人教版(2023)必修第一册物理高中 2.4 自由落体运动(共30张PPT)

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人教版(2023)必修第一册物理高中

2.4自由落体运动

生活中常见的落体运动

重的物体下落快，轻的物体下落慢

亚里士多德

什么因素能够影响物体下落的快慢？

重量？

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

逻辑推理

矛盾！

前提：重的物体下落得快

伽利略

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

伽利略对自由落体运动的研究

科学漫步

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

演示1：

纸片和粉笔从同一高度静止下落

现象：

不同的形状受到的空气阻力不同，对下落的快慢影响较大。

演示2：

纸团和粉笔从同一高度静止下落

现象：

纸团和粉笔几乎同时落地。

分析：

纸片下落的慢。

实验探究

物体下落的快慢跟哪些因素有关呢？

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

实验探究

分析：

物体下落的快慢跟哪些因素有关呢？

自由下落的快慢跟重量无关，与空气阻力有关

验证：

让轻重不同的物体在真空中同时下落

牛顿管实验

结论：物体下落快慢与物体的轻重无关。（忽略空气阻力）

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

实验探究

分析：

物体下落的快慢跟哪些因素有关呢？

自由下落的快慢跟重量无关，与空气阻力有关

验证：

让轻重不同的物体在真空中同时下落

牛顿管实验

结论：没有空气阻力，轻、重物体下落得一样快

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

1.自由落体运动的定义：

物体只在重力作用下从静止开始下落的运动

2.做自由落体运动的条件:

（1）只受重力（2）初速度为零

判断下列物体是否在做自由落体运动

⑴向地面用力掷一小石块；

⑵棉花团落地；

⑶蹦极

自由落体运动在实际生活中真实存在吗？

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

☆梳理深化

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）初速度为0（2）只受重力作用(受力的唯一性）

自由落体运动的定义及条件

一、自由落体运动

c

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

☆巩固提升

例题1：以下关于自由落体运动的说法正确的是（）

A.物体从静止开始下落的运动叫做自由落体运动

B.物体在只有重力作用下的运动叫做自由落体运动

C.自由落体运动是初速度为零，仅受重力作用的落体运动

D.在有空气的空间里，如果空气阻力的作用较小，可能忽略不计时，物体的下落运动就可以看做是自由落体运动

一、自由落体运动

C

c

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

练习1、由于风的吹动作用，从树上同一高度处，一个果实和一片黄叶同时从静止开始下落到地面上，下列说法正确的是（）

A.果实和树叶的运动都不能看成是自由落体运动

B.果实可以看成是自由落体运动，而树叶不能看成是自由落体运动

C.假如地球上没有空气，则果实和树叶会同时落地

D.在月球表面无初速度放开果实和树叶，果实的运动能看成是自由落体运动，而树叶的运动不能看成是自由落体运动

BC

一、自由落体运动

c

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

☆交流讨论

（1）如何测量自由落体运动的加速度？有哪些实验步骤？

（2）自由落体加速度有什么特点？

二、自由落体加速度

研究自由落体运动规律

c

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

☆梳理深化

【实验原理】

【实验装置】

重物拖着纸带竖直下落时,如果纸带阻力和空气阻力比重物的重力小得多,可近似认为重物做自由落体运动.

把打点计时器竖直固定在铁架台上,使两个纸带限位孔上下对齐,如图所示.

二、自由落体加速度

c

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

【实验步骤】

①把打点计时器竖直固定在铁架台上,连接好电源.

②把纸带穿过两个纸带限位孔,下端用铁夹连到重物上,让重物靠近打点计时器.

③用手捏住纸带上端,把纸带拉成竖直状态,打开打点计时器电源,松开手让重物和纸带自由下落.

④重复几次,选取一条点迹清晰的纸带分析计算.

二、自由落体加速度

c

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

重力加速度

大小：g=9.8m/s2，粗略计算时g值可取10m/s2

注意：没有特别说明，都按g=9.8m/s2进行计算

方向：竖直向下

图对比结论：（1）地球上不同地方重力加速度的值大小不一样；

（2）一般随着纬度的增大而增大，

赤道处重力加速度g值较小，两极g值较大。

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

自由落体运动的规律及其应用

问1.通过前面的研究，请你说说自由落体的运动是怎样的运动？

问2.根据运动性质，你能推导出自由落体的运动学公式吗？

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

自由落体运动基本公式

匀变速直线运动

V=0a=g

x=h

自由落体运动

0

g

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

测反应时间

教师捏住直尺的刻度值最大处，将直尺提起，学生将右手的拇指和食指分开，并将两手指放在直尺零刻度的位置两边。当教师将手松开时，学生立即合拢捏住直尺。

要领

问3.根据情境，你是否可以利用反应尺定量地测量同桌的反应时间

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

阅读课本P48科学漫步

问4：伽利略在研究运动的过程中，创造了一套科学方法，给出了科学研究过程的基本要素，这些要素包含以下几点，如下框图所示

其中与方框4相对应的是

A．提出猜想B．数学推理

C．实验检验D．合理外推

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

(3)他每两个点取一个计数点，相邻两个计数点间的时间间隔为0.04s，测得AB＝11.63cm，BC＝13.17cm。则打B点时重物的瞬时速度为________m/s，测得的自由落体加速度g＝________m/s2，造成实验误差的主要原因是__________________________(计算结果均保留3位有效数字)。

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

三、自由落体的规律

匀变速直线运动的一切推论公式，如平均速度公式、逐差相等公式、初速度为零的匀变速直线运动的比例式，都适用于自由落体运动。

(1)速度与时间的关系式：v＝.

(2)位移与时间的关系式：x＝.

(3)速度与位移的关系式：v2＝.

0

g

自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，把v0＝和a＝代入匀变速直线运动的公式可得

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

【例】一物体自由落体运动，落地时速度是30m/s(g取10m/s2)。问：

(1)它从开始下落到地面所需时间；

(2)它开始下落时离地面的高度；

(3)它在最后1s内下落的高度。

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

【训练2】(2023·湖北孝昌县第一高级中学高一期中)a、b两个小球重力之比为1∶2，从高度之比为9∶1处它们各自做自由落体运动，则()

A．落地时速度之比3∶2B．下落过程重力加速度之比1∶2

C．下落过程中平均速度之比9∶1D．下落时间之比3∶1

D

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

课堂小结

自由落体运动

运动性质：初速度为零的匀加速直线运动。

自由落体加速度：g=9.8m/s2或g=10m/s2

定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。

规律

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

1．(自由落体运动的理解)下列关于自由落体运动的说法正确的是()

A．自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动

B．从竖直上升的热气球吊篮中掉下的物体的运动是自由落体运动

C．在空气中下落的雪花的运动是自由落体运动

D．只在重力作用下的运动必定是自由落体运动

A

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

2．(自由落体加速度的理解)(多选)下列关于重力加速度的说法正确的是()

A．重力加速度g是标量，只有大小，没有方向

B．在地球上的不同地方，g的大小一般是不同的，但差别不大

C．在地球上同一地点，轻石块与重石块做自由落体运动的加速度是相同的

D．纬度越低的地方，重力加速度g值越小

解析重力加速度是矢量，方向总是竖直向下。地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度都是相同的，地球上不同地方g的大小一般是不同的，但差别不大，纬度越低的地方，g值越小，故选项B、C、D正确。

答案BCD

BCD

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

3．(研究自由落体运动的规律)某物理实验小组利用如图所示装置通过自由落体运动测定重力加速度。已知当地重力加速度g为9.80m/s2，打点计时器频率为50Hz。按实验要求安装好装置，启动计时器，打点稳定后，把小球由静止释放。在纸带上打下一系列的点迹。通过多次实验，得到多条打下点迹的纸带。

(1)纸带的选择：应选择最初两点之间的距离约为__________mm(结果保留1位有效数字)；

解析(1)根据自由落体位移与时间关系式可知在t＝0.02s内的位移约为2mm，则纸带应选择最初两点之间的距离约为2mm的纸带，这样的纸带打第一个点时的速度为零。

(2)为达到较好的实验效果，小球应该选择________；

A．小木球B．小塑料球C．小铝球D．小铁球

解析(2)为保证小球做自由落体运动，需要小球的重力远大于所受阻力，所以选择密度大的小铁球D。

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之

(