2.5自由落体运动 课件 34张PPT

自由落体运动
物体下落的运动是司空见惯的，例如雨滴下落，雪花纷飞、树叶飘落等，但人类对它的认识却经历了差不多两千年的时间。
新知导入
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？
新知导入
取两张质量不同的纸，取质量小的揉成纸团，再让它们同时下落。可观察到什么现象？
现象：质量小的纸团下落的快。
影响落体运动快慢的因素可能是空气阻力的作用。
可见亚里士多德的观点是错误的。
新知导入
一、自由落体运动
1、伽利略认为，根据亚里士多德“重的物体下落得快”论断，会推出相互矛盾的结论。
（1）假定大石头的下落速度为8，小石头的下落速度为4，当把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而变慢。
结论1：整个物体的下落速度应该小于8；
这种相互矛盾的结论，说明亚里士多德“重的物体下落得快”的看法是错误的。
（2）把两块石头捆在一起后，整体重量增加，则速度增加。
那么，轻重不同的物体下落的情况到底怎样？下面我们一起来做个比较精细的实验，仔细研究一下。
结论2：整个物体下落的速度应该比8还要大。
2、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
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；
（3）播放演示牛顿管的实验视频
说一说你看到的实验现象和实验结论。
（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。
（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。
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、????????=0
?
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？
例1、关于自由落体运动，下列说法正确的是（ ）
A、物体竖直向下的运动一定是自由落体运动
B、不同的物体做自由落体运动，它们的运动规律是不同的
C、物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动
D、自由落体运动的加速度与物体的质量无关
CD
例题讲解
1、实验器材：铁架台、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。

纸带
夹子
重物
打点计时器
二、实验：研究自由落体运动的规律
2、原理：纸带在重物的作用下自由下落，纸带受到的阻力较小，近似认为纸带做自由落体运动，根据打出的纸带点的情况，分析出重物的运动规律。
3、实验步骤
②让重物靠近打点计时器，用手捏住纸带上端，启动打点计时器，松手后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点，最后要关闭电源。
③仿照前面对小车运动的研究，测量重物下落的加速度。
④改变重物的质量，重复上面的实验。
①把打点计时器竖直固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。
（1）计数点瞬时速度的求法
例题：计数点2时的瞬时速度。
1 2 3
△x2
△x3
△x1
△x0
参考答案：
4、数据处理
{D7AC3CCA-C797-4891-BE02-D94E43425B78}位置编号
0
1
2
3
4
5
时间 t /s
0
v1 /（m·s-1）
0.04
0.08
0.12
0.16
0.20
0.52
0.925
1.29
1.66
2.04
__
14.50
4.16
8.60
21.90
1.20
30.85
0 1 2 3 4 5 6
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
cm
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。
实验误差：
1.纸带与打点计时器的摩擦
2.空气阻力的影响
3.测量误差

由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：
如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，S1、S2、S3……为相邻两计数点之间的距离，若?S= S2－S1=……=C（常数），即若两连续相等的时间间隔的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。
?
??????=????????????
?
S2
S1
S3
S4
S5
S6
知识拓展
3、方向：竖直向下。
三、自由落体加速度
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。
1、定义：物体在自由落体运动中的加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度。
2、符号：通常用g表示。
4、大小：一般g =9.8 m/s2，粗略计算g=10 m/s2。
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。
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。
1、自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。
你能根据匀变速直线运动的基本公式，总结自由落体运动的规律吗？
{8A107856-5554-42FB-B03E-39F5DBC370BA}匀变速直线运动
自由落体运动
????=????????+????????
????=????????
????=????????????+????????????????????
????=????????????????????
?????????????????????=????????????
????????=????????????
{8A107856-5554-42FB-B03E-39F5DBC370BA}匀变速直线运动
自由落体运动
四、自由落体运动的规律
伽利略在做铜球沿斜面运动的实验（油画）
2.伽利略对自由落体运动的研究
伽利略
助手利用自己的脉搏测时间
怀疑者在翻阅亚里士多德的书籍
2、????∝????
?
实验假设：
1、????∝????
?
利用当时伽利略定义的瞬时速度????和平均速度????的概念，假设2将得出复杂的结论：时间凝滞
?
由此，伽利略大胆猜测：下落物体的速度是随时间均匀增加的，即 ????∝????
?
????
?
????
?
A1
B1
A2
B2
B3
A3
????????????=????????????，若????∝????????????，则????∝????????????
?
等末速度法：
物体从相同的位置经不同的路途落于同一高度，终了速度大小相等 。
斜面的倾角增大到90°，这时小球仍然会保持匀加速运动的性质，而且所有物体下落时的加速度都是一样的！
伽利略结论的修正推广（合理外推）：
2、一个物体从房檐自由落下，通过一个高为1.8 m的窗户用了0.2 s，g取10 m/s2，则房檐距窗户下沿的高度为________。
1、重力加速度的大小与纬度有关，一般来说，纬度越高，g值越大大（填大或小），重力加速度的方向总是竖直向———（填“下”或“上”）。
下
5 m
课堂练习
3、（2019春?宜昌期末）三峡大瀑布位于湖北省宜昌市晓峰旅游景区中、该景区中瀑布中的水从顶端落至地面的过程用时约3 s，若将此运动视为自由落体运动，重力加速度g=10 m/s2，则该瀑布的高度约为（　　）
A．30 m
B．45 m
C．55 m
D．60 m
B
课堂练习
4.（2019春?沙雅县校级期末）让两颗质量不同的石子，从同一高度同时开始下落（忽略空气阻力），下列说法正确的是（　　）
A．质量大的石头下落的快
B．质量小的石头下落的快
C．两颗石子下落的快慢相同
D．两颗石子在下落的过程中具有不同的加速度
C
课堂练习
5、（2019春?南通月考）下列哪一个物体的运动可视为自由落体运动（　　）
A．树叶的自由下落过程
B．运动员推出的铅球的运动
C．从桌面轻轻滑落的钢笔的运动
D．石子从水面自由落到水底的运动
C
课堂练习
2、房檐滴水，每隔相等的时间积成一滴水下落，当第一滴水下落到地面时，第五滴水刚好形成，观察到第四、第五滴水之间的距离恰好为1 m，不计空气阻力，则此房檐离地面的高度为（ ）
A.4 m B.5 m C.6 m D.16 m
1、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2 kg的小球从一定的高度自由下落，测得在第5 s内的位移是______。
36 m
D
拓展提高
3、从某一高度相隔1 s先后释放两个相同的小球甲和乙，不计空气阻力，它们在空中任一时刻（ ）
A．甲乙两球距离始终保持不变，甲乙两球速度之差保持不变
B．甲乙两球距离越来越大，甲乙两球速度之差也越来越大
C．甲乙两球距离越来越大，甲乙两球速度之差保持不变
D．甲乙两球距离越来越小，甲乙两球速度之差也越来越小
C
拓展提高
一、自由落体运动
1、定义：只在重力作用下，物体由静止开始下落的运动叫做自由落体运动。
2、条件：????????=0，只受重力。
3、性质：初速度为零的匀加速直线运动。
二、自由落体加速度
1、定义：物体在自由落体运动中的加速度叫做自由落体加速度，也叫做重力加速度。
?
课堂小结
2、符号：g
3、方向：竖直向下
4、大小：一般 g =9.8 m/s2，粗略计算 g=10 m/s2
说明：同一地点g值不变，g值随纬度的增加而增大。
三、自由落体运动规律
????=????????
?
????=????????????????????
?
????????=????????????
?
课堂小结
谢 谢