2.5《自由落体运动》课件(新人教版必修1)(实用01) [修复的]

1、第二章匀变速直线运动的研究第二章匀变速直线运动的研究2 2. .5 5 自由落体运动自由落体运动新课标人教版高中物理新课标人教版高中物理必修一必修一 生活生活中，物体下落的运动是一种常见的中，物体下落的运动是一种常见的运运动动。物体下落有快有慢，你知道是为什么吗？物体下落有快有慢，你知道是为什么吗？雨滴的下落雨滴的下落苹果的下落苹果的下落伞兵的下落伞兵的下落新课引入新课引入重量大的粉笔和轻薄纸片谁下落得快重量大的粉笔和轻薄纸片谁下落得快? ? 重量大的粉笔，下落的快重量大的粉笔，下落的快半张纸团成的纸团与一张纸呢？半张纸团成的纸团与一张纸呢？ 质量小的纸团，下落的快质量小的纸团，下落的快探究探

2、究1 1：什么因素影响物体下落的快慢呢？：什么因素影响物体下落的快慢呢？实验探究实验探究实验一实验一实验二实验二 结论结论: :在没有空气阻力的情况下，物体下落在没有空气阻力的情况下，物体下落的快慢相同。的快慢相同。实验探究实验探究 探究探究2 2：牛顿管实验：牛顿管实验：无：无空气影响时，物体空气影响时，物体下落的下落的快慢快慢有什么特点有什么特点？1 1、定义、定义：物体物体只只在重力作用在重力作用下下从从静止静止开始开始下下落的运动。落的运动。一、一、自由落体运动自由落体运动注意：注意：如果空气阻力的作用比较小，可以忽略如果空气阻力的作用比较小，可以忽略，物体的物体的下下落也落也可以近似

3、看作自由落体运动可以近似看作自由落体运动。思考：自由落体运动一种怎样思考：自由落体运动一种怎样的的运动？运动？2 2、特点：、特点：只受重力只受重力 初速度为初速度为v0=0 运动轨迹为直线运动轨迹为直线探究探究3 3：用打点计时器研究自由落体运动：用打点计时器研究自由落体运动实验装置实验装置打点计时器打点计时器纸带纸带夹子夹子重物重物v1v3v4v5v6v2实验探究实验探究A(0cm)B(0.8cm)C(3.2cm)D(7.1cm)E(12.5cm)F(19.6cm)G(28.3cm)位置位置ABCDEFG时间时间t/s00.040.08 0.12 0.16 0.20 0.24速度速度v/（

4、m/s）/0.400.79 1.16 1.56 1.98/数据处理数据处理vt数据处理：列表描点数据处理：列表描点0 4 8 12 16 20 240.40.81.21.62.02.4t/102sv/(m.s-1)BCDEF描点作图描点作图 思考：通过图象，我们得到自由落体运动思考：通过图象，我们得到自由落体运动具有怎样的运动规律？具有怎样的运动规律？2 2、自由落体运动自由落体运动基本基本公式公式匀变速直线运动匀变速直线运动自由落体运动自由落体运动二二、自由落体运动自由落体运动规律规律2021attvx axvv2202 atvv 01 1、运动性质：自由落体运动、运动性质：自由落体运动是初

5、速度为是初速度为0 0，加，加速度为速度为g g的的匀加速直线运动匀加速直线运动v0=0,a=g,x=h3 3、自、自由落体运动由落体运动加速度（重力加速度加速度（重力加速度g g）二二、自由落体运动自由落体运动规律规律大小大小： g=9.8m/s2，粗略计算时，粗略计算时g=10m/s2注意注意：没有特别说明，都按：没有特别说明，都按g =9.8m/s2进行计算进行计算方向：方向：竖直向下竖直向下观察下表，你从表格中发现了什么规律？你能解释观察下表，你从表格中发现了什么规律？你能解释这个规律吗？这个规律吗？地球上不同地方重力加速度的值大小不一样，一地球上不同地方重力加速度的值大小不一样，一般

6、随着纬度的般随着纬度的增大而增大而增大，赤道处重力加速度增大，赤道处重力加速度g g值值较小，两极较小，两极g g值值较大。较大。例1、为了测出井口到水面的距离，让一个小石块从井口自由下落，经过2.5s后听到石块击水的声音，估算井口到水面的距离。221gth 解：以竖直向下为正方向，设井口到水面的距离为解：以竖直向下为正方向，设井口到水面的距离为h。mssm6 .30)5 . 2(/8 . 92122考虑到声音在空气中传播需用一定的时间，估算结果偏大还是偏小？考虑到声音在空气中传播需用一定的时间，估算结果偏大还是偏小？例2、屋檐上每隔相同的时间间隔滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴正好达到

7、地面，而第3滴与第2滴分别位于高为1m的窗户的上、下沿，如图所示。求：（1）此屋檐离地面多高？（2）滴水的时间间隔是多少？（g取10 ）ssghtgth8 . 0102 . 322,212得由解：可以解：可以将这五滴水的运动等效地视为一滴水下落将这五滴水的运动等效地视为一滴水下落，并将这一滴水的运动全过程分成并将这一滴水的运动全过程分成4个相等的时间间隔，个相等的时间间隔，如图中相邻的两滴水间的距离分别对应着各个相等时如图中相邻的两滴水间的距离分别对应着各个相等时间间隔内的位移，它们满足比例关系：间间隔内的位移，它们满足比例关系：1：3：5：7.设设相邻的水滴之间的距离自上而下依次为相邻的水滴

8、之间的距离自上而下依次为x ,3x ,5x ,7x ,则窗户高为则窗户高为5x ，依题意有，依题意有5x=1,则则x=0.2 m.54321屋檐高度屋檐高度 h=x+3x+5x+7x=16x=3.2 m所以，滴水的时间间隔所以，滴水的时间间隔t=t/4=0.2s2/m s竖直上抛运动定义：物体以一定的初速度竖直向上抛出的运定义：物体以一定的初速度竖直向上抛出的运动叫竖直上抛运动动叫竖直上抛运动特征：特征：（1）具有竖直向上的初速度；（）具有竖直向上的初速度；（2）忽）忽略空气阻力后，物体只受重力作用，加速度恒略空气阻力后，物体只受重力作用，加速度恒为重力加速度为重力加速度g。且上升阶段为。且上

9、升阶段为匀减速直线运动匀减速直线运动，下落阶段为，下落阶段为自由落体运动自由落体运动。竖直上抛运动的规律：竖直上抛运动的竖直上抛运动的规律：竖直上抛运动的上升过程与下落过程具有上升过程与下落过程具有对称性对称性。有关竖直上抛运动的计算202mHvg 能上升的最大高度：能上升的最大高度：上升到最大高度所需时间：上升到最大高度所需时间：下落过程是上升过程的下落过程是上升过程的逆过程逆过程。质点在通过同一位置时，上升速度与下落速度质点在通过同一位置时，上升速度与下落速度大小相等，方大小相等，方 向相反。向相反。物体在通过同一高度过程中，上升时间与下落时间物体在通过同一高度过程中，上升时间与下落时间相

10、等相等。0tvg例3、某人站在高楼的平台边缘，以20m/s的速度竖直向上抛出一石子，求抛出后石子经过离抛出点15m处所需的时间（不计阻力，g=10m/s2）代入得：，将时间公式由位移mhgttvh152120215205tt解：以竖直向上为正方向，考虑到位移、速度、加速度都是矢量。解：以竖直向上为正方向，考虑到位移、速度、加速度都是矢量。尤其注意到位移可以是尤其注意到位移可以是15m，也可能是，也可能是-15m。解得：t1=1s ,t2=3s，这是上升和下降两次经过15m处所需要的时间。再将h=-15m代入，得215205tt，无意义。处所需的时间，通过抛出点以下是石子显然解得0415),(7

11、2),(72343tmtstst综上，石子经过离抛出点15m处所需的时间可能是1s，3s, s721 1、定义：物体只在重力作用下从静止开始下落、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。的运动，叫做自由落体运动。一、自由落体运动一、自由落体运动2 2、条件：初速度为零、条件：初速度为零 只受重力的作用只受重力的作用直线运动特征加速?匀匀加速?运动轨迹运动轨迹探究：自由落体运动的运动性质 频闪时间间隔为频闪时间间隔为1/60 s1/60 s 0 2 3 4 5 6ABCDx1x2x3x1=0.80cmx2=1.07cm x3=1.34cmx =x2-x1=1.07cm-0

12、.80cmx3-x2=1.34cm-1.07cm=0.27cm 在匀变速直线运动中，各个连续相等的时间里的位移之差是个恒量1(3)性质性质：自由落体运动是初速度为零的匀加自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。速直线运动。（4）自由落体加速度）自由落体加速度在同一地点，一切物体的自由落体运动加速度都相同。在同一地点，一切物体的自由落体运动加速度都相同。这个加速度就叫做这个加速度就叫做自由落体加速度自由落体加速度，也叫，也叫重力加速度重力加速度，通常用通常用g来表示。来表示。重力加速度重力加速度g(自由落体加速度自由落体加速度)a方向总是方向总是竖直向下竖直向下的。的。b大小：大小：g=9.8

13、m/s2 ，粗略计算可用，粗略计算可用g=10m/s2cg随纬度的增加而增大随纬度的增加而增大 （赤道（赤道g最小，两极最小，两极g最大最大) g随高度的增加而减小。随高度的增加而减小。 测定重力加速度测定重力加速度g的方法：的方法：(5)自由落体运动的规律自由落体运动的规律(6)自由落体运动的应用测反应测反应时间时间212hgt2htg人从发现情况到做人从发现情况到做出反应所需的时间叫反应时间出反应所需的时间叫反应时间 1 1、射击时，火药在枪筒中燃烧。燃气膨胀，、射击时，火药在枪筒中燃烧。燃气膨胀，推动弹头加速运动。如果把子弹在枪筒中的运动推动弹头加速运动。如果把子弹在枪筒中的运动看做匀加

14、速直线运动，已知子弹的加速度是看做匀加速直线运动，已知子弹的加速度是a，枪，枪筒长筒长x, ,求子弹射出枪口时的速度。求子弹射出枪口时的速度。221atx atv 思路分析思路分析t课前练习课前练习2021attvx atvv 0avvt0 200021 avvaavvvxaxvv2202 一、推导匀变速直线运动的速度与位移的关系式一、推导匀变速直线运动的速度与位移的关系式 1 1、射击时，火药在枪筒中燃烧。燃气膨胀，、射击时，火药在枪筒中燃烧。燃气膨胀，推动弹头加速运动。如果把子弹在枪筒中的运动推动弹头加速运动。如果把子弹在枪筒中的运动看做匀加速直线运动，已知子弹的加速度是看做匀加速直线运动

15、，已知子弹的加速度是a，枪，枪筒长筒长x, ,求子弹射出枪口时的速度。求子弹射出枪口时的速度。课前练习课前练习axvv2202 202vaxv 2021attvx atvv 0axvv2202 二、匀变速直线运动的三个基本公式二、匀变速直线运动的三个基本公式 速度公式速度公式 ：位移公式位移公式 ：速度位移公式速度位移公式 ： 提问提问: :三个基本公式包含多少个物理量三个基本公式包含多少个物理量? ?若要求出其若要求出其中一个物理量，则必须知道几个物理量？中一个物理量，则必须知道几个物理量？知三求二知三求二txavv，0解解 例题例题1：某飞机着陆时的速度是某飞机着陆时的速度是216km/h

16、，随，随后匀减速滑行，加速度的大小是后匀减速滑行，加速度的大小是2m/s2，机场的跑，机场的跑道至少要多长才能使飞机安全地停下来？道至少要多长才能使飞机安全地停下来？注意加速度的方向注意加速度的方向与初速度方向相反与初速度方向相反末速度为末速度为0一般选初速度方一般选初速度方向为正方向向为正方向得得由由axvv2202 msmsmavvx900/22/6002222202 xo典例精析典例精析 例题例题2：在平直公路上，一汽车的速度为在平直公路上，一汽车的速度为15m/s，从某时刻开始刹车，在阻力作用下，汽车以，从某时刻开始刹车，在阻力作用下，汽车以2m/s2的加速度运动，问刹车后的加速度运动

17、，问刹车后10s末车离开始刹车末车离开始刹车点多远点多远? ?mattvx5010)2(21101521220刹车后多刹车后多长时间停长时间停下？下？000 1527.5ttvvatvvtsats20212115 7.5( 2) 7.5256.25xv tatm 对吗对吗? ?错解错解典例精析典例精析分析：分析： 末速度为零的匀减速直线运动可以看做是初速末速度为零的匀减速直线运动可以看做是初速度为零的匀加速直线运动的逆过程度为零的匀加速直线运动的逆过程-逆向思维法逆向思维法 这样按初速为零的匀加速直线运动来处理将更这样按初速为零的匀加速直线运动来处理将更为简捷。为简捷。 1、火车刹车后火车刹车

18、后5s停下来，设火车匀减速运动停下来，设火车匀减速运动的最后的最后1s内的位移是内的位移是2m，求刹车过程中的位移，求刹车过程中的位移? ?方法探究方法探究2222112121atxatx 联立解得联立解得x2=50m三、匀变速直线运动的二个重要推论三、匀变速直线运动的二个重要推论 推论推论 1、平均速度：平均速度：做匀变速直线运动的物体，某做匀变速直线运动的物体，某一段时间一段时间t内的平均速度等于这段时间内中间时刻内的平均速度等于这段时间内中间时刻的瞬时速度，还等于这段时间初末速度矢量平均值的瞬时速度，还等于这段时间初末速度矢量平均值推论推论 2、逐差相等：逐差相等：在任意两个连续相等的时间在任意两个连续相等的时间间隔间隔t内，位移之差是一个常量，即内，位移之差是一个常量，即: :212312.atxxxxxxxnn 202vvvvt 1、一个滑雪的人，从一个滑雪的人，从85m长的山坡上匀变速长的山坡上匀变速滑下，初速度是滑下，初速度是1.8m/s，末速度是，末速度是5.0m/s，他通过，他通过这段山坡需要多长时间？这段山坡需要多长时间？ssvvxttvvx250 . 58 . 18522)(21