自由落體運動公開課

關于自由落體運動公開課第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三一.歷史的回顧

亞里士多德通過對大量的物體自由下落的觀察，直接得出結論：重的物體比輕的物體下落的快，即“重快輕慢”。由于他在學術界的崇高地位，且該結論符合生活經驗，這種論斷流傳了近2000年。亞里士多德(Aristotle，前384—322)重的快！1.亞里士多德的觀點第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三2.伽利略的觀點

1.

16世紀，意大利的科學家伽利略用假設的方法巧妙地推翻了這種觀點。

2.實驗：在比薩斜塔用實驗證明了這種觀點（？）

1590年，傳說伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”的著名實驗，從此推翻了亞里斯多德“物體下落速度和重量成比例”的學說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結論。一樣快！第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三

伽利略的發(fā)現以及他所應用的科學的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端

——愛因斯坦真正的物理學開始了……3.愛因斯坦評價：第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三實驗1:將一粉筆頭和一張展開的紙片從同一高度自由下落實驗2:把一張紙片捏成紙團，將紙團和一張展開的紙片從同一高度自由下落實驗3:把半張紙片捏成紙團，將紙團和一張展開的完整的紙片從同一高度自由下落原因:空氣阻力對運動快慢有影響

二.

探究影響落體運動快慢因素第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三牛頓管抽氣后，就排除了

的影響注意：觀察實驗

得出結論空氣阻力現象：__________________________在真空中下落快慢與物體的重量無關在真空中同時落地結論：_______________________________________第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三錘子羽毛知識鏈接：

1971年，乘坐阿波羅15號飛船登月的宇航員大衛(wèi)·斯科特(DavidScott)將一把錘子和一根羽毛帶上了月球，在沒有大氣的月球上做了有趣的自由落體試驗。通過電視直播，全球觀眾看到的結果當然是輕柔的羽毛和沉重的鐵錘同時落到月球表面。

月球上物體下落的實驗第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三三

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自由落體運動

1.定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動注意：在有空氣的空間里，如物體重力遠遠大于所受空氣阻力，此阻力可忽略不計，則物體下落的運動也可看作自由落體運動2.特點：（１）物體只受重力作用

（２）物體由靜止開始下落

第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三

探究：自由落體運動的運動性質用打點計時器研究自由落體運動設計實驗方案（一）3.運動性質：第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三x1x2x3x4x5x6也可以用頻閃照相來研究自由落體運動設計實驗方案（二）

探究：自由落體運動的運動性質∵v-t圖象是一條傾斜的直線∴

自由落體運動是初速度為0

的勻加速直線運動。第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三4.自由落體加速度（1）在同一地點，一切物體自由下落的加速度都相同，這個加速度叫做自由落體的加速度，也叫做重力加速度。用g來表示。（2）方向：豎直向下（3）大?。号c地理位置（高度和緯度）有關從低處到高處重力加速度在減?。粡膬蓸O到赤道重力加速度在減小。注意：通常取g=9.8m/s2

粗略計算時可取g=10m/s2第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三重力加速度的數值g/(m/s2)地點緯度重力加速度赤道009.780廣州23006’9.788武漢30033’9.794上海31012’9.794東京35043’9.798北京39056’9.801紐約40040’9.803莫斯科55045’9.816北極9009.832特點：g隨緯度的升高而增大；赤道處最小，兩極最大第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三隨海拔高度升高，重力加速度減小第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三5.自由落體的運動規(guī)律勻變速直線運動速度公式位移公式位移速度公式平均速度公式自由落體運動vo=0a=g第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三【例1】從離地500m的空中自由落下一個小球，取g=10m/s2，求：（1）經過多少時間落到地面；（2）從開始落下的時刻起，在第1s內的位移、最后1s內的位移；（3）落下一半時間的位移（1）由公式：h=gt2，得落地時間：所以最后1s內的位移為：h10=h-h9=500m-405m=95m（3）落下一半時間即t0=5s，其位移為：h5=×10×52=125m解析：（2）第1s內的位移：h1=gt12=×10×12=5m

因為前9s內的位移為：h2=gt22=×10×92=405m第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三四.實際應用(一)--測高度測高度比如測一口井的深度,測山涯、房的高度等等.H=?第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三四.實際應用---測高度解：由題意物體做自由落體運動，t=2s，g取9.8m/s2所以【例1】為了測出井口到井里水面的深度，讓一個小石塊從井口落下，經過2s后聽到石塊落到水面的聲音。求井口到水面的大約深度（不考慮聲音傳播所用的時間）。第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三【例2】從某一高塔自由落下一石子，落地前最后一秒下落的高度為塔高的7/16，求塔高？

分析：石子的下落可以近似看作自由落體運動，因此可以自由落體運動的規(guī)律來求解本問題

解法一：設石下落的總時間為t，塔高為H，則下落距離為塔高的9/16時經過時間（t-1），根據自由落體運動的位移公式：

解①、②兩式得：t=4s

H=80m……②H=

gt2……①四.實際應用(一)--測高度第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三做一做測定反應時間1.思考一下，測定反應時間的原理是什么？四.實際應用（二）測反應時間人從發(fā)現情況到做出反應所需的時間叫反應時間原理:人的反應時間等于直尺下落的時間2.如何操作，需要讀哪些數據？第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三四.實際應用(三)--測曝光時間做一做有一種“傻瓜”照相機，其光圈（進光孔徑）隨被拍攝物體的亮度自動調節(jié)，而快門（曝光時間）是固定不變的。為估測該照相機的曝光時間，實驗者從某磚墻前的高處使一個石子自由落下，拍攝石子在空中的照片如圖所示。由于石子的運動，它在照片上留下了一條模糊的徑跡。已知每塊磚的平均厚度為

6cm，石子自由下落的起始位置距地面的高度約

2.5m。怎樣估算這個照相機的曝光時間？AB地面石子下落的徑跡第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三四.實際應用(三)--測曝光時間做一做AB地面石子下落的徑跡通過磚的層數估算A點的高度60cm通過磚的層數估算AB的長度12cm石子從起落點到A點的高度190cm由此算出石子經過A點的速度由v2=2gh知V=62m/s由此算出石子通過AB所用的時間：第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三1.以下對自由落體運動的說法中正確的是()物體開始下落時,速度為零,加速度也為零;物體下落過程中速度增加,加速度保持不變;物體下落過程中,速度和加速度同時增大;物體下落過程中,速度的變化率是個恒量.練習:BD第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三2、關于自由落體運動的加速度g，下列說法正確的是（）A、重的物體g大B、同一地點，輕、重物體的g值一樣大C、g值在地球上任何地方都一樣大D、g值在赤道處大于北極處B第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三3.在忽略空氣阻力的情況下，讓石塊和木塊從同一高度同時下落下列說法中正確地是（）

A、重的石塊先落地

B、輕的木塊先落地

C、在著地前的任一時刻，兩者具有相同的速度、相同的位移。

D、二者在下落這段時間內的平均速度相等。CD第二十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三4.1991年5月11日《北京晚報》，報道了一位青年奮勇接住一個從15層高樓窗口跌出的孩子的動人事跡。設每層樓高度是2.8m，這位青年從他所在的地方沖到樓下所需要的時間1.3s，請你估計一下他要接住孩子，至多允許他有多長的反應時間？解：已知樓高h=2.8m×14=39.2m，小孩下落所用時間可根據h=1/2at2求出：t==s=2.8s至多允許這位青年的反應時間是

2.8s-1.3s=1.5s第二十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三布置作業(yè)1、某物體自由下落，求：（1）在ts末、2ts末、3ts末的速度之比是多少？

（2）在頭ts內，頭2ts內和頭3ts內下落的高度之比是多