高中物理必修《自由落體運動》教學課件13

自由落體運動

一位普通的媽媽，身體纖弱，輕聲細語，幾乎不愛任何的體育運動，一天，她出去買東西，孩子自己在家里。不懂事的孩子從開著的窗子上探出了頭，正好看見媽媽在遠處回來。孩子興奮的手舞足蹈，不小心從窗口那掉了下來，周圍的人們都目睹了這一幕：遠處的媽媽只感覺自己變成了一支箭飛快的奔了過來，準確接住了從樓上掉下來的孩子。人們對這一速度難以置信。因為當時媽媽的速度是不可思議的，連運動員都無法達到那樣的速度。你能根據(jù)當時的情景測出這位母親的奔跑速度嗎？需要知道什么物理量?演示實驗（二）從同一高度同時釋放等重的紙團和紙片。實驗現(xiàn)象：紙團下落的快。實驗結論：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、演示實驗：演示實驗（一）從同一高度同時釋放等面積的書和紙片。實驗現(xiàn)象：書下落的快。牛頓管：一根長玻璃管，兩端用軟木塞密封。可以從一端把空氣抽出來。使長玻璃管內(nèi)成真空。在牛頓管里放入石子和羽毛。把牛頓管倒過來，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，再倒過來牛頓管，觀察它們的下落速度。實驗現(xiàn)象：充滿空氣時：石子下落的快。真空的現(xiàn)象：羽毛石子同時落下。實驗結論：在沒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。演示實驗（三）牛頓管實驗自由落體運動產(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。物體是從靜止開始下落，不能有初速度。說明：對于有空氣阻力問題，如果空氣阻力遠遠小于重力可以忽略不計，可近似看做自由落體運動。二、自由落體1.自由落體運動：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動。（2）實驗器材：打點計時器、交流電源、紙帶、重錘及錘夾。2.探究實驗：探究自由落體的規(guī)律。（1）實驗原理：重物拖著紙帶下落時，如果紙帶阻力和空氣阻力比重物重力小的多，可認為重物僅在重力的作用下運動。根據(jù)紙帶研究重物的運動規(guī)律。①打點計時器豎直固定在鐵架臺上，連接好電源。③用手捏住紙帶上端，把紙帶拉成豎直狀態(tài)，打開打點計時器電源，松開手讓重錘和紙帶自由下落。（3）主要的實驗步驟：②把紙帶穿過兩個紙帶的限位孔，下端用鐵夾連到重錘上，讓重錘靠近打點計時器。注意事項：①為了盡量減少空氣的阻力，重物應選擇密度大的物體。②打點計時器應豎直固定好。③重物應靠近打點計時器釋放，且應先打開打點計時器的電源再放手讓重物下落。結論：通過紙帶的分析，自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動。重力加速度的方向：豎直向下。重力加速度的大小：在不同的地方g

的大小是不同的，如果沒有特殊說明，都按計算。三、自由落體加速度表示。自由落體加速度：在同一地點，一切物體的自由下落的加速度都相同，這個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明：g與緯度有關。越向南北兩級g值越大。g的大小還和高度有關，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說明：所有勻變速直線運動的基本公式及推論都使用于自由落體運動。由實驗分析可以得到自由落體運動規(guī)律：（為自由落體運動t時刻的速度，h為下落的高度。）解析：物體做勻變速直線運動，第n秒通過的路程為hN，n秒內(nèi)通過的路程為hn，則物體在n-1秒內(nèi)通過的路程為hn-1，則例題：一個物體做自由落體，落至地面前最后一秒鐘內(nèi)通過的路程是全程的一半，求它落到地面所需的時間。所以：根據(jù)題意，得用來測懸崖，峽谷的高度。為了測出深度，讓一小石塊從頂部落下，記下小石塊下落的時間。四、自由落體的應用為了測出井口到水面的深度，讓一個小石塊從井口落下，經(jīng)過２s后聽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間）。。例題：得：解析：有自由落體運動的公式1.自由落體運動：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動。自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動。（1）物體只受到重力的作用，除此之外不受其他力的作用。（2）物體是從靜止開始下落，不能具有初速度。自由落體運動產(chǎn)生的條件：在同一地點,一切物體在自由落體運動中的加速度相同。2.重力加速度g與緯度有關。越向南北兩級g值越大。重力加速度的方向豎直向下，大小為3.自由落體運動規(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)歷時間為1s，則樓高為多少？（g=10

）解析：樓高h=H-H′設下落H

時間為t得：=由2.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。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，拍攝到的石子位置A

距石子起落點的豎直距離約2.5m。怎樣估算這個照相機的曝光時間？起落點距離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起落點落到B點所用時間曝光時間3.16-0.71=2.45s起落點落到A點所用時間解析：蹦極（相當于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長的橡皮條綁在踝關節(jié)處然后兩臂伸開，雙腿并攏，頭朝下跳下去。綁在跳躍者踝部的橡皮條很長，足以使跳躍者在空中享受幾秒鐘的“自由落體”。當人體落到離地面蹦極，是近幾年來新興的一項非常刺激的戶外休閑活動。跳躍者站在約40米以上一定距離時，橡皮繩被拉開、繃緊、阻止人體繼續(xù)下落，當?shù)竭_最低點時橡皮再次彈起，人被拉起，隨后，又落下，這樣反復多次直到橡皮繩的彈性消失為止，這就是蹦極的全過程。蹦極一詞應該是一個極好的音譯詞，在香港、臺灣地區(qū)，人們音譯為“笨豬跳”，做這種譯法的人大概是認為，如果一個人不笨的話，是斷然不會去進行這種“慘烈”的活動的吧。然而，當這項運動從它的起源地發(fā)展到世界各地，就受到人們普遍的歡迎，甚至一些極限運動愛好者還要將自己的婚禮儀式放在蹦極塔上進行，一旦“禮成”，就縱身一跳，以示愛情的熱誠與忠貞。而去蹦極的人非但不會被稱作“笨豬”，反而能夠拿到“勇敢者證書”。

世界最高的蹦極點位