2.4 自由落体运动（25张PPT）课件 2024-2025学年高一物理粤教版（2019）必修第一册

(共25张PPT)
第二章 匀变速直线运动
第4节 自由落体运动
无边落木萧萧下
飞流直下三千尺
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？
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，重的物体下落得快。
他的这一论断符合人们的常识，以至于其后两千年的时间里，大家都奉为经典，你能举例推翻这一结论吗？
1、知道自由落体运动的条件以及运动性质。
2、掌握自由落体加速度的大小和方向。
3、能够运用匀变速直线运动规律分析、解决有关自由落体运动的问题。
01 影响物体下落快慢的因素
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
(1)将面积相同的硬币和纸片同时从同一高度由静止释放，仔细观察，看看有什么发现？把纸片搓成团，再次实验，看看又有什么发现？
2.实验探究
硬币落得快，纸片落得慢
硬币和纸团落得一样快
(2)按下表的实验内容进行实验，看看有什么发现，填好实验现象及对应的结论。
实验内容 实验结果 结论
两张一样的纸，将其中一张搓成团，另一张铺平，从同一高度同时由静止开始释放
一张大纸和一张小纸，将小纸搓成团，大纸铺平，从同一高度同时由静止开始释放
搓成团的纸下落得快
小纸下落得快
纸片下落快慢与轻重无关
纸片下落快慢与轻重无关
实验结论：物体下落快慢与物体的轻重无关
　　轻物和重物都有可能下落得快，那么到底是什么因素造成了这种结果呢？下面我们一起来做个比较精细的实验，仔细研究一下。
演示实验：轻重不同的物体下落快慢的研究
（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
（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；
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。
（3）演示牛顿管的实验视频
（5）实验结论：
在没有空气的空间里，物体下落的快慢相同。
（4）实验现象：
如果牛顿管里有空气，金属片和羽毛下落的快慢不同；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；当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。
(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。
02 自由落体运动
实验：研究自由落体运动的规律
（1）任意两个连续相等的时间里，小球下落的位移之差是否相同？是否验证“自由落体运动是匀加速直线运动”猜想？
右图是小球做自由落体运动的频闪照片，请根据照片提供的信息思考下列问题：
温馨提示：在匀变速直线运动中，各个连续相等的时间里的位移之差是个恒量
小球的加速度为
a= = =980cm/s2
=9.8/s2
（2）如果猜想正确，小球做自由落体运动的加速度是多少？
(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
03 自由落体加速度
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
自由落体运动的规律
一些地点的重力加速度
地 点 纬 度 重力加速度
赤道海平面 0° 9.780
马尼拉 14°35′ 9.784
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
莫斯科 55°45′ 9.816
北极 90° 9.832
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。
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=10 m/s2.求椰子落地的时间和到达地面时的速度.
分析：椰子下落过程是初速度为零的匀加速直线运动，忽略空气阻力影响，椰子做的是自由落体运动，可以运用自由落体运动规律求解，物体运动的加速度和速度都是矢量，解题时要考虑其方向性，首先要选定一个正方向.本题选定竖直向下为正方向.
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
可得：
又 v = gt = 10 ×2 m/s = 20 m/s.
即椰子下落到地面的时间是2s，瞬时速度大约是20 m/s.
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=gt2/2 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。
1、自由落体运动：初速度为零的匀加速直线运动
2、条件：初速度为零，只受重力
3、大小：一般 g =9.8m/s2,粗略计算 g=10m/s2
4、自由落体运动规律