人教版高一物理必修第一册第二章课件 2.5 自由落体运动

(共27张PPT)
4　自由落体运动
一、自由落体运动
根据仔细的分析，伽利略
认为物体下落的运动只有一种可能性：重的物体与轻的物
体应该下落得同样快。
1、研究轻重不同的物体下落的情况
如图2.4-1
甲，一个两端封闭的玻璃管（也称牛顿管），
其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通。把质量不相
同的铁片和羽毛放到玻璃管中，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。
如图2.4-1乙，把玻璃管里的空气抽出去，再次观察物
体下落的情况。
2、自由落体运动的定义：
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动．自由落体运动是一种理想化模型，只有当自由下落物体所受空气阻力可以忽略时可看做自由落体．
物体的运动同时满足以下两个条件才可以称为自由落体运动
（1）物体的初速度为零
（2）物体只受重力，不受空气阻力或空气阻力可以忽略不计
由上面的实验我们可以看到，自由落体运动是加速运动。那么，它的加速度在下落过程中是否变化呢？
二、自由落体的加速度
若SⅡ-SⅠ
=SⅢ-SⅡ=SⅣ-SⅢ=SⅤ-SⅣ=△S在实验误差范围内是定值，就可以说明此运动为匀加速运动。
1.08
1.09
1.09
1.09
初速度为零的匀加速直线运动
取点
A
B
C
D
E
F
连续相等时间内的位移（cm)
SⅠ
=1.64
SⅡ
=2.72
SⅢ
=3.81
SⅣ=4.90
SⅤ=5.99
连续相等时间内的位移差（cm)
SⅡ-SⅠ=
SⅢ-SⅡ=
SⅣ-SⅢ=
规律
SⅤ-SⅣ=
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，这个加速度叫作自由
落体加速度（free-fall
acceleration），也叫作重力加速度
（gravitational
acceleration），通常用g表示。
重力加速度的方向竖直向下，它的大小可以通过多种
方法用实验测定。
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。在赤道的海平面处
g为9.780
m/s2
，在北京g
为9.801
m/s2
。在一般的计算中，g可以取
9.8
m/
s2或10
m/
s2。
与纬度的关系
在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，即赤道处重力加速度最小，两极处重力加速度最大，但差别不大
与高度的关系
在地面上的同一地点，重力加速度随高度的增加而减小。但在不太高的高度内，可认为重力加速度的大小不变
自由落体加速度(重力加速度）
1．定义：重力加速度又叫自由落体加速度，通常用g来表示．
2．重力加速度的方向总是竖直向下．
3．在同一地点，一切物体的重力加速度都相同．
4．在不同地理位置处的重力加速度一般不同，赤道上物体的重力加速度最小；南(北)极处重力加速度最大；物体所处地理位置的纬度越大，重力加速度越大．
5．一般的计算中，可以取g＝9.8m/s2，或g＝10m/s2.
特别提醒：
①重力加速度的方向为竖直向下，而非垂直地面向下，它的方向可以用重垂线来确定．
②满足自由落体运动的条件有两个：只受重力作用和从静止开始下落．
用手机测自由落体加速度
例题：关于物体做自由落体运动的加速度g值，下列说法中正确的是(　　)
A．重的物体g值大
B．同一地点，轻、重物体的g值一样大
C．g值在地球上任何地方都一样大
D．g值在赤道处大于北极处
解析：g值与物体轻重无关，A错误，B正确；g值在地球上不同地方大小不同，在赤道处小于北极处，C、D错误。
三、自由落体运动规律
1．运动性质：自由落体运动实质上是初速度v0＝0，加速度a＝g的匀加速直线运动．
2．自由落体运动的运动规律
测反应时间
操作：一个人捏住尺子的上端，保持直尺竖
直不动，另一个人手指呈捏的姿势，在直尺
的下端零刻度处等待。前者释放，后者捏住。
注意后者要紧盯着前者的手，且在捏的过程
中手不能上下移动。
读数：直尺下落的距离，即后者所捏处的刻度值。
处理：根据位移公式可计算出直尺下落的时间。
原理:
人的反应时间等于直尺下落的时间
自由落体运动的应用
伽利略对自由落体运动的研究
1．问题发现
亚里士多德观点：重物下落得快，轻物下落得慢．
矛盾：把重物和轻物捆在一起下落，会得出两种矛盾的结论．
伽利略观点：重物与轻物下落得一样快．
2．猜想与假说
伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的变速运动，并指出这种运动的速度应该是均匀变化的假说．
3．理想斜面实验
(1)如果速度随时间的变化是均匀的，初速度为零的匀变速直线运动的位移x与运动所用的时间t的平方成正比，即x∝t
2.
(2)让小球从斜面上的不同位置由静止滚下，测出小球从不同起点滚动的位移x和所用的时间t.
(3)斜面倾角一定时，判断x∝t
2是否成立．
(4)改变小球的质量，判断x∝t
2是否成立．
(5)将斜面倾角外推到θ＝90°情况——小球自由下落，认为小球仍会做匀加速
运动，从而得到了自由落体运动的规律．
4．伽利略研究自然规律的科学方法：把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来．他给出了科学研究过程的基本要素：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→通过实验对推论进行检验→对假设进行修正和推广．
介绍：竖直上抛
1、定义：将物体以一定的初速度沿竖直方向向上抛出的运动，叫竖直上抛运动。
2、竖直上抛运动的特点：竖直上抛运动是只受重力作用，初速度方向竖直向上的运动。
（全程法）竖直上抛的整个运动可看成是一个匀变速直线运动；
（分阶段发）还可以将它看成上升阶段是加速度为g的匀减速直线运动，下降阶段则是自由落体运动。