2.4 自由落體運(yùn)動 課件-高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊-1

2.4自由落體運(yùn)動基本要求1.經(jīng)歷自由落體運(yùn)動模型的建立過程，知道自由落體運(yùn)動的條件。2.通過分析打點(diǎn)計時器記錄的紙帶信息，判斷自由落體運(yùn)動的性質(zhì)。3.知道自由落體加速度的大小和方向，知道自由落體加速度就是重力加速度。4.運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動規(guī)律得出自由落體運(yùn)動計算公式。5.運(yùn)用自由落體運(yùn)動的規(guī)律解決簡單問題。6.知道用頻閃攝影研究運(yùn)動的基本原理，會根據(jù)頻閃照片分析自由落體運(yùn)動。發(fā)展要求1.知道地球上不同地方重力加速度大小的差異2.體會實驗在物理問題研究中的重要作用學(xué)習(xí)目標(biāo)：勻變速直線運(yùn)動常用公式復(fù)習(xí)物體下落，例如雨滴下落、雪花紛飛、樹葉飄零等情景在生活中非常常見。我們總能觀察到：如一塊石頭比一片樹葉落得快。在二千多年前，古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)過對觀察,直接得出結(jié)論：物體下落的快慢跟它的輕重有關(guān)，重的物體下落得快。由于他在學(xué)術(shù)界的崇高地位,且該結(jié)論符合生活經(jīng)驗,這種論斷流傳了近2000年。根據(jù)亞里士多德“重的物體下落得快”論斷，會推出相互矛盾的結(jié)論。

伽利略

實驗2.紙片和紙團(tuán)從同一高度下落，誰下落的快？（質(zhì)量相同）

實驗1.紙片和硬幣從相同的高度同時下落，看誰下落的快？（質(zhì)量不同）實驗3.硬幣和包住硬幣的紙團(tuán)從同一高度下落，誰下落的快？（物體輕重不同）不同物體從同一高處下落快慢比較實驗探究11）硬幣和紙片從同一高度下落實驗結(jié)果：硬幣快，紙片慢2）紙片和紙團(tuán)從同一高度下落實驗結(jié)果：紙團(tuán)快，紙片慢實驗結(jié)果：一樣快3）硬幣和包住硬幣的紙團(tuán)從同一高度下落重的物體下落快輕重相同的物體下落不一樣快輕重不同的物體下落一樣快實驗分析：結(jié)論：物體自由下落的快慢跟物體質(zhì)量

關(guān)

無物體下落的快慢與質(zhì)量無關(guān)。那么，實際生活中為什么蘋果要比樹葉下落得快？即：影響物體下落快慢的因素是什么？空氣阻力沒有空氣阻力會如何呢？思考：那么無空氣的條件下，會怎樣呢？

輕重不同的物體下落一樣快結(jié)論1：忽略空氣阻力，輕重不同的物體下落快慢是

的。結(jié)論2：影響物體下落快慢的因素是

。空氣阻

力相同【典例1】拿一個長約1.5m的玻璃筒,一端封閉,另一端有開關(guān),把金屬片和小羽毛放到玻璃筒里,把玻璃筒倒過來,觀察它們下落的情況,然后把玻璃筒里的空氣抽出,再把玻璃筒倒立過來,再次觀察它們下落的情況,下列說法正確的是 (

)A.玻璃筒充滿空氣時,金屬片和小羽毛下落一樣快B.玻璃筒充滿空氣時,金屬片和小羽毛均做自由落體運(yùn)動C.玻璃筒抽出空氣后,金屬片和小羽毛下落一樣快D.玻璃筒抽出空氣后,金屬片比小羽毛下落快C1定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動2條件：（１）物體只受重力作用

（２）物體由靜止開始下落一、自由落體運(yùn)動

自由落體運(yùn)動的運(yùn)動性質(zhì)是怎樣的？我們需要設(shè)計怎么樣的實驗來驗證？方案一：用打點(diǎn)計時器來研究自由落體運(yùn)動研究自由落體運(yùn)動的規(guī)律1.原理：紙帶在重物的作用下自由下落，根據(jù)打出的紙帶點(diǎn)的情況，分析重物的運(yùn)動規(guī)律。2.數(shù)據(jù)處理結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，連續(xù)相等時間間隔的位移之差是一個常數(shù)。即加速度不變。

探究：自由落體運(yùn)動運(yùn)動的規(guī)律小窗口播放方案二:頻閃照相法研究自由落體運(yùn)動的規(guī)律1.原理：頻閃照相機(jī)可以間隔相等的時間拍攝，利用頻閃照相機(jī)的這一特性追蹤記錄做自由落體運(yùn)動的物體在各個時刻的位置。結(jié)論：重物在連續(xù)相等時間內(nèi)位移差△S相等，自由落體運(yùn)動是初速度為

的

直線運(yùn)動

自由下落的重物做勻加速直線運(yùn)動

3.運(yùn)動性質(zhì)：0勻加速不同物體下落的x和t都相同，則它們在這一地點(diǎn)的加速度都相同

這個加速度是做自由落體的加速度，叫重力加速度。用g

來表示。不同物體下落的加速度一樣嗎?二、自由落體加速度1.自由落體的加速度，叫自由落體加速度，也叫重力加速度。用g來表示。二、自由落體加速度

2.自由落體的方向豎直向下。地點(diǎn)緯度重力加速度赤道0°9.780廣州23°06'9.788武漢30°33'9.794上海31°12'9.794東京35°43'9.798北京39°56'9.801紐約40°40'9.803莫斯科55°45'9.816北極90°9.832

右表列出了一些地點(diǎn)的重力加速度。你能從表中發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律嗎？你能嘗試解釋這個規(guī)律嗎？嘗試解釋就是作出猜想3.自由落體加速度大小特點(diǎn)：（1）不同物體在同一地點(diǎn)g

。（2）在赤道g最

在兩極g最

。（3）緯度越高g越

。（4）同一緯度，高度越高g越

。相等大小小大赤道：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。一般的計算中，g

可以取9.8m/s2或10m/s2我們也可以在自己的手機(jī)上體會自由落體加速度的大小。使用軟件：phyphox【典例1】(多選)關(guān)于重力加速度的下列說法正確的是(

)A.重力加速度g是標(biāo)量,只有大小,沒有方向,通常計算中g(shù)取9.8m/s2B.在地球上不同的地方,g的大小不同,但它們相差不是很大C.在地球上同一地點(diǎn)同一高度,一切物體在自由落體運(yùn)動中的加速度都相同D.在地球上的同一地方,離地面高度越大,重力加速度g越小BCD三.自由落體運(yùn)動的規(guī)律勻加速直線運(yùn)動自由落體運(yùn)動

v＝v0+atv0=0a=g四.運(yùn)動圖像:

自由落體運(yùn)動的v-t圖像是一條

線,斜率是k=

。過原點(diǎn)的傾斜直g常用推論:①Δh=gT2②vn=在古代，自由落體運(yùn)動的研究受限于建筑高度，時間測量儀器（滴水記時）等等因素，比較艱難，但伽利略用他的智慧推出了該運(yùn)動的性質(zhì)特點(diǎn)。伽利略思想回顧在斜面上，從不同位置由靜止開始下滑的小球做勻加速直線運(yùn)動，可得即：做勻變速直線運(yùn)動的小球從斜面上不同位置下滑時，位移和時間平方的比值不變。改變傾角，小球再從斜面不同高度滑下時，結(jié)論依然成立。不斷增大斜面傾角直到傾角為90°，該比值依然為一個常數(shù)。方法的核心:把實驗和邏輯推理（包括數(shù)學(xué)演算）和諧地結(jié)合起來合理外推:如果斜面的傾角增大到90°，這時小球的運(yùn)動就是自由落體運(yùn)動

練習(xí)與應(yīng)用制作一把“人的反應(yīng)時間測量尺”。如圖甲，A同學(xué)用兩個手指捏住直尺的準(zhǔn)備，但手不碰到直尺。在A同學(xué)放開手指讓直尺下落時，B同學(xué)立刻捏住直尺。讀出B同學(xué)捏住直尺的刻度，就是直尺下落的高度，根據(jù)自由落體運(yùn)動公式算出直尺下落的時間，就是B同學(xué)的反應(yīng)時間。利用這種方法，你能不能把下面刻度尺的長度刻度，直接標(biāo)注為時間刻度，使它變?yōu)椤叭说姆磻?yīng)時間測量尺”？請嘗試在下圖乙的長度刻度旁標(biāo)注時間刻度。根據(jù)位移公式可計算出直尺下落的時間。h不能自己左手拿著尺，右手測量哦！(2019·浙江1月學(xué)考)某人從井口靜止釋放一顆小石子,不計空氣阻力,為表示小石子落水前的運(yùn)動,下列四幅圖像可能正確的是(

)【解析】當(dāng)不計空氣阻力時,小石子在落水前做自由落體運(yùn)動,x=gt2,其x-t圖像為拋物線,A、B均錯誤;v=gt,所以v-t圖像為正比例函數(shù),C錯誤、D正確。故選D。D【典例2】關(guān)于自由落體運(yùn)動,下列說法中正確的是 (

)A.質(zhì)量大的物體自由下落時的加速度大B.從水平飛行的飛機(jī)上釋放的物體將做自由落體運(yùn)動C.雨滴下落的過程是自由落體運(yùn)動D.從水龍頭上滴落的水滴的下落過程,可以近似看成自由落體運(yùn)動【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)量大小無關(guān),A錯誤;從水平飛行的飛機(jī)上釋放的物體,具有水平初速度,不是自由落體運(yùn)動,B錯誤;雨滴下落過程所受空氣阻力與速度大小有關(guān),速度增大時阻力增大,雨滴速度增大到一定值時,阻力與重力相比不可忽略,不能認(rèn)為是自由落體運(yùn)動,C錯誤;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,可認(rèn)為只受重力作用,D正確。D【解析】由題意作出情景圖,自由落體運(yùn)動為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,第t、第2t、第3t內(nèi)的位移之比為1∶3∶5;故第二滴水滴距地面的高度為:h=

m=5m

【典例2】一個屋檐距地面9m高,每隔相等的時間就有一個水滴從屋檐自由落下。當(dāng)?shù)?滴水剛要離開屋檐時,第1滴水正好落到地面,求此時第2滴水離地的高度(g取10m/s2)?！舅仞B(yǎng)訓(xùn)練】1.(母題追問)在【典例2】所示情境中,求第2滴水的速度大小。【解析】由【典例2】知,第4、2滴水間的距離為H-h=4m又由2g(H-h)=v2得第2滴水的速度大小

m/s19.如圖為大型游樂設(shè)施環(huán)形座艙跳樓機(jī)。跳樓機(jī)從離地面高度h1=100m處由靜止開始自由下落到離地面h2=20m處

位置時開始以恒力制動，使跳樓機(jī)到達(dá)地面時速度剛好減為0。已知座艙內(nèi)小海的質(zhì)量m=70kg，重力加速度g取10m/s2，不計一切阻力。試求：(1)跳樓機(jī)下落過程中的最大速度vm；(2)跳樓機(jī)下落到地面的