高中物理必修《自由落體運(yùn)動(dòng)》教學(xué)課件13

自由落體運(yùn)動(dòng)

一位普通的媽媽，身體纖弱，輕聲細(xì)語(yǔ)，幾乎不愛(ài)任何的體育運(yùn)動(dòng)，一天，她出去買東西，孩子自己在家里。不懂事的孩子從開(kāi)著的窗子上探出了頭，正好看見(jiàn)媽媽在遠(yuǎn)處回來(lái)。孩子興奮的手舞足蹈，不小心從窗口那掉了下來(lái)，周圍的人們都目睹了這一幕：遠(yuǎn)處的媽媽只感覺(jué)自己變成了一支箭飛快的奔了過(guò)來(lái)，準(zhǔn)確接住了從樓上掉下來(lái)的孩子。人們對(duì)這一速度難以置信。因?yàn)楫?dāng)時(shí)媽媽的速度是不可思議的，連運(yùn)動(dòng)員都無(wú)法達(dá)到那樣的速度。你能根據(jù)當(dāng)時(shí)的情景測(cè)出這位母親的奔跑速度嗎？需要知道什么物理量?演示實(shí)驗(yàn)（二）從同一高度同時(shí)釋放等重的紙團(tuán)和紙片。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：紙團(tuán)下落的快。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：重的物體下落的快，輕的物體下落的慢。同等重量的物體，體積小的下落的快。一、演示實(shí)驗(yàn)：演示實(shí)驗(yàn)（一）從同一高度同時(shí)釋放等面積的書和紙片。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：書下落的快。牛頓管：一根長(zhǎng)玻璃管，兩端用軟木塞密封?？梢詮囊欢税芽諝獬槌鰜?lái)。使長(zhǎng)玻璃管內(nèi)成真空。在牛頓管里放入石子和羽毛。把牛頓管倒過(guò)來(lái)，觀察它們的下落速度，把牛頓管的空氣抽出，使其里面成真空，再倒過(guò)來(lái)牛頓管，觀察它們的下落速度。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：充滿空氣時(shí)：石子下落的快。真空的現(xiàn)象：羽毛石子同時(shí)落下。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在沒(méi)有空氣阻力的情況下任何輕重不同的物體下落的快慢是一樣的。演示實(shí)驗(yàn)（三）牛頓管實(shí)驗(yàn)自由落體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的條件：物體只受到重力的作用，除此之外不受其他力的作用。物體是從靜止開(kāi)始下落，不能有初速度。說(shuō)明：對(duì)于有空氣阻力問(wèn)題，如果空氣阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于重力可以忽略不計(jì)，可近似看做自由落體運(yùn)動(dòng)。二、自由落體1.自由落體運(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)，叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。（2）實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、交流電源、紙帶、重錘及錘夾。2.探究實(shí)驗(yàn)：探究自由落體的規(guī)律。（1）實(shí)驗(yàn)原理：重物拖著紙帶下落時(shí)，如果紙帶阻力和空氣阻力比重物重力小的多，可認(rèn)為重物僅在重力的作用下運(yùn)動(dòng)。根據(jù)紙帶研究重物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，連接好電源。③用手捏住紙帶上端，把紙帶拉成豎直狀態(tài)，打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，松開(kāi)手讓重錘和紙帶自由下落。（3）主要的實(shí)驗(yàn)步驟：②把紙帶穿過(guò)兩個(gè)紙帶的限位孔，下端用鐵夾連到重錘上，讓重錘靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。注意事項(xiàng)：①為了盡量減少空氣的阻力，重物應(yīng)選擇密度大的物體。②打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)豎直固定好。③重物應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器釋放，且應(yīng)先打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再放手讓重物下落。結(jié)論：通過(guò)紙帶的分析，自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。重力加速度的方向：豎直向下。重力加速度的大?。涸诓煌牡胤絞

的大小是不同的，如果沒(méi)有特殊說(shuō)明，都按計(jì)算。三、自由落體加速度表示。自由落體加速度：在同一地點(diǎn)，一切物體的自由下落的加速度都相同，這個(gè)加速度叫做自由落體加速度。也叫做重力加速度，通常用下表是一些地方的重力加速度說(shuō)明：g與緯度有關(guān)。越向南北兩級(jí)g值越大。g的大小還和高度有關(guān)，離地越高，g的值越小。赤道：g=9.780m/s2北京：g=9.801m/s2北極：g=9.832m/s2隨緯度升高，重力加速度增大。莫斯科：g=9.816m/s2說(shuō)明：所有勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本公式及推論都使用于自由落體運(yùn)動(dòng)。由實(shí)驗(yàn)分析可以得到自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律：（為自由落體運(yùn)動(dòng)t時(shí)刻的速度，h為下落的高度。）解析：物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，第n秒通過(guò)的路程為hN，n秒內(nèi)通過(guò)的路程為hn，則物體在n-1秒內(nèi)通過(guò)的路程為hn-1，則例題：一個(gè)物體做自由落體，落至地面前最后一秒鐘內(nèi)通過(guò)的路程是全程的一半，求它落到地面所需的時(shí)間。所以：根據(jù)題意，得用來(lái)測(cè)懸崖，峽谷的高度。為了測(cè)出深度，讓一小石塊從頂部落下，記下小石塊下落的時(shí)間。四、自由落體的應(yīng)用為了測(cè)出井口到水面的深度，讓一個(gè)小石塊從井口落下，經(jīng)過(guò)２s后聽(tīng)到石塊落向水面的聲音，求井口到水面的大約深度h。（不考慮聲音傳播所用的時(shí)間）。。例題：得：解析：有自由落體運(yùn)動(dòng)的公式1.自由落體運(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)。自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。（1）物體只受到重力的作用，除此之外不受其他力的作用。（2）物體是從靜止開(kāi)始下落，不能具有初速度。自由落體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的條件：在同一地點(diǎn),一切物體在自由落體運(yùn)動(dòng)中的加速度相同。2.重力加速度g與緯度有關(guān)。越向南北兩級(jí)g值越大。重力加速度的方向豎直向下，大小為3.自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律：H'hH1.一小球從樓房上空距地面45m高處自由下落，小球經(jīng)樓頂?shù)降孛娼?jīng)歷時(shí)間為1s，則樓高為多少？（g=10

）解析：樓高h(yuǎn)=H-H′設(shè)下落H

時(shí)間為t得：=由2.從某磚墻前的高處使一個(gè)石子自由落下，拍攝石子在空中的照片如圖。由于石子的運(yùn)動(dòng)，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，拍攝到的石子位置A

距石子起落點(diǎn)的豎直距離約2.5m。怎樣估算這個(gè)照相機(jī)的曝光時(shí)間？起落點(diǎn)距離B的距離H=h+=2.5+0.12=2.62m石子位置A

距石子起落點(diǎn)的豎直距離h=2.5m每塊轉(zhuǎn)的厚度為6cm，那么AB的距離=12cm=0.12m起落點(diǎn)落到B點(diǎn)所用時(shí)間曝光時(shí)間3.16-0.71=2.45s起落點(diǎn)落到A點(diǎn)所用時(shí)間解析：蹦極（相當(dāng)于10層樓）高度的橋梁、塔頂、高樓、吊車甚至熱氣球上，把一端固定的一根長(zhǎng)長(zhǎng)的橡皮條綁在踝關(guān)節(jié)處然后兩臂伸開(kāi)，雙腿并攏，頭朝下跳下去。綁在跳躍者踝部的橡皮條很長(zhǎng)，足以使跳躍者在空中享受幾秒鐘的“自由落體”。當(dāng)人體落到離地面蹦極，是近幾年來(lái)新興的一項(xiàng)非常刺激的戶外休閑活動(dòng)。跳躍者站在約40米以上一定距離時(shí)，橡皮繩被拉開(kāi)、繃緊、阻止人體繼續(xù)下落，當(dāng)?shù)竭_(dá)最低點(diǎn)時(shí)橡皮再次彈起，人被拉起，隨后，又落下，這樣反復(fù)多次直到橡皮繩的彈性消失為止，這就是蹦極的全過(guò)程。蹦極一詞應(yīng)該是一個(gè)極好的音譯詞，在香港、臺(tái)灣地區(qū)，人們音譯為“笨豬跳”，做這種譯法的人大概是認(rèn)為，如果一個(gè)人不笨的話，是斷然不會(huì)去進(jìn)行這種“慘烈”的活動(dòng)的吧。然而，當(dāng)這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)從它的起源地發(fā)展到世界各地，就受到人們普遍的歡迎，甚至一些極限運(yùn)動(dòng)愛(ài)好者還要將自己的婚禮儀式放在蹦極塔上進(jìn)行，一旦“禮成”，就縱身一跳，以示愛(ài)情的熱誠(chéng)與忠貞。而去蹦極的人非但不會(huì)被稱作“笨豬”，反而能夠拿到“勇敢者證書”。

世界最高的蹦極點(diǎn)位