)
(2)若是匀变速直线运动，加速度是多大？
解：（1）是匀变速直线运动，因为在误差允许范围内小球在连续相等时间内的位移差为定值。
（2）从上到下，两相邻小球间的距离为x1、x2、x3、x4，根据逐差法求加速度
4.有A、B两个小球，在不同高度上做自由落体运动，A球下落1 s后，B球开始下落，两球同时落到地面。已知B球离地面高度为15m，问A球从多高处下落？g取10m/s2。
解：设A球下落的高度为hA,下落的时间为t,B球下落高度为hB,下落时间为t-1s,由自由落体运动规律可得：
hA=gt2 ①
hB= g(t-1)2 ②
将数据代入① ②联立解得：hA=37.32m
所以A球从37.32m高处下落。
自由落体运动的特点
自由落体运动加速度
自由落体运动规律探索回眸
定义：在物理学中，将物体只在重力作用下从静止开始下落的运动称为自由落体。
特点：只受重力；初速度为0
性质：初速度为零的匀加速直线运动
物体自由下落时具有的加速度叫做重力加速度。
方向：竖直向下
大小： g=9.8 m/s2
自由落体运动