（通用版）高考物理总复习 主题一 机械运动与物理模型 1.2.5-1.2.6自由落体运动 伽利略对自由落体运动的研究课件 新人教版

1、11.2.5自由落体运动自由落体运动1.2.6伽利略对自由落体运动的研究伽利略对自由落体运动的研究23一、自由落体运动一、自由落体运动1.定义：物体只在定义：物体只在_作用下从作用下从_开始下落的运动。开始下落的运动。 2.特点特点(1)运动性质：初速度等于运动性质：初速度等于_的匀加速直线运动。的匀加速直线运动。(2)受力特点：只受受力特点：只受_作用。作用。(3)物体下落可看作自由落体运动的条件：在实际中物体下落物体下落可看作自由落体运动的条件：在实际中物体下落时由于受空气阻力的作用，物体并不是做自由落体运动，只时由于受空气阻力的作用，物体并不是做自由落体运动，只有当空气阻力比重力小得多，

2、可以忽略时，物体的下落才可有当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体的下落才可当作当作_运动来处理。运动来处理。重力重力静止静止零零重力重力自由落体自由落体4思维拓展思维拓展如图所示，在有空气的玻璃管中，金属片比羽毛如图所示，在有空气的玻璃管中，金属片比羽毛下落得快，在抽掉空气的玻璃管中，金属片和羽下落得快，在抽掉空气的玻璃管中，金属片和羽毛下落快慢相同。毛下落快慢相同。(1)只受重力作用时，物体下落快慢有什么规律。只受重力作用时，物体下落快慢有什么规律。(2)空气中的落体运动在什么条件下可看作自由空气中的落体运动在什么条件下可看作自由落体运动？落体运动？答案答案(1)物体下落快慢相同物体下落

3、快慢相同(2)空气的阻力作用可以忽略空气的阻力作用可以忽略5二、自由落体加速度二、自由落体加速度1.定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都_。这。这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用g表示。表示。2.方向：方向：_。3.大小大小(1)在地球上的同一地点：一切物体自由下落的加速度都在地球上的同一地点：一切物体自由下落的加速度都_。(2)在地球上不同的地点，在地球上不同的地点，g的大小一般是的大小一般是_(A.相同相同B.不不同同)的，的，g值随纬度的增大而逐渐值随纬度的增大而逐渐_。(

4、3)一般取值：一般取值：g_或或g_。相同相同竖直向下竖直向下相同相同B增大增大9.8 m/s210 m/s26思维拓展思维拓展自由下落加速度的大小与物体的质量有关吗？同一物体在月自由下落加速度的大小与物体的质量有关吗？同一物体在月球和地球上做自由落体运动时加速度相同吗？球和地球上做自由落体运动时加速度相同吗？答案自由下落加速度的大小与物体的质量无关系。同一物答案自由下落加速度的大小与物体的质量无关系。同一物体在月球和地球上自由落体的加速度也不相同。体在月球和地球上自由落体的加速度也不相同。7三、自由落体运动规律三、自由落体运动规律gt2gh8思维拓展思维拓展我们已经知道，自由落体运动是一种初

5、速度为我们已经知道，自由落体运动是一种初速度为0，只受重力作，只受重力作用的运动。那么前面所学的匀变速直线运动的规律，还有哪用的运动。那么前面所学的匀变速直线运动的规律，还有哪些适用于自由落体运动。请举出一些！些适用于自由落体运动。请举出一些！答案平均速度公式，初速度为零的匀变速直线运动的比例答案平均速度公式，初速度为零的匀变速直线运动的比例式等均可用。式等均可用。9四、伽利略对自由落体运动的研究四、伽利略对自由落体运动的研究1.亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的_决决定的。定的。2.伽利略的研究伽利略的研究(1)归谬：伽利略从归谬：伽利略从_

6、的论断出发，通过逻辑推理，的论断出发，通过逻辑推理，否定了否定了_的论断。的论断。(2)猜想：伽利略猜想自由落体运动是一种最简单的变速运动，猜想：伽利略猜想自由落体运动是一种最简单的变速运动，它的速度应该是它的速度应该是_的。的。(3)数学推理：伽利略通过数学推理得出初速度为零的匀变速数学推理：伽利略通过数学推理得出初速度为零的匀变速直线运动应有直线运动应有_。重力重力亚里士多德亚里士多德亚里士多德亚里士多德均匀变化均匀变化xt210(4)实验结果。实验结果。小球沿斜面滚下的运动是小球沿斜面滚下的运动是_运动。运动。只要斜面的倾角一定，小球的加速度都是只要斜面的倾角一定，小球的加速度都是_的。

7、的。增大斜面的倾角，小球的加速度随斜面倾角的增大而增大斜面的倾角，小球的加速度随斜面倾角的增大而_。(5)合理外推：伽利略认为当斜面倾角为合理外推：伽利略认为当斜面倾角为_时，小球将自时，小球将自由下落，仍会做由下落，仍会做_运动。运动。 匀加速直线匀加速直线相同相同增大增大90匀变速直线匀变速直线11思维拓展思维拓展以上图画中可以推翻亚里士多德的什么观点？以上图画中可以推翻亚里士多德的什么观点？答案亚里士多德认为物体下落的快慢是由它们的重力决答案亚里士多德认为物体下落的快慢是由它们的重力决定的。定的。12自由落体运动的理解自由落体运动的理解要点归纳要点归纳1.自由落体运动是一种理想模型。当自

8、由下落的物体所受的空自由落体运动是一种理想模型。当自由下落的物体所受的空气阻力远小于重力时，物体的运动才可以视为自由落体运动。气阻力远小于重力时，物体的运动才可以视为自由落体运动。如空气中石块的下落可以看做自由落体运动，空气中羽毛的如空气中石块的下落可以看做自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看做自由落体运动。下落不能看做自由落体运动。2.物体做自由落体运动的条件物体做自由落体运动的条件(1)初速度为零；初速度为零；(2)只受重力。只受重力。133.运动特点：运动特点：初速度为零，加速度为重力加速度初速度为零，加速度为重力加速度g的的匀加速直线运动。是匀变速直线运动的匀加速直线运动。是匀变速直线

9、运动的特例。特例。运动图象：自由落体运动的运动图象：自由落体运动的vt图象是图象是一条过原点的倾斜直线，斜率是一条过原点的倾斜直线，斜率是kg。特别提醒物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但下特别提醒物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但下落的加速度与在地球表面下落的加速度不同落的加速度与在地球表面下落的加速度不同 14精典示例精典示例例例1 (2017广东清远月考广东清远月考)关于自由落体运动，下列说法中正确关于自由落体运动，下列说法中正确的是的是 ()A.质量大的物体自由下落时的加速度大质量大的物体自由下落时的加速度大B.从水平飞行的飞机上释放的物体将做自由落体运动从水平飞行的飞机上释

10、放的物体将做自由落体运动C.雨滴下落的过程是自由落体运动雨滴下落的过程是自由落体运动D.从水龙头上滴落的水滴的下落过程，可以近似看成自由落从水龙头上滴落的水滴的下落过程，可以近似看成自由落体运动体运动思路探究自由落体运动是一种理想化模型，实际问题中当思路探究自由落体运动是一种理想化模型，实际问题中当阻力相对于重力可以忽略时，才可以把物体由静止下落的运阻力相对于重力可以忽略时，才可以把物体由静止下落的运动看成自由落体运动。动看成自由落体运动。15解析所有物体在同一地点的重力加速度相等，与物体质量大解析所有物体在同一地点的重力加速度相等，与物体质量大小无关，小无关，A错误；从水平飞行的飞机上释放的

11、物体，具有水平错误；从水平飞行的飞机上释放的物体，具有水平初速度，不是自由落体运动，初速度，不是自由落体运动，B错误；雨滴下落过程所受空气错误；雨滴下落过程所受空气阻力与速度大小有关，速度增大时阻力增大，雨滴速度增大到阻力与速度大小有关，速度增大时阻力增大，雨滴速度增大到一定值时，阻力与重力相比不可忽略，不能认为是自由落体运一定值时，阻力与重力相比不可忽略，不能认为是自由落体运动，动，C错误；从水龙头上滴落的水滴所受的空气阻力与重力相错误；从水龙头上滴落的水滴所受的空气阻力与重力相比可忽略不计，可认为只受重力作用，比可忽略不计，可认为只受重力作用，D正确。正确。答案答案D16方法总结方法总结自

12、由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动，其加速自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动，其加速度为度为g，g的大小与重力大小无关。所有的匀变速直线运动的的大小与重力大小无关。所有的匀变速直线运动的规律都适用于自由落体运动。但要注意，当问题指明规律都适用于自由落体运动。但要注意，当问题指明(或有暗或有暗示示)空气阻力不能忽略时，物体从静止开始下落的运动就不再空气阻力不能忽略时，物体从静止开始下落的运动就不再是自由落体运动。是自由落体运动。17针对训练针对训练1 (2018昆明高一检测昆明高一检测)(多选多选)关于自由落体运动，下关于自由落体运动，下列说法正确的是列说法正确的是 ()A.竖

13、直向下的运动一定是自由落体运动竖直向下的运动一定是自由落体运动B.自由落体运动是初速度为零、加速度为自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直向下的匀的竖直向下的匀加速直线运动加速直线运动C.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动动D.熟透的苹果从树枝开始自由下落的运动可被视为自由落体熟透的苹果从树枝开始自由下落的运动可被视为自由落体运动运动18解析物体做自由落体运动的条件是初速度为零且只受重力解析物体做自由落体运动的条件是初速度为零且只受重力作用，作用，A错错误误，C正确正确；所有物体做自由落体运动的加速度均；所有物体做自由落体

14、运动的加速度均为为g，运动性质是由静止开始的匀加速直线运动，运动性质是由静止开始的匀加速直线运动，B正确正确；熟；熟透的苹果在下落过程中虽受空气阻力作用，但该阻力远小于透的苹果在下落过程中虽受空气阻力作用，但该阻力远小于它的重力，可以忽略该阻力，故可将该过程视为自由落体运它的重力，可以忽略该阻力，故可将该过程视为自由落体运动，动，D正确正确。答案答案BCD19自由落体加速度自由落体加速度要点归纳要点归纳1.对自由落体加速度的理解对自由落体加速度的理解(1)产生原因：地球上的物体受到地球的吸引力而产生的。产生原因：地球上的物体受到地球的吸引力而产生的。(2)大小：与在地球上的纬度以及距地面的高度

15、有关：大小：与在地球上的纬度以及距地面的高度有关：与纬度与纬度的关系的关系在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，即赤道在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，即赤道处重力加速度最小，两极处重力加速度最大，但差别很小处重力加速度最小，两极处重力加速度最大，但差别很小与高度与高度的关系的关系在地面上的同一地点，重力加速度随高度的增加而减小。在地面上的同一地点，重力加速度随高度的增加而减小。但在一定的高度内，可认为重力加速度的大小不变但在一定的高度内，可认为重力加速度的大小不变20(3)方向：竖直向下。由于地球是一个球体，各处的重力加速度方向：竖直向下。由于地球是一个球体，各处的重力加速度

16、的方向是不同的。的方向是不同的。特别提醒特别提醒(1)我们在研究自由落体运动时，物体下落的高度不太高，一般我们在研究自由落体运动时，物体下落的高度不太高，一般认为重力加速度大小不变。认为重力加速度大小不变。(2)重力加速度的方向既不能说是重力加速度的方向既不能说是“垂直向下垂直向下”，也不能说是，也不能说是“指向地心指向地心”，只有在赤道或两极时重力加速度才指向地心。，只有在赤道或两极时重力加速度才指向地心。212.测定重力加速度的方法测定重力加速度的方法(1)实验设计实验设计利用频闪照片，或利用打点计时器能够把做自由落体运动的利用频闪照片，或利用打点计时器能够把做自由落体运动的物体的位置和相

17、应的时刻记录下来。根据对匀变速直线运动物体的位置和相应的时刻记录下来。根据对匀变速直线运动的研究，测量物体下落的加速度，进而研究自由落体运动是的研究，测量物体下落的加速度，进而研究自由落体运动是否是匀加速直线运动，以证实猜想。否是匀加速直线运动，以证实猜想。22(2)实验方法实验方法打点计时器法打点计时器法a.实验装置如图所示。打点计时器固实验装置如图所示。打点计时器固定在铁架台上，纸带一端系着重物，定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。用夹子夹住纸带，另一端穿过计时器。用夹子夹住纸带，启动计时器，松开夹子后重物自由下启动计时器，松开夹子后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点。

18、落，计时器在纸带上留下一串小点。 23特别提醒特别提醒(1)为尽量减小空气阻力的影响，重物应选密度大的，如铁锤等。为尽量减小空气阻力的影响，重物应选密度大的，如铁锤等。(2)打点计时器应竖直固定好。打点计时器应竖直固定好。(3)重物应靠近打点计时器释放，且要先打开打点计时器的电源重物应靠近打点计时器释放，且要先打开打点计时器的电源再放开重物。再放开重物。(4)改变重物的质量，重复打出几条纸带。改变重物的质量，重复打出几条纸带。(5)选点迹清晰，且选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近两点间距离小于或接近2 mm的纸带分析的纸带分析探究。探究。2425滴水法滴水法a.如图所示，让水滴自水龙头滴

19、下，在水龙头正下方放一个盘，如图所示，让水滴自水龙头滴下，在水龙头正下方放一个盘，调节水龙头，让水一滴一滴地滴下，并调节使第一滴水碰到调节水龙头，让水一滴一滴地滴下，并调节使第一滴水碰到盘的瞬间，第二滴水正好从水龙头开始下落，并且能依次持盘的瞬间，第二滴水正好从水龙头开始下落，并且能依次持续下去。续下去。26特别提醒特别提醒(1)打点计时器法的误差主要来自阻力的影响和测量误差。打点计时器法的误差主要来自阻力的影响和测量误差。(2)频闪照相法和滴水法的误差主要是测量误差。频闪照相法和滴水法的误差主要是测量误差。27精典示例精典示例例例2 图图1中中(甲甲)、(乙乙)两图都是使用电磁打点计时器测量

20、重力加两图都是使用电磁打点计时器测量重力加速度速度g的装置示意图，已知该打点计时器的打点频率为的装置示意图，已知该打点计时器的打点频率为50 Hz。图图128(1)(甲甲)、(乙乙)两图相比较，图两图相比较，图_所示的装置更合理。所示的装置更合理。(2)(丙丙)图是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实验打图是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中打出的第一个点标为出的一条纸带，其中打出的第一个点标为1，后面，后面依次打下的一系列点迹分别标为依次打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5经测量，第经测量，第15至至第第17点间的距离为点间的距离为11.70 cm，第，第1

21、至第至第16点间距离为点间距离为43.88 cm，则打下第则打下第16个点时，重锤下落的速度大小为个点时，重锤下落的速度大小为_m/s，测出，测出的重力加速度值为的重力加速度值为g_m/s2。(要求保留三位有效数字要求保留三位有效数字)思路探究思路探究(1)实验中，对下落物体的初速度和所受摩擦力有什么要求？实验中，对下落物体的初速度和所受摩擦力有什么要求？(2)由由“第第15至第至第17点间的距离点间的距离”可求出哪一点的速度？可求出哪一点的速度？29答案答案(1)(甲甲) (2)2.93 9.78(0.02均可均可) 30方法总结方法总结利用纸带计算重力加速度的方法利用纸带计算重力加速度的方

22、法(1)计算出纸带上一个点或几个点的速度，根据匀变速直线运计算出纸带上一个点或几个点的速度，根据匀变速直线运动的公式求加速度。动的公式求加速度。(2)计算出纸带上各点的速度，画出计算出纸带上各点的速度，画出vt图象，由图象的斜率图象，由图象的斜率可求得重物下落的加速度即重力加速度。可求得重物下落的加速度即重力加速度。(3)根据根据hgt2用逐差法求加速度。用逐差法求加速度。(注意要尽可能多地选用注意要尽可能多地选用数据数据)31针对训练针对训练2 登上月球的宇航员利用频闪仪登上月球的宇航员利用频闪仪(频率为每秒频率为每秒20次次)给自由下落的小球拍照，给自由下落的小球拍照，所拍的闪光照片如图所

23、拍的闪光照片如图2所示所示(图上所标数据图上所标数据为小球到达各位置时总的下落高度为小球到达各位置时总的下落高度)，则，则月球表面的重力加速度为月球表面的重力加速度为_m/s2(保保留两位有效数字留两位有效数字)。图图232答案答案1.633自由落体运动规律及应用自由落体运动规律及应用要点归纳要点归纳四个基本公式四个基本公式下面对匀变速直线运动的相关公式和自由落体运动的相关公下面对匀变速直线运动的相关公式和自由落体运动的相关公式进行对比。式进行对比。34特别提醒特别提醒(1)自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动，初速度为自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动，初速度为零的一些比例式对自由

24、落体运动均适用。零的一些比例式对自由落体运动均适用。(2)自由落体运动的运动时间由下落的高度决定。自由落体运自由落体运动的运动时间由下落的高度决定。自由落体运动中下落的位移与离地高度是两个不同的概念，运算取值时动中下落的位移与离地高度是两个不同的概念，运算取值时要注意区分。要注意区分。35精典示例精典示例例例3 如图如图3所示，悬挂的直杆所示，悬挂的直杆AB长为长为a，在，在B端以下端以下h处有一长处有一长为为b的无底圆柱筒的无底圆柱筒CD，若将悬线剪断，问：，若将悬线剪断，问：(1)直杆下端直杆下端B穿过圆柱筒的时间是多少？穿过圆柱筒的时间是多少？(2)整个直杆整个直杆AB穿过圆柱筒的时间是

25、多少？穿过圆柱筒的时间是多少？图图336思路探究思路探究373839针对训练针对训练3 设宇航员在某行星上从高设宇航员在某行星上从高32 m处自由释放一重物，处自由释放一重物，测得在下落最后测得在下落最后1 s内所通过的距离为内所通过的距离为14 m，则重物下物落的，则重物下物落的时间是多少？该星球表面的重力加速度为多大？时间是多少？该星球表面的重力加速度为多大？答案答案(1)4 s4 m/s2401.17世纪意大利科学家伽利略在研究落体运动的规律时，做了著世纪意大利科学家伽利略在研究落体运动的规律时，做了著名的斜面实验，其中应用到的物理思想方法属于名的斜面实验，其中应用到的物理思想方法属于()A.等效替代法等效替代法 B.实验归纳法实验归纳