2.5自由落体运动—人教版高中物理必修一课件(共30张PPT)

(共30张PPT)
2.5自由落体运动
人教版
高中物理必修一
第二章匀变速直线运动的研究
导入新课
在教室内拿两张同样大小的纸,将其中一张揉成一个团。让纸团和另一张纸从同样的高度落下,看看哪一个下落得快?结合实验及生活中的经验,讨论:什么因素影响物体下落的快慢?
展示牛顿管,在牛顿管内放入羽毛、金属片、塑料片等小物体,一边做实验,一边讨论,回答下列问题。
主要影响因素是空气阻力
一、自由落体运动
一、自由落体运动
一、自由落体运动
1.开始时,牛顿管内充满空气,将牛顿管倒过来,观察到什么现象?
2.用抽气筒将玻璃管中的空气抽出一部分,再让羽毛、塑料片、金属片一起下落,又观察到什么现象?
3.继续用抽气筒尽量把空气抽出来,再让羽毛、塑料片、金属片一起下落,又观察到什么现象?
4.根据实验观察到的现象总结影响物体下落快慢的因素是什么?自由落体运动的条件是什么?
解答:观察到羽毛下落得最慢。
解答:仍是羽毛下落得最慢，但是下落更快，相互间差距更小。
解答:所有物体下落一样快。
一、自由落体运动
解答:主要是受空气阻力的影响；条件是只受重力作用。
1.物体只在　　　　作用下从　　　　开始下落的运动,叫作自由落体运动。
2.自由落体运动只有在　
　中才能发生,在有空气存在的空间,如果空气的　　　　远小于物体的重力,可以忽略,则物体的下落可近似看作自由落体运动。
一、自由落体运动
重力
静止
真空
阻力
1．定义：物体只在________作用下从________开始下落的运动。
2．条件
(1)运动条件：初速度等于______。
(2)受力条件：只受________作用；或其他外力作用很小，可以忽略。
一、自由落体运动
重力　
静止　
零　
重力　
注意：自由落体运动是一种理想化模型
如果空气阻力的作用相对重力较小，就可以忽略。这样物体下落的运动就可以近似看做自由落体运动。以后就把在地球表面的落体运动按照自由落体运动的规律进行处理。
二、自由落体运动的实验探究
阅读课本P44中的实验“研究自由落体运动”部分,请同学们讨论后回答下列问题:
1.实验需要哪些器材?
2.实验原理是什么?
3.实验需要注意哪些事项?
二、自由落体运动的实验探究
1.实验器材:打点计时器及　　　　,几个重物,　　　　,　　　　。
2.实验原理:描绘重物下落的v-t图像,计算图像的　　　　就可以得到重物下落的加速度。
3.注意事项:①打点计时器要　　　　安装。
②要选择质量　　　　、体积　　　　的重物。
③纸带要竖直穿过限位孔并将重物　　　　提起。
④开始时重物应　　　　计时器。
纸带
刻度尺
铁架台
斜率
竖直
竖直
大
小
靠近
二、自由落体运动的实验探究
1.按照如图所示装置将打点计时器竖直安装好,并连接电源。
2.将纸带连接在重物上,穿过计时器的限位孔竖直提起。
3.先接通电源,再释放纸带,重物落地后立即切断电源。
4.换用两个不同重物进行实验。
5.在纸带上每隔两个点选取一个计数点,计算各点的瞬时速度填入下表中。
打点计时器
纸带
夹子
重物
二、自由落体运动的实验探究
时间t/s
0.06
0.12
0.18
0.24
0.30
0.36
速度v/(m·s-1)
纸带1
纸带2
纸带3
6.在下列坐标系中画出三条纸带的v-t图像,并计算图像的斜率,比较各个重物的加速度。
根据不同物体进行的反复实验表明，自由落体的物体都在做初速度为零的匀加速直线运动；且在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，大小约为9.8m/s2。
1.自由落体加速度——重力加速度
(1)产生原因：由于地球上的物体受到地球的吸引力而产生的。
(2)大小：与所处地球上的位置及距地面的高度有关。
①在地球表面会随纬度的增加而增大，在赤道处最小，在两极最大，但差别很小。
②在地面上的同一地点，随高度的增加而减小，但在一定的高度范围内，可认为重力加速度的大小不变。通常情况下取g＝9.8
m/s2或g＝10
m/s2。
二、自由落体运动的实验探究
(3)方向：①方向竖直向下，不是垂直向下，也不是指向地球球心。
②由于地球是球体，各处重力加速度的方向并不相同。
特别提醒：物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但下落的加速度与在地球表面下落的加速度不同。　
2.自由落体运动的实质
自由落体运动是初速度v0＝0，加速度a＝g的匀加速直线运动，它只是匀变速直线运动的特例。
二、自由落体运动的实验探究
(多选)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叫作自由落体运动
B.物体在只有重力作用下的运动叫作自由落体运动
C.自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
D.在有空气的空间里,如果空气阻力与重力相比可以忽略不计,物体从静止开始下落的运动可以看作自由落体运动
CD
三、自由落体运动的规律
因为自由落体运动是匀变速直线运动的特例,所以匀变速直线运动的规律也都适用于自由落体运动；而且所有物体做自由落体运动时加速度都是重力加速度g,那么自由落体运动速度与时间的关系式、位移与时间的关系式、位移与速度的关系式又是怎样的?
?
?
?
速度时间关系：
位移时间关系：
速度位移关系：
三、自由落体运动的规律
速度公式：
时间－位移公式：
速度－位移公式：
平均速度公式：
逐差公式：
自由落体运动的重要公式
?
?
?
?
?
从离地面500
m的空中自由落下一个小球，取g＝10
m/s2，求小球：
(1)经过多长时间落到地面？
(2)自开始下落计时，在第1
s内的位移、最后1
s内的位移；
(3)下落时间为总时间的一半时的位移。
所以最后1
s内的位移h10＝h－h9＝500
m－405
m＝95
m。
答案　(1)10
s　(2)5
m　95
m　(3)125
m
三、自由落体运动的规律
三、自由落体运动的规律
自由落体运动的几个比例关系
(4)通过位移h、2h、3h……nh所需的时间之比为：
　　t1∶t2∶t3∶…∶tn＝
(5)通过连续相等位移所用时间之比为：
　　t1∶t2∶t3∶…∶tn＝
?
?
三、自由落体运动的规律
自由落体运动的几个比例关系
(1)第1t末、第2t末、第3t末……第nt末速度之比为：
　　v1∶v2∶v3∶…∶vn＝
(2)1t内、2t内、3t内……nt内位移之比为：
　　x1∶x2∶x3∶…∶xn＝
(3)第1t内、第2t内、第3t内……第nt内位移之比为：
　　xI∶xII∶xIII∶…∶xn＝
1∶2∶3∶…∶n
1∶4∶9∶…∶n2
1∶3∶5∶…∶(2n－1)
(多选)关于自由落体运动,下列说法中正确的是(
　)
A.它是v0=0,加速度竖直向下且a=g的匀加速直线运动
B.在第1
s内、第2
s内、第3
s内的位移大小之比是1∶2∶3
C.在前1
s内、前2
s内、前3
s内的位移大小之比是1∶4∶9
D.在第1
s末、第2
s末、第3
s末的速度大小之比是1∶2∶3
ACD
　　
屋檐每隔一定时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于高1
m的窗子的上、下沿，(g取10
m/s2)问：
(1)此屋檐离地面多高？
(2)滴水的时间间隔是多少？
[答案]　(1)3.2
m　(2)0.2
s
四、自由落体加速度的测量
小球自由下落时的频闪照片如图所示，频闪仪每隔
0.04
s闪光一次。如何根据下图的频闪照片求出重物的重力加速度？
四、自由落体加速度的测量
1．利用打点计时器测重力加速度
(1)按图示连接好线路，并用手托重物将纸带拉到最上端。
(2)安装打点计时器时要使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。
(3)应选用质量和密度较大的重物。增大重力可使阻力的影响相对减小；增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。
(4)先接通电路再放开纸带。打完一条纸带后立刻断开电源。
(5)对纸带上计数点间的距离h进行测量，利用hn－hn－1＝gT2，求出重力加速度的大小。
四、自由落体加速度的测量
四、自由落体加速度的测量
课后作业：
完成第二章第五节相关练习
预习第二章第六节相关内容