自由落体运动课件

5．自由落体运动※理解自由落体运动，知道它是初速为零的匀加速直线运动※认识自由落体加速度，知道它的方向※※掌握自由落体运动的规律请一位同学与你合作，让他用两个手指捏住长尺上端，你的拇指与食指拳曲成环状放在尺下端的零刻度周围(手的任何部位都不要碰到尺，见下图)．当他一松手、尺子开始下落时，你立刻把尺握住．记下握住尺的位置，读出尺下落的高度，就能算出你的反应时间，你想知道这样做的原理吗？1．物体只在

作用下从

下落的运动，叫做自由落体运动．2．拿一个长约1.5m，一端封闭，另一端有开关的玻璃筒(如图)，把形状和质量都不同的一些物体，如金属片、小羽毛、小软木塞、小玻璃球等，放到这个玻璃筒里．如果玻璃筒里有空气，把玻璃筒倒立过来以后，这些物体下落的 ．当把筒中的空气几乎抽尽，把玻璃筒倒立过来，这些物体下落的 ．重力静止开始快慢不同快慢就相同了3．

仔细研究过物体下落的运动以后指出：自由落体运动是

的匀加速直线运动．4．在地球上同一地点，一切物体的重力加速度g都．在地球上不同的地方，g的大小是不同的，在赤道g＝ ，在北京g＝

.一般的计算中，通常取g＝

.伽利略初速度为零相同9.78m/s29.80m/s29.8m/s2(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)实验探究：用打点计时器可以研究自由落体运动的规律，实验装置如下图所示．注意：①为尽量减小空气阻力的影响，重物应选密度大的，如铁锤等．②打点计时器应竖直固定好．③重物应靠近打点计时器释放，且要先开打点计时器电源再放手让重物运动．④改变重物的重量，重复打出几条纸带．通过对纸带的分析可发现，自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动．(3)自由落体运动的特点．①初速度v0＝0.②受力特点：只受重力作用，严格地讲只有在真空中才能发生自由落体运动．在有空气的空间里，当空气阻力对运动的影响可以忽略不计时，物体自由下落的运动可以近似看作是自由落体运动．③加速度就是重力加速度g.1.定义：在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体的加速度，也叫重力加速度．2．方向：自由落体加速度的方向总是竖直向下．3．大小：g＝9.8m/s2注意：在同一地点重力加速度g的大小是相同的，在不同的地方，g的值略有不同．(1)纬度越大的地方，g越大．(2)高度越高的地方，g越小．但是，在通常情况下，g的变化不大，一般取g＝9.8m/s2，粗略计算时，取g＝10m/s2.特别提醒：重力加速度的方向为竖直向下，而非垂直地面向下，它的方向可以用重垂线来确定．(湖南浏阳一中09－10学年高一上学期期中)小明同学在某城市用小球做自由落体运动的实验，它测得第2s内的位移为14.697m(取小球刚开始运动时为计时零点)，则小明同学是在下面哪个城市做的实验 ()下表是某些城市与相应的重力加速度对应表城市广州武汉东京北京纽约重力加速度9.7889.7949.7989.8019.803A.广州 B．东京C．北京 D．纽约答案：B(1)自由落体运动是匀变速直线运动在v0＝0、a＝g时的一个特例．所以匀变速直线运动的基本公式以及推论都适用于自由落体运动．(2)公式：①速度与时间关系式：v＝gt.⑤推论：Δh＝gT2.⑥连续相等时间内的位移之比：h1∶h2∶h3∶…∶hn＝1∶3∶5∶…∶(2n－1)．操作1：取一根长2m左右的细线，5～6个铁垫圈和一个金属盘．在线端系上一个垫圈，隔12cm再系一个，以后垫圈之间的距离为36cm、60cm、84cm，即各垫圈之间的距离之比为1∶3∶5∶7∶…，如右图甲所示．操作2：仍取2m长的线，5个铁垫圈；线端系第一个垫圈，以后每隔48cm系一个，如右图乙所示．站在椅子上，向上提起线的上端，让线自由垂下．松手后，注意听各垫圈落到盘上的声音间隔．比较两种方法之间声音间隔有什么不同．答案：操作1中的声音间隔不变，操作2中的声音间隔越来越小．下列说法错误的是 ()A．从静止开始下落的物体一定做自由落体运动B．若空气阻力不能忽略，则一定是重的物体下落得快C．自由落体加速度的方向总是垂直向下D．满足速度跟时间成正比的下落运动一定是自由落体运动解析：自由落体运动是指物体只在重力作用下从静止开始的下落运动．而选项A中没有说明是什么样的物体，因而不能确定所受空气阻力能否忽略，故选项A错误．B选项所述与多数人的经验一致，似乎是正确的，为什么说它错了呢？我们设想有一大捆棉花和一个小钢球，这一大捆棉花的重量大于小钢球的重量，在高处将它们同时释放，谁下落得快呢？显然是小钢球下落得快，故选项B错误．自由落体加速度的方向是竖直向下的，故选项C错误．由公式vt＝gt可知，自由落体运动的速度与时间成正比，比例常数为重力加速度g；但初速度为零的匀加速直线运动的速度都与时间成正比，显然不能说它一定是自由落体运动，故选项D错误．答案：ABCD点评：要准确把握自由落体运动的概念、条件和性质．关于自由落体运动，下列说法正确的是()A．物体从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动B．如果空气阻力比重力小很多，空气阻力可以忽略不计，这时由静止开始的运动称为自由落体运动C．跳伞运动员从飞机中由静止开始下落，打开伞以前的运动可视为自由落体运动，打开伞以后的运动，不是自由落体运动D．一雨滴从屋顶落下，途中经过一窗子时，经过窗子的这一段运动为自由落体运动答案：C解析：自由落体运动是初速度为零，只受重力作用的运动，必须同时具备这两个条件．A、B中没有叙述物体只受重力作用，所以错误．C中符合这两个条件．正确．D中经过窗子的一段运动的初速不为零．因而错误.(2006·重庆理综)某同学用如下图甲所示装置测量重力加速度g，所用交流电频率为50Hz.在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所有测量数据及其标记符号如下图乙所示．从数据处理方法看，在s1、s2、s3、s4、s5、s6中，对实验结果起作用的，方法一中有________；方法二中有________．因此，选择________(“方法一”或“方法二”)更合理，这样可以减小实验的________(填“系统”或“偶然”)误差．本实验误差的主要来源有________(试举出两条)，并计算物体经过第4点的瞬时速度v4＝__________m/s；重力加速度g＝________m/s2.解析：方法一中g1、g2、g3、g4、g5相加后，s2、s3、s4、s5相互抵消，只有s1、s6(或37.5、193.5)起作用．方法二中数据s1、s2、s3、s4、s5、s6(或37.5、69.0、100.5、131.5、163.0、193.5)都用上了，所以选择方法二更合理．这是由于计算方法不当所带来的误差，是偶然误差．本实验中误差的来源很多，主要有：阻力(空气阻力、振针的阻力、限位孔的阻力、复写纸的阻力等)、交流电频率波动、长度测量、数据处理方法等．第4点的瞬时速度等于第3、5点之间的平均速度，可以求得v4＝2.45m/s；由方法二求出g＝8.673m/s2.点评：本题不仅考查学生对实验数据处理，根据实验结果分析实验误差产生的原因，并对结果进行论证，还考查学生对实验方案进行评估的能力．一位同学进行“用打点计时器测量自由落体加速度”的实验．(1)现有下列器材可供选择：铁架台、电火花计时器及碳粉纸、电磁打点计时器及复写纸、纸带若干、220V交流电源、低压直流电源、天平、秒表、导线、电键．其中不必要的器材是：________________________________________________________________________；缺少的器材是________________________________________________________________________．(2)这位同学从打出的几条纸带中，挑出较为理想的一条纸带．把开始打的第一个点标为A，随后连续的几个点依次标记为点B、C、D、E和F，测量出各点间的距离，如下图所示．请你在这位同学工作的基础上，思考求纸带加速度的方法，写出你所依据的公式：________________________________________________________________________.(3)由该纸带求出的自由落体加速度为________m/s2；比标准值________(填“偏大”或“偏小”)．(4)该实验误差的主要来源是________；可用________的方法减小该误差．

答案：(1)其中不必要的器材是：电火花计时器及碳粉纸、220V交流电源、低压直流电源、天平、秒表；缺少的器材是：低压交流电源、刻度尺、重锤．(3)9.63m/s2；偏小(4)空气的阻力和纸带的摩擦；增大重锤重力屋檐每隔一定时间滴下一滴水，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，问：(1)此屋檐离地面多高？(2)滴水的时间间隔是多少？解析：由图所示，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，据此可作出解答．解法Ⅰ：利用基本规律求