2020學(xué)年高中物理專題2.5自由落體運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)版新人教版必修ppt課件

1、第二章 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究 2.5 自由落體運(yùn)動(dòng)1. 定義定義: 物體只在重力作用下，從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)，物體只在重力作用下，從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)，叫自由落體運(yùn)動(dòng)。叫自由落體運(yùn)動(dòng)。(1) v0 = 0 ，是加速運(yùn)動(dòng)；，是加速運(yùn)動(dòng)；(2) 只受重力作用；只受重力作用；2. 特點(diǎn)特點(diǎn):3. 如果空氣阻力的作用比較小，可以忽略，物體的下落也如果空氣阻力的作用比較小，可以忽略，物體的下落也可以近似看作自由落體運(yùn)動(dòng)?？梢越瓶醋髯杂陕潴w運(yùn)動(dòng)。(3) 軌跡是豎直直線。軌跡是豎直直線。知識(shí)點(diǎn)一、自由落體運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)一、自由落體運(yùn)動(dòng)1物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件 (1) 初速度為零；初速

2、度為零； (2) 除重力之外不受其他力的作用。除重力之外不受其他力的作用。對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的理解對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的理解2自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想化模型自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想化模型(1)這種模型忽略了次要因素這種模型忽略了次要因素空氣阻力，突出了空氣阻力，突出了主要因素主要因素重力。重力。(在地球上，物體下落時(shí)由于受空氣阻在地球上，物體下落時(shí)由于受空氣阻力的作用，并不做自由落體運(yùn)動(dòng)。力的作用，并不做自由落體運(yùn)動(dòng)。)(2)當(dāng)空氣阻力遠(yuǎn)小于重力時(shí)，物體由靜止開(kāi)始的下當(dāng)空氣阻力遠(yuǎn)小于重力時(shí)，物體由靜止開(kāi)始的下落可看作自由落體運(yùn)動(dòng)。如在空氣中自由下落的石塊可看落可看作自由落體運(yùn)動(dòng)。如在空氣中自由下落的石塊可看

3、作自由落體運(yùn)動(dòng)，空氣中羽毛的下落不能看作自由落體運(yùn)作自由落體運(yùn)動(dòng)，空氣中羽毛的下落不能看作自由落體運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的理解對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的理解【例題【例題1 1】關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法中正確的是】關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法中正確的是 ( () )A A質(zhì)量大的物體自由下落時(shí)的加速度大質(zhì)量大的物體自由下落時(shí)的加速度大B B從水平飛行著的飛機(jī)上釋放的物體將做自由從水平飛行著的飛機(jī)上釋放的物體將做自由落體運(yùn)動(dòng)落體運(yùn)動(dòng)C C雨滴下落的過(guò)程中做自由落體運(yùn)動(dòng)雨滴下落的過(guò)程中做自由落體運(yùn)動(dòng)D D從水龍頭上滴落的水滴的下落過(guò)程，可近似從水龍頭上滴落的水滴的下落過(guò)程，可近似看做自由落體運(yùn)動(dòng)看做自由落體

4、運(yùn)動(dòng)【解析】所有物體在同一地點(diǎn)的重力加速度相等，與【解析】所有物體在同一地點(diǎn)的重力加速度相等，與物體質(zhì)量大小無(wú)關(guān)，故物體質(zhì)量大小無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)；從水平飛行著的飛機(jī)上釋放的錯(cuò)；從水平飛行著的飛機(jī)上釋放的物體，由于慣性，具有水平初速度，不做自由落體運(yùn)動(dòng)，故物體，由于慣性，具有水平初速度，不做自由落體運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)；雨滴下落過(guò)程所受空氣阻力與速度大小有關(guān)，速度增錯(cuò)；雨滴下落過(guò)程所受空氣阻力與速度大小有關(guān)，速度增大時(shí)阻力增大，雨滴速度增大到一定值時(shí)，阻力與重力相比大時(shí)阻力增大，雨滴速度增大到一定值時(shí)，阻力與重力相比不可忽略，不能認(rèn)為是自由落體運(yùn)動(dòng)，故不可忽略，不能認(rèn)為是自由落體運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)；從水龍頭上錯(cuò)；

5、從水龍頭上滴落的水滴所受的空氣阻力與重力相比可忽略不計(jì)，可認(rèn)為滴落的水滴所受的空氣阻力與重力相比可忽略不計(jì)，可認(rèn)為只受重力作用，故只受重力作用，故D對(duì)對(duì)【答案】【答案】D 【針對(duì)訓(xùn)練】月球上沒(méi)有空氣，若宇航員在月球上將【針對(duì)訓(xùn)練】月球上沒(méi)有空氣，若宇航員在月球上將羽毛和石塊從同一高度處同時(shí)由靜止釋放，那么羽毛和石塊從同一高度處同時(shí)由靜止釋放，那么( () )A A羽毛先落地羽毛先落地B B石塊先落地石塊先落地C C它們同時(shí)落地它們同時(shí)落地 D D它們不可能同時(shí)落地它們不可能同時(shí)落地【解析】羽毛和石塊在月球上下落時(shí)不受空氣【解析】羽毛和石塊在月球上下落時(shí)不受空氣阻力影響，做自由落體運(yùn)動(dòng)，所以它們

6、同時(shí)落地，故阻力影響，做自由落體運(yùn)動(dòng)，所以它們同時(shí)落地，故C C正確，正確，ABDABD錯(cuò)誤。錯(cuò)誤?！敬鸢浮俊敬鸢浮緾 C自由落體運(yùn)動(dòng)小結(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)小結(jié)1. 定義定義: 物體只在重力作用下，從靜止開(kāi)始下落物體只在重力作用下，從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)，叫自由落體運(yùn)動(dòng)。的運(yùn)動(dòng)，叫自由落體運(yùn)動(dòng)。 v0 = 0 ，是加速運(yùn)動(dòng)；，是加速運(yùn)動(dòng)； 只受重力作用；只受重力作用；2. 特點(diǎn)特點(diǎn):3. 如果空氣阻力的作用比較小，可以忽略，物如果空氣阻力的作用比較小，可以忽略，物體的下落也可以近似看作自由落體運(yùn)動(dòng)。體的下落也可以近似看作自由落體運(yùn)動(dòng)。 軌跡是豎直直線。軌跡是豎直直線。1. 定義：在同一地點(diǎn)，一切物體自

7、由下落的加速度都定義：在同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的加速度都相同相同 ，這個(gè)加速度叫做自由落體加速度。也叫重力加，這個(gè)加速度叫做自由落體加速度。也叫重力加速度速度 ，通常用，通常用 g 表示。表示。2. 方向：豎直向下方向：豎直向下3.大?。和ㄟ^(guò)多種方法用實(shí)驗(yàn)測(cè)定，在地球上的不同大?。和ㄟ^(guò)多種方法用實(shí)驗(yàn)測(cè)定，在地球上的不同地方地方 g 不同，但變化很小。在一般計(jì)算中不同，但變化很小。在一般計(jì)算中 g 取取 9.8 m/s2，近似取近似取 10 m/s2 。 知識(shí)點(diǎn)二、自由落體加速度知識(shí)點(diǎn)二、自由落體加速度1產(chǎn)生原因由于地球上的物體受到地球的吸引力而產(chǎn)生的。2自由落體加速度的方向(1)方向豎直向

8、下，不是垂直向下，也不是指向地球球心。(2)由于地球是球體，各處重力加速度的方向并不相同自由落體加速度的理解自由落體加速度的理解3大小與所處地球上的位置及距地面的高度有關(guān)。(1)在地球表面會(huì)隨緯度的增加而增大，在赤道處最小，在兩極最大，但差別很小。(2)在地面上的同一地點(diǎn)，隨高度的增加而減小，但在一定的高度范圍內(nèi)，可認(rèn)為重力加速度的大小不變。通常情況下取g9.8m/s2或g10m/s2。自由落體加速度的理解自由落體加速度的理解 一般取一般取 g = 9.8m/s2 粗略計(jì)算可以取粗略計(jì)算可以取 g =10m/s2 地地 點(diǎn)點(diǎn) 緯緯 度度g (ms-2)特特 點(diǎn)點(diǎn) 赤道赤道 09.780 最小最

9、小 廣州廣州23069.788 武漢武漢30339.794 上海上海31129.794 東京東京35439.798 和田和田 3707 9.797 北京北京39569.801 紐約紐約40409.803 莫斯科莫斯科55459.816 北極北極909.832 最大最大海拔海拔1367 m不同地區(qū)重力加速度不同地區(qū)重力加速度 g g 值比較值比較 對(duì)比可知，重力加速度對(duì)比可知，重力加速度 g 隨著緯度隨著緯度的增加而增大，隨著高度的增加而減小。的增加而增大，隨著高度的增加而減小。赤道：赤道：g = 9.780m/s2北京：北京：g = 9.801m/s2北極：北極：g = 9.832m/s2莫斯

10、科：莫斯科：g = 9.816m/s2隨緯度升高，重力加速度增大隨緯度升高，重力加速度增大1自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度v00，加速度ag的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，它只是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特例。2自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)在v00、ag時(shí)的一個(gè)特例。所以勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本公式以及推論都適用于自由落體運(yùn)動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)三、自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律知識(shí)點(diǎn)三、自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律基本規(guī)律基本規(guī)律 vt gt h = gt2/2 vt 2 = 2gh自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1. 速度與時(shí)間關(guān)系式速度與時(shí)間關(guān)系式 vt at2. 位移與時(shí)間關(guān)系式位移與時(shí)間關(guān)系式 x = at2/23

11、. 推論推論 1：vt 2 = 2as推論推論 2：位移與平均速度關(guān)系式：位移與平均速度關(guān)系式tvht2推論推論 3：中間時(shí)刻速度：中間時(shí)刻速度 22ttvvv推論推論 4：hgT 2比如測(cè)一口井的深度，測(cè)樓房的高度等等。比如測(cè)一口井的深度，測(cè)樓房的高度等等。212sat212hgt自由落體運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用自由落體運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用1. 測(cè)高度測(cè)高度2. 測(cè)反應(yīng)時(shí)間測(cè)反應(yīng)時(shí)間212hgt2htg【例題【例題2 2】從離地】從離地 500 m 500 m 的空中，自由落下一個(gè)小球，取的空中，自由落下一個(gè)小球，取 g g 10 m/s2 10 m/s2，求：，求：(1) (1) 經(jīng)過(guò)多少時(shí)間落到地面；經(jīng)過(guò)多少時(shí)

12、間落到地面；(2) (2) 從開(kāi)始落下的時(shí)刻起，在第從開(kāi)始落下的時(shí)刻起，在第 1 s 1 s 內(nèi)的位移、最后內(nèi)的位移、最后 1 s 1 s 內(nèi)的位移；內(nèi)的位移；(3) (3) 落下一半時(shí)間的位移。落下一半時(shí)間的位移?！窘馕觥浚ā窘馕觥浚? 1由自由落體運(yùn)動(dòng)公式由自由落體運(yùn)動(dòng)公式212hgt 得落地時(shí)間得落地時(shí)間22 500=s 10s10htg （2 2第第1s1s內(nèi)的位移內(nèi)的位移22111110 1 m=5m22hgt 前前9s9s內(nèi)的位移內(nèi)的位移22221110 9 m=405m22hgt最后最后1s1s內(nèi)的位移內(nèi)的位移32500m405m95mhhh（3 3落下一半時(shí)間的位移，也就是自由

13、落體運(yùn)動(dòng)落下一半時(shí)間的位移，也就是自由落體運(yùn)動(dòng)5s5s內(nèi)內(nèi)物體的位移物體的位移22441110 5 m=125m22hgt【答案】（【答案】（110 s ；（；（295 m ； （3125 m 【針對(duì)訓(xùn)練】【針對(duì)訓(xùn)練】 1991年年5月月15日日北京晚報(bào)，報(bào)道北京晚報(bào)，報(bào)道了一位青年奮勇接住從了一位青年奮勇接住從 15 層高樓窗口跌出的孩子層高樓窗口跌出的孩子的動(dòng)人事跡。設(shè)每層樓的高度是的動(dòng)人事跡。設(shè)每層樓的高度是 2.8 m ，這位青年，這位青年從他所在的地方?jīng)_到樓下需要的時(shí)間是從他所在的地方?jīng)_到樓下需要的時(shí)間是 1.3 s ，請(qǐng)，請(qǐng)你估算一下他要接住孩子，至少允許他有多長(zhǎng)的反你估算一下他要

14、接住孩子，至少允許他有多長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間應(yīng)時(shí)間?（g 取取 10 m/s2 )則至多允許這位青年的反應(yīng)時(shí)間為則至多允許這位青年的反應(yīng)時(shí)間為 t = 2.9s - 1.3s = 1.6s ?！窘馕觥啃『⑾侣涞母叨取窘馕觥啃『⑾侣涞母叨?x = 15 x = 152.8m = 2.8m = 42m42m由自由落體運(yùn)動(dòng)公式由自由落體運(yùn)動(dòng)公式212hgt 算出小孩下落的時(shí)間算出小孩下落的時(shí)間22 42=s2.9s10htg 【答案】【答案】1.6s 【例題【例題3 3】屋檐滴水，】屋檐滴水，每隔相等的時(shí)間積成每隔相等的時(shí)間積成一滴水下落，當(dāng)?shù)谝灰坏嗡侣?，?dāng)?shù)谝坏温涞貢r(shí)，第滴落地時(shí)，第6 6滴剛好滴剛好形

15、成，觀察到第形成，觀察到第5 5、6 6滴距離約為滴距離約為1 m1 m，估算，估算房檐的高度房檐的高度( (取取g g10 10 m/s2)m/s2)【解析】方法【解析】方法1：設(shè)任意兩滴水滴之間：設(shè)任意兩滴水滴之間的時(shí)間間隔相等，設(shè)為的時(shí)間間隔相等，設(shè)為T(mén)，觀察到第，觀察到第5、6滴滴(第第6滴剛好形成滴剛好形成)距離約為距離約為h1 m，由自由落體運(yùn)動(dòng)公式由自由落體運(yùn)動(dòng)公式212hgt 設(shè)屋檐的高度為設(shè)屋檐的高度為H，由題意知，由題意知，221110 (5 0.45) m25m22Hgt 解得：解得：22 1=s0.45s10hTg 【解析】方法【解析】方法2：利用初速度為零的勻：利用初

16、速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)在第變速直線運(yùn)動(dòng)在第1 s內(nèi)、第內(nèi)、第2 s內(nèi)、第內(nèi)、第3 s內(nèi)內(nèi)第第n s內(nèi)的位移之比為內(nèi)的位移之比為x：x：x：xn1：3：5：(2n1)設(shè)設(shè)6、5、4、3、2、1各水滴間的各水滴間的距離之比為距離之比為x：x：x：x：x1：3：5：7：9，因?yàn)?，因?yàn)閤11 m，所以，所以H(13579) m25 m. 【例題【例題3 3】屋檐滴水，】屋檐滴水，每隔相等的時(shí)間積每隔相等的時(shí)間積成一滴水下落，當(dāng)成一滴水下落，當(dāng)?shù)谝坏温涞貢r(shí)，第第一滴落地時(shí)，第6 6滴剛好形成，觀察滴剛好形成，觀察到第到第5 5、6 6滴距離約滴距離約為為1 m1 m，估算房檐的，估算房檐的高度高度(

17、(取取g g10 10 m/s2)m/s2)【答案】【答案】25m 【針對(duì)訓(xùn)練】滴水法測(cè)重力加速度的過(guò)程是這樣的：讓水龍頭【針對(duì)訓(xùn)練】滴水法測(cè)重力加速度的過(guò)程是這樣的：讓水龍頭的水一滴一滴地滴在其正下方的盤(pán)子里，調(diào)整水龍頭，讓一滴的水一滴一滴地滴在其正下方的盤(pán)子里，調(diào)整水龍頭，讓一滴水滴到盤(pán)子時(shí)，有一滴恰好離開(kāi)水龍頭，空中還有一滴從第水滴到盤(pán)子時(shí)，有一滴恰好離開(kāi)水龍頭，空中還有一滴從第1滴離開(kāi)水龍頭時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到第滴離開(kāi)水龍頭時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到第n滴落到盤(pán)中為止，總共用時(shí)間滴落到盤(pán)中為止，總共用時(shí)間為為t，用刻度尺量出水龍頭到盤(pán)子的高度差為，用刻度尺量出水龍頭到盤(pán)子的高度差為h，求重力加速，求重力

18、加速度度22(1)2nhgt 【答案】【答案】 【解析】這道題建立物理模型非常關(guān)鍵！空中有三滴水，【解析】這道題建立物理模型非常關(guān)鍵！空中有三滴水，第一滴剛落到盤(pán)中，第二滴水在空中某一位置，第三滴水剛第一滴剛落到盤(pán)中，第二滴水在空中某一位置，第三滴水剛好下落，示意圖如圖所示任意兩滴水滴之間的時(shí)間間隔相好下落，示意圖如圖所示任意兩滴水滴之間的時(shí)間間隔相等，設(shè)為等，設(shè)為T(mén)，那么，那么21(2 )2hgT 當(dāng)?shù)诋?dāng)?shù)趎滴水落在盤(pán)中時(shí)，第滴水落在盤(pán)中時(shí)，第(n2)滴剛離開(kāi)水龍頭；從第滴剛離開(kāi)水龍頭；從第1滴離滴離開(kāi)水龍頭時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到第開(kāi)水龍頭時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到第n滴落到盤(pán)中為止，實(shí)際上就是從滴落到盤(pán)中為止

19、，實(shí)際上就是從第第1滴離開(kāi)水龍頭時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到第滴離開(kāi)水龍頭時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到第(n2)滴剛離開(kāi)水龍頭為滴剛離開(kāi)水龍頭為止，共有止，共有(n1)個(gè)時(shí)間間隔，那么個(gè)時(shí)間間隔，那么(n1)Tt22(1)2nhgt 所以重力加速度所以重力加速度 滴水是常見(jiàn)的生活現(xiàn)象在自由落體運(yùn)動(dòng)的滴水是常見(jiàn)的生活現(xiàn)象在自由落體運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)中，研究水滴的自由下落問(wèn)題比較常見(jiàn)，可歸學(xué)習(xí)中，研究水滴的自由下落問(wèn)題比較常見(jiàn)，可歸結(jié)為結(jié)為“滴水模型對(duì)滴水模型對(duì)“滴水問(wèn)題的分析，應(yīng)根據(jù)滴水問(wèn)題的分析，應(yīng)根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，對(duì)單個(gè)或多個(gè)水滴進(jìn)行分析自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，對(duì)單個(gè)或多個(gè)水滴進(jìn)行分析求解求解“滴水問(wèn)題可以歸結(jié)為以下幾種情況滴水問(wèn)題可以歸結(jié)為以下幾種情況 特別特別提醒提醒自由落體中的滴水模型自由落體中的滴水模型【例題【例題3 3】從發(fā)現(xiàn)情況到采取相應(yīng)行動(dòng)經(jīng)過(guò)的時(shí)間叫反應(yīng)時(shí)】從發(fā)現(xiàn)情況到采取相應(yīng)行動(dòng)經(jīng)過(guò)的時(shí)間叫反應(yīng)時(shí)間兩位同學(xué)合作，用刻度尺測(cè)得人的反應(yīng)時(shí)間：如下圖，間兩位同學(xué)合作，用刻度尺測(cè)得人的反應(yīng)時(shí)間：如下圖，甲握住尺的上端，乙在尺的下部做握尺的準(zhǔn)備甲握住尺的上端，乙在尺的下部做握尺的準(zhǔn)備( (但不與尺接但不與尺接觸觸) )，當(dāng)看到甲放開(kāi)手時(shí)，乙立即握住尺，若乙做握尺準(zhǔn)備時(shí)，當(dāng)看到甲放開(kāi)手時(shí)，乙立