自由落体运动+高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

课堂引入

从高处到低处的下落运动叫作“落体运动”。第二章匀变速直线运动的研究2.4

自由落体运动

拿一颗玻璃球和一张纸巾，让玻璃球和纸巾在同样的高度落下，看看哪一个下落得快？实验观察

实验现象：玻璃球比纸巾下落得快。历史上对自由落体运动的研究亚里士多德（Aristotole)

两千多年前，古希腊学者亚里士多德，通过平常观察到的事实，例如一块石头比一片树叶下落得快些，认为物体下落的快慢与它的轻重有关。

他的这一观点符合人们的生话经验，以至于其后两千年的时间，大家都奉为经典。重的快！历史上对自由落体运动的研究v12>8v1=8v2=44<v12<8伽利略（1564-1642）如果越重的物体下落越快矛盾伽利略逻辑实验

实验一：两张一样的纸巾，从同一高度下落实验探究

思考：质量不变的纸巾前后两次实验的下落速度不同，那么到底是什么因素造成了这种结果呢？

实验二：两张一样的纸巾，其中一张揉成纸团，从同一高度下落与空气的接触面积不同。

猜测：空气阻力是影响物体下落快慢的主要因素。实验探究

牛顿管探究：无空气影响时，物体下落的快慢？

操作一：未抽出空气，请同学们观察羽毛、木片和铁片同时落下后的下落情况。

操作二：抽出大部分空气，继续观察羽毛、木片和铁片的下落情况。

操作三：抽出全部空气，观察羽毛、木片和铁片的下落情况。实验探究实验条件控制实验现象1未抽出空气2抽出大部分空气3抽出全部空气羽毛下落得很慢速度接近相同

实验结论：在完全没有空气阻力的情况下，轻重物体下落的一样快。实验探究自由落体运动

通过上面的实验可以看出：物体下落的快慢与质量无关，下落得快慢不同是空气阻力造成的。G铁片f铁片G羽毛f羽毛空气阻力对质量小的物体影响更大。自由落体运动

1.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。2.条件：（1）只受重力作用（2）初速度v0=0

思考：我们的生活中存在这样的运动吗？哪个物体在下落时能只受重力作用？理想模型：自由落体运动只有在真空中才能发生。实际生活中，当空气阻力的作用比较小的情况下，我们可以把物体的下落近似看作自由落体运动。自由落体运动

从前面的实验中我们看到，物体自由下落的速度越来越快，那么自由落体运动是什么性质的运动呢？研究自由落体运动的规律伽利略对自由落体运动的研究自然界的规律是简洁明了的。自由落体运动最简单的变速运动速度均匀变化对时间均匀相等时间,速度变化相等研究自由落体运动的规律猜想：自由落体运动

是匀变速运动实验检验研究自由落体运动的规律铜球沿斜面运动实验研究自由落体运动的规律

如果要延续伽利略的实验思路来探究自由落体运动的性质，需要解决哪个问题？

我们学过的哪个仪器可以解决计时的问题？

计时

打点计时器

思考：怎么设计实验？研究自由落体运动的规律1.实验器材钩码拖着纸带竖直下落时，如果阻力比钩码的重力小得多，可近似认为钩码在做自由落体运动。2.实验原理电火花打点计时器、钩码、纸带、复写纸、铁架台、固定夹、夹子、交流电源、毫米刻度尺。研究自由落体运动的规律3.实验步骤1．装好电火花打点计时器；2．将纸带一端穿过电火花打点计时器的限位孔，另一端通过夹子和钩码相连，同时将纸带拉至最高点；3．两人配合，先打开电源，再释放纸带；4．立刻关闭电源。研究自由落体运动的规律4.数据处理选打点计时器打下的第一个点为计时起点，用刻度尺测量出纸带上计时起点到各个计数点的距离，并填入表格。

运动时间t/st2/s2运动位移x/m0-00-10-20-30-400.040.080.120.16000.00160.00640.01440.02560.00750.02980.06770.1270研究自由落体运动的规律4.数据处理t2/s2运动位移x/m000.00160.00640.01440.02560.00750.02980.06770.1270研究自由落体运动的规律4.数据处理利用公式：

，可知，如果自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，那么运动时间t/st2/s2运动位移x/m2x/t2

0-10-20-30-40.020.040.060.080.00160.00640.01440.02560.00750.02980.06770.12709.3759.3169.4019.406研究自由落体运动的规律5.实验结论自由落体运动是初速度为零、加速度恒定(约为9.8m/s2，与物体的质量无关)的匀加速直线运动。自由落体加速度

1.定义：在同一地点，一切物体在做自由落体运动中的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度。2.符号：g

3.方向：竖直向下

4.大小：一般取9.8m/s2，粗略取10m/s2

思考：任何地方的g都是相同的吗？不同地点重力加速度地点纬度g（m/s2）赤道0°9.780广州23°06'9.788武汉30°33'9.794上海31°12'9.794东京35°43'9.798北京39°56'9.801纽约40°40'9.803北极90°9.832地球表面不同地点，g值有所不同。纬度越高，g值越大。g极地>g赤道同一地点不同高度，g值有所不同。高度越高，g值越小。g低>g高思考：观察下表，你发现了什么？自由落