【课件】自由落体运动人教版（2019）必修第一册

自由落体运动第二章

第4节回顾旧知:匀变速直线运动的公式

速度与时间:

位移与时间:

位移与速度:匀变速直线运动的速度-时间的图象是什么?

一条倾斜的直线绵延两千年的错误亚里士多德通过大量的物体自由下落的观察，直接得出结论：重的物体比轻的物体下落的快，即“重快轻慢”由于他在学术界的崇高地位，且该结论符合生活经验常识，这种论断流传了近2000年研究方法：观察——思考（直觉）

亚里士多德跨越时空的对话重的快！一样快！亚里士多德(Aristotle，前384—前322)伽利略(GalileoGalilei，1564—1642)据亚里士多德的理论

如果把大石块和小石块捆在一起大石块会被小石块拖着而减慢

但两个石块捆在一起的总重量比大石块儿要重亚里士多德的理论陷入困境系统下落速度应该小于大石块单独下落时速度系统下落速度应该大于大石块单独下落时速度大石块下落速度比小石块下落速度快Galileo，1564-1642重物和轻物应该下落地同样快

伽利略的观点伽利略

逻辑的力量（归谬法）假设：重的物体下落得快V1=8

V2=44<V12<8相互矛盾V12＞8伽利略用“归缪法”否定了亚里士多德“重快轻慢”的论断，伽利略认为：重物与轻物应该下落得同样快。研究方法：逻辑推理日常生活中，我们常常看到重的下落地快，轻的下落地慢？两张相同的薄纸，其中一张揉成团状，然后同时从同一高度由静止释放，谁先着地？纸团先着地若无空气阻力呢？Galileo，1564-1642空气阻力对不同物体的影响不同伽利略的观点伽利略

著名的比萨斜塔实验世界著名的比萨斜塔实验证明物体下落快慢与轻重无关研究方法：

观察—逻辑推理

——实验（对比实验）操作1：将鸡毛和铁片同时从静止释放现象1：铁片先落地操作2：抽成真空，将牛顿管倒立现象2：铁片和羽毛同时落地无空气阻力时，轻重不同的物体下落快慢相同。

牛顿管实验伽利略要进一步通过实验研究自由落体运动的规律但是，在伽利略的时代，还没有描述运动的概念

伽利略首先建立起速度、加速度的概念猜想与假说伽利略(GalileoGalilei，1564—1642)自然界是简单的自然界的规律也是简单的。—伽利略物体下落速度是均匀变化的随时间均匀变？随位移均匀变？实验验证困难二：落体运动时间太短，无法准确测量突破：“冲淡”重力，使其加速度减小伽利略的实验设计：“冲淡重力”实验验证伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，伽利略手稿中记录的一组实验数据结果表示为：验证猜想：速度随时间均匀变化1、质量不同小球，同一斜面下落，加速度相同。2、斜面倾角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数随着θ的增大而增大。合理外推伽利略用斜面实验验证了后，怎样说明落体运动也符合这个规律？合理外推：随着倾角的增大，

（加速度）的数值增大。倾角很大，接近落体运动，当θ=90°时，就是自由落体运动！这时的数值（加速度）最大。且所有物体下落时的加速度都是一样的！

合理外推后人在用伽利略的器材重复他的实验时发现：铜球沿斜面滚下，如果斜面倾角超过5°就很难准确计时。伽利略把他的结论外推至90°是需要很大勇气的。后来，他的外推被实验证实了为什么说伽利略把他的结论外推到90度需要很大的勇气？单纯的逻辑推理和对有限事实的归纳都不会导致新的发现；科学发现中最活跃的因素是猜想、假设与直觉。因为这个原因，对于新发现的规律不能有百分之百的把握。得出结论至此，他终于成功地验证了原来的猜想，不但否定了亚里士多德的错误论断，而且得到了物体下落的规律。自由落体运动是:v0＝0的匀加速直线运动，且所有物体下落的加速度都相同。定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动条件：1.只受重力（忽略空气阻力）

2.初速度为零自由落体运动属于匀加速还是变加速运动？注意：自由落体运动是一种理想化运动

自由落体运动如何证明一个运动是匀加速运动呢？①v-t图象是直线②Δs=at²如何测量自由落体运动呢？需要测量自由落体运动速度或位移①打点计时器②频闪照片（相邻相等时间的位移差是定值）

自由落体运动的研究1、实验器材：铁架台、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。2、原理：纸带在重物的作用下自由下落，纸带受到的阻力较小，近似认为纸带做自由落体运动，根据打出的纸带点的情况，分析出重物的运动规律。

纸带夹子重物打点计时器实验：研究自由落体运动的规律3、实验步骤①把打点计时器竖直固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。②让重物靠近打点计时器，用手捏住纸带上端，启动打点计时器，松手后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点，最后要关闭电源。③仿照前面对小车运动的研究，测量重物下落的加速度。④改变重物的质量，重复上面的实验。4、数据处理

：利用平均速度法求出瞬时速度，利用相邻位移差求出加速度。01234561.30cm2.10cm3.17cm4.51cm6.12cm△x1=0.80cm△x2=1.07cm△x3=1.34cm△x4

=

1.61cm(闪光时间间隔为1/60秒)v/(m.s-1)t/s自由落体的频闪照片△x4-△x3=△x3-

△x2=

△x2-△x1=0.27cm，可见,自由落体运动是一种匀加速直线运动。0在同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度都相同，这个加速度叫做重力加速度或自由落体加速度定义：符号：大小：方向：矢量g既然同一地点的重力加速度相同，那不同地点呢？≈9.8m/s²（通常）g或≈10m/s²（粗略）g产生原因：地球对物体的吸引垂直向下竖直向下

重力加速度你从表中发现什么规律？一些地点的重力加速度g标准值：地点纬度重力加速度广州武汉上海东京北京纽约莫斯科9.7809.7889.7949.7949.7989.8019.8039.8169.832g随纬度的增大而增大另外注意：g随物体所处高度的增大而减小0°23°06′30°33′31°12′35°43′39°56′40°40′55°45′90°/m/s²g=9.80665m/s²最小最大赤道北极

一些地方的重力加速度赤道：g=9.780m/s2北京：g=9.801m/s2北极：g=9.832m/s2随纬度升高，重力加速度增大。莫斯科：g=9.816m/s2自由落体运动是（）A.物体不受任何作用力的运动B.物体在真空中的运动C.加速度为g的竖直下落运动D.初速度为零，加速度为g的竖直下落运动D

问题与练习关于重力加速度g，下列说法正确的是（

）A.重力加速度表示自由下落的物体运动的快慢B.重力加速度表示自由下落物体速度变化的大小C.重力加速度表示自由下落物体运动速度变化的快慢D.轻、重物体的重力加速度不同

C

问题与练习物体

作用下从

开始下落的运动，叫做自由落体运动物体做自由落体运动的条件自由落体运动是初速度为零的

直线运动重力加速度大小方向重力加速度g值随纬度的增大而

，随高度的增大而

只在重力静止只受重力（忽略空气阻力）初速度为零匀加速竖直向下增大减小a.b.≈9.8m/s²（或10m/s²）g

小结—自由落体运动自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动怎么计算自由落体运动的问题呢？

自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动矢量正方向：竖直向下a=gs=h

自由落体运动的公式匀加速直线运动自由落体运动的规律

匀变速直线运动自由落体运动

速度公式

位移公式位移速度关系V0=0a=g

x=h

应用—测高度例题：为了测出井口到水面的深度，让一个小石块从井口落下，经过２s后听到石块落向水面的声音，求井口到水面的大约深度．（不考虑声音传播所用的时间）解：由得

h=19.6m一物体从离地面高H处自由下落，人从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间。我们可以采用下面的实验测出自己的反应时间。请一位同学用两个手指捏住木尺顶端，你用一只手在木尺下部做握住木尺的准备，但手的任何部位在开始时都不要碰到木尺。当看到那位同学放开手时，你立即握住木尺，根据木尺下降的高度，可以算出你的反应时间。若某次测量中木尺下降了约11cm，由此可知此次你的反应时间约为0.15s

应用—测反应时间思维拓展01234561.30cm2.10cm3.17cm4.51cm6.12cm△x1=0.80cm△x2=1.07cm△x3=1.34cm△x4

=

1.61cm(闪光时间间隔为1/60秒)v/(m.s-1)t/s自由落体的频闪照片

可见,自由落体运动是一种匀加速直线运动.0亚里士多德他是位伟大的哲学家，他的著作经过阿拉伯的途径传入西方，称为神秘的异端他的著作被翻译成了拉丁语，其中有他写过的《动物学》《形而上学》《物理学》，1225年，巴黎大学正式把他的著作列为必读书籍他的哲学比柏拉图的哲学要更合乎科学，但与文艺复兴时期的新知识相抵触，在许多年代中阻挡着科学思想的解放他认为凡是运动都需要不断的施加力量……亚里士多德(Aristotle，前384—前322)亚里士多德亚里士多德(Aristotle，前384—前322)他的全部作品有47部留存他的著作包括天文学、动物学、地理学、地质学、物理学、解剖学、生理学、伦理学、心理学、经济学、政治学、修辞学、美学。亚里士多德(Aristotle，前384—前322)亚里士多德黑格尔：他是历史上最多才、最渊博的科学天才之一，他是一个在历史上无与伦比的人……马克思、恩格斯：古希腊著名的思想家和哲学家，在西方被称为“最博学的人”，古代最伟大的思想家名言：“吾爱吾师，吾更爱真理”

伽利略他在米开朗琪罗去世前三天出生，1564年2月15日生于比萨，当时文艺复兴已基本完成青年时期的他非常信仰亚里士多德，后任教于比萨和帕多瓦大学，他的墓志铭上写着“他失明了，因为自然界已经没有剩下什么他没有看过的东西了”他首先发明了温度计，他还发明了望远镜来观测天空，支持日心说；他相信自然界的规律是简单的，在落体运动中有着深刻的研究1633年，他被罗马宗教判刑入狱，1638年，出版了《两种新科学的对话》

伽利略(GalileoGalilei，1564—1642)伽利略是怎样论证亚里士多德的观点是错误的？著名的比萨斜塔实验世界著名的比萨斜塔实验证明物体下落快慢与轻重无关研究方法：

观察—逻辑推理

——实验（对比实验）爱因斯坦提出一个问题往往比解决一个问题更重要伽利略比前人更伟大，就在于他采用了以实验检验猜想和假设的科学方法

猜想与假说伽利略(GalileoGalilei，1564—1642)自然界是简单的自然界的规律也是简单的。—伽利略物体下落速度是均匀变化的随时间均匀变？随位移均匀变？若位移随时间均匀变很复杂的结论与伽利略“落体运动的规律是简单的”的初衷是相悖的速度随时间均匀变用实验来检验此猜想是否是真实的伽利略在实验过程中遇到了怎样的困难，他又是怎样克服的？实验验证困难一：瞬时速度无法直接测量突破：间接验证若v0＝0，且必有实验验证困难二：落体运动时间太短，无法准确测量突破：“冲淡”重力，使其加速度减小伽利略的实验设计：“冲淡重力”伽利略一些贵族助手利用自己的脉搏测时间实验验证怀疑者在翻阅亚里士多德的书籍实验验证伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，伽利略手稿中记录的一组实验数据结果表示为：验证猜想：速度随时间均匀变化质量不同小球，同一斜面下落，加速度相同斜面倾角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数随着θ的增大而增大

合理外推伽利略用斜面实验验证了后，怎样说明落体运动也符合这个规律？合理外推：随着倾角的增大，

（加速度）的数值增大。倾角很大，接近落体运动，当θ=90°时，就是自由落体运动！这时的数值（加速度）最大。且所有物体下落时的加速度都是一样的！

合理外推后人在用伽利略的器材重复他的实验时发现：铜球沿斜面滚下，如果斜面倾角超过5°就很难准确计时。伽利略把他的结论外推至90°是需要很大勇气的。后来，他的外推被实验证实了为什么说伽利略把他的结论外推到900需要很大的勇气？单纯的逻辑推理和对有限事实的归纳都不会导致新的发现；科学发现中最活跃的因素是猜想、假设与直觉。因为这个原因，对于新发现的规律不能有百分之百的把握。得出结论至此，他终于成功地验证了原来的猜想，不但否定了亚里士多德的错误论断，而且得到了物体下落的规律。自由落体运动是:v0＝0的匀加速直线运动，且所有物体下落的加速度都相同。修正和推广伽利略在《两种新科学的对话》中提到：“重球与轻球在落地时相差两指的宽度”如何理解这“两指宽”？推广：如果完全排除空气阻力，那么，所有物体下落都将一样快。伽利略的科学方法科学研究过程的基本要素观察现象提出假设运用逻辑得出推论实验验证修正推广落体运动?v∝tx∝t

小球在斜面上运动实验外推至落体运动

现在我们不必用斜面来“冲淡重力”，可以对落体运动精确地“计时”、“定位”，直接研究落体运动的性质。现代研究落体运动的方法：用打点计时器用频闪照片用光电计时器（测速计等）超越伽利略伽利略在物理学中的地位伽利略的发现以及