自由落体运动课件高二上学期物理人教版

第二章匀变速直线运动的研究第四节自由落体运动飘落的树叶滴下的雨水树上掉落的果实从高处到低处的下落运动物理学把这样的运动形态叫做“落体运动”落体运动物体下落的运动是一种常见的运动。课堂引入物体下落的运动是司空见惯的，轻重不同的物体哪个下落的快呢？轻重物体同时落地重物体先落地亚里士多德（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。他的这一论断符合人们的常识，以至于其后两千年的时间，大家都奉为经典。一、古人的观点伽利略v12＞8v1=8v2=44<v12<8结论与假设出现了矛盾！一、古人的观点伽利略通过逻辑推理指出了亚里士多德的错误，最后通过实验证明重物与轻物下落得同样快。重物被轻物拖累重物轻物绑一起1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的实验，从此推翻了亚里士多德“物体下落速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了2000年之久的错误结论。伽利略对自由落体运动的研究伽利略实验一:一张纸片、一个硬币，从同一高度下落实验二:两张一样的纸，一张卷成团，从同一高度下落实验三:两张纸叠在一起，第三张卷成团，从同一高度下落轻物和重物都有可能下落得快，那么到底是什么因素造成了这种结果呢？如果没有这个因素的影响，轻重不同的物体谁会下落得更快呢？二、实验探究二、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抽出所有空气羽毛下落的很慢相同速度接近实验结论：在完全没有空气阻力的情况下，轻重物体下落的一样快。二、实验探究二、实验探究真空管中物体的下落月球上物体的下落通过上面的实验可以看出：物体下落的快慢与质量无关，下落得快慢不同是由空气阻力造成的。G铅球f铅球G羽毛f羽毛无空气阻力下，只受重力的运动是否隐藏着某种普遍性的规律？问题与思考验证小实验：几乎抽成真空的钱毛管中，金属片和羽毛同时落地。忽略阻力作用，落体运动快慢相同1.定义:物体在只受重力作用下，从静止开始下落的运动。(1)v0=0(2)只受重力作用2.特点:当空气阻力与重力相比很小，可忽略不计，物体下落也可看作自由落体运动。(3)轨迹为直线三、自由落体运动它的加速度在下落过程中是否变化呢？我们可以通过什么方法测量它的加速度大小呢？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？三、自由落体运动打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台、几个质量不同的重物、夹子、交流电源、毫米刻度尺.四、研究自由落体运动的规律1.实验器材重物拖着纸带竖直下落时，如果阻力比重物的重力小得多，可近似认为重物仅在重力作用下运动。2.实验原理（1）将计时器竖直固定在铁架台上（2）竖直提起纸带，使重物靠近计时器下端（3）先打开打点计时器，再松开纸带（4）关闭电源，取下纸带（5）更换重物，重复几次上面的实验，选取一条点迹清晰的纸带处理3.实验步骤四、研究自由落体运动的规律（1）用刻度尺测量打点计时器打出的纸带上的点之间的距离.（2）用各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即，做v-t图像，图像为一条倾斜的直线。(3)根据v－t图像的斜率求加速度，即加速度等于9.81m/s2，或根据Δx=xN－xN-1＝aT2，求得Δx近似一个常量，解得加速度等于9.81m/s2。4.数据处理四、研究自由落体运动的规律四、研究自由落体运动的规律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。5.实验结论四、研究自由落体运动的规律h/m也叫自由落体加速度方向：竖直向下在一般的计算中g=9.8m/s2，粗略计算取10m/s2;题目中有字母出现时，g不用具体数据代入。研究表明：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫做重力加速度。通常用g表示。五、自由落体运动加速度地点纬度重力加速度赤道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莫斯科55°45'9.816北极90°9.832你能从表中发现什么规律吗？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高五、自由落体运动加速度用手机测自由落体加速度五、自由落体运动加速度频闪照相法测自由落体加速度速度几乎是均匀增加

∆v0.3270.32550.3270.327时间间隔1/30s五、自由落体运动加速度五、自由落体运动加速度a→gx→h自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以，匀变速直线运动公式也适用于自由落体运动。v0=0六、自由落体运动的公式是否可以用一把刻度尺测一下你的反应时间，测完后大家可以比较一下谁反应快？学以致用1：测反应时间提示：捏尺的手指应位于尺下部的0刻度位置,且手的任何部位不要碰到直尺.已知每块砖的平均厚度为6cm，石子起落点距地面的高度约为2.5m。怎样估算这架照相机的曝光时间？ht学以致用2：测相机曝光时间石子下落径迹月球上物体下落的实验：1971年美国宇航员大卫·斯科特在月球上让一把锤子和一根羽毛同时下落，观察到它们同时落到月球表面。历史资料伽利略对自由落体运动的研究科学漫步课堂小结自由落体运动条件只受重力作用从静止开始特征初速度为零竖直下落匀加速运动自由落体公式实质:初速度为零匀加速直线运动自由落体加速度大小：9.8m/s2方向：竖直向下【典例1】（多选）如图所示，一个苹果和一片树叶同时从同一高度下落，以下说法中正确的是（）A．树叶和苹果下落得一样快，因为二者都做自由落体运动B．树叶下落得慢，因为树叶受到的空气阻力的影响比苹果的更大些C．苹果的运动可以近似地视为自由落体运动D．树叶和苹果落地时的速度大小一定相等典例分析【正确答案】BC【典例2】下列图像中，表示物体做自由落体运动的是（）A． B．C． D．典例分析【正确答案】B【典例3】（2022·山东·乳山市银滩高级中学高一）(多选)一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验，让一个质量为1kg的小球从一定的高度自由下落，测得在第5s内的位移是18m，则（）A．小球在2s末的速度是8m/sB．小球在第5s内的平均速度是3.6m/sC．该星球上的重力加速度为5m/s2D．小球在5s内的位移是50m典例分析【正确答案】AD【典例4】(多选)如图所示是用闪光周期为Δt的相机拍摄的一张真空中羽毛与苹果自由下落的局部频闪照片。关于提供的信息及相关数据处理，下列说法中正确的是（）A．一定满足关系x1∶x2∶x3=1∶3∶5B．一段时间后苹果会在羽毛下方C．苹果下落的加速度大小为D．羽毛下落到C点的速度大小为典例分析【正确答案】CD【典例5】(多选)一根轻质细线将2个薄铁垫片A、B连接起来，一同学用手固定B，此时A、B间距为3L，A距地面为L，如图所示。由静止释放A、B，不计空气阻力，且A、B落地后均不再弹起。从开始释放到A落地历时t1，A落地前的瞬时速率为v1，从A落地到B落在A上历时t2，B落在A上前的瞬时速率为v2，则（）A．t1>t2 B．t1=t2C．v1∶v2=1∶2 D．v1∶v2=1∶3典例分析【正确答案】BC【典例6】细雨霏霏，在一个楼房的屋檐边缘，每隔一定时间有一水滴落下。若某一水滴共用时1.2s落到地面时，恰好有另一水滴离开屋檐开始下落，并且空中还有另外两滴水滴正在下落，求：（1）此屋檐离地的高度；（2）某一水滴落地的瞬间，空中的两滴水滴分别距离地面的高度。典例分析典例分析第二章匀变速直线运动的研究专题三竖直上抛运动运动视频欣赏问题与思考如果忽略空气阻力，我们可以把运动员从最高点竖直下落的过程看成自由落体运动。那么，运动员竖直向上的过程又是什么样的运动呢？1.定义：将物体以一定的初速度竖直向上抛出，物体只在重力作用下的运动叫做竖直上抛运动。2.产生条件：①具有竖直向上的初速度；②只受重力作用。3.运动的性质：初速度v0>0,加速度a=-g的匀减速直线运动。(一般规定:竖直向上为正方向)一、竖直上抛运动a→-gx→h竖直上抛运动是加速度大小为g的匀变速直线运动，所以，匀变速直线运动公式同样也适用于竖直上抛运动。v0=0二、竖直上抛运动的公式1.上升到最高点的时间：2.上升到最大高度：3.上升与下降对称：时间对称性：速度对称性：AAVAVA三、竖直上抛运动的特点t上=t下，且从抛出点到A与从A到抛出点时间相同上升与下降阶段经过相同位置A速度大小相等，方向相反最高点：v=0，a=g整个竖直上抛运动可分为上升和下降两个阶段，但其本质是初速度为v0

加速度a=-g的匀变速直线运动，处理时常采用以下两种方法：1.分段法：2.整体法：对全程列式，通常取向上为正（1）落地点在抛出点上方(正位移)（2）落地点在抛出点下方(负位移)四、竖直上抛运动的处理方法上升阶段:末速度为零的匀减速直线运动下降阶段:自由落体运动v0v=0vtvtv01.取向上为正方向即v0>0，a=-g交点表示物体运动到最高点2.取向下为正方向即v0<0，a=g五、竖直上抛运动的图像时间对称速度对称tvv0-v0t/2课堂小结公式+规律竖直上抛将物体以一定的初速度竖直向上抛出，物体只在重力作用下的运动叫做竖直上抛运动。v0v=0vtvtv0运动的性质：初速度v0>0,加速度a=-g的匀减速直线运动。处理方法tvv0-v0t/2分段法+整体法【典例1】一个物体从高度h处自由下落,测得物体落地前最后1秒内下落了25米,求：物体下落的高度h.(g取10m/s2)解法一：画出运动示意图，设落地总时间为t,则依题意，h25m1s（t-1）stsOAB由自由落体运动规律得O到Bh=1/2×gt2(1)O到Ah-25=1/2×g(t-1)2(2)解得t=3s,h=45m典例分析解法二：A→B由竖直下抛运动规律hAB=vA×1+1/2×g×12=25m得vA=20m/sO到A由自由落体运动规律得h-25=vA2/2g=20m得h=45m【典例1】一个物体从高度h处自由下落,测得物体落地前最后1秒内下落了25米,求：物体下落的高度h.(g取10m/s2)h25m1s（t-1）stsOAB典例分析解法三：O→A自由落体运动vA=g（t–1）O→B自由落体运动vB=gtA→B竖直下抛运动vB2-vA2=2g×25g2t2-g2（t–1）2=2g×25解得t=3s,h=45mh25m1s（t-1）stsOAB【典例1】一个物体从高度h处自由下落,测得物体落地前最后1秒内下落了25米,求：物体下落的高度h.(g取10m/s2)典例分析解法四：A→B平均速度为（vA+vB）/2=25mA→B竖直下抛运动vB-vA=g×1得vB=30m/sO→B自由落体运动得h=vB2/2g=45m【典例1】一个物体从高度h处自由下落,测得物体落地前最后1秒内下落了25米,求：物体下落的高度h.(g取10m/s2)典例分析h25m1s（t-1）stsOAB解法五：自由落体运动第一秒下落的位移为hⅠ=1/2g×1=5m由自由落体运动的比例关系hⅠ﹕hⅡ﹕hⅢ﹕…=1﹕3﹕5﹕…=5﹕15﹕25﹕…得t=3s故h=5+15+25=45m【典例1】一个物体从高度h处自由下落,测得物体落地前最后1秒内下落了25米,求：物体下落的高度h.(g取10m/s2)典例分析h25m1s（t-1）stsOAB解法六：由自由落体运动的速度图线，0t/sv/ms-1t-1tdabc梯形面积等于最后1s内的位移，ab=g(t-1)cd=gtbc=1s25=1/2×[gt+g(t-1)]×1解得t=3sh=1/2×gt2=45m【典例1】一个物体从高度h处自由下落,测得物体落地前最后1秒内下落了25米,求：物体下落的高度h.(g取10m/s2)典例分析【典例2】气球下挂一重物，以v0=10m/s匀速上升，当到达离地高h=175m处时，悬挂重物的绳子突然断裂（空气阻力不计，取g=10m/s2），求：（1）重物经多少时间落到地面？（2）重物落地的速度多大？典例分析【答案】（1）t=7s（2）60m/s

典例分析

典例分析【典例3】屋檐每隔一段时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于高1m的窗子的上、下沿，如图所示：（1）此屋檐离地面多高？（2）滴水的时间间隔是多少？分析：如果将这5滴水的运动等效为一滴水的自由落体，并且将这一滴水运动的全过程分成时间相等的4段，设时间间隔为T，则这一滴水在0时刻，Ts末、2Ts末、3Ts末、4Ts末所处的位置，分别对应图示第5滴水、第4滴水、第3滴水、第2滴水、第1滴水所处的位置，据此可用多种