高中物理必修《自由落体运动》教学课件13

自由落体运动

一位普通的妈妈，身体纤弱，轻声细语，几乎不爱任何的体育运动，一天，她出去买东西，孩子自己在家里。不懂事的孩子从开着的窗子上探出了头，正好看见妈妈在远处回来。孩子兴奋的手舞足蹈，不小心从窗口那掉了下来，周围的人们都目睹了这一幕：远处的妈妈只感觉自己变成了一支箭飞快的奔了过来，准确接住了从楼上掉下来的孩子。人们对这一速度难以置信。因为当时妈妈的速度是不可思议的，连运动员都无法达到那样的速度。你能根据当时的情景测出这位母亲的奔跑速度吗？需要知道什么物理量?演示实验（二）从同一高度同时释放等重的纸团和纸片。实验现象：纸团下落的快。实验结论：重的物体下落的快，轻的物体下落的慢。同等重量的物体，体积小的下落的快。一、演示实验：演示实验（一）从同一高度同时释放等面积的书和纸片。实验现象：书下落的快。牛顿管：一根长玻璃管，两端用软木塞密封。可以从一端把空气抽出来。使长玻璃管内成真空。在牛顿管里放入石子和羽毛。把牛顿管倒过来，观察它们的下落速度，把牛顿管的空气抽出，使其里面成真空，再倒过来牛顿管，观察它们的下落速度。实验现象：充满空气时：石子下落的快。真空的现象：羽毛石子同时落下。实验结论：在没有空气阻力的情况下任何轻重不同的物体下落的快慢是一样的。演示实验（三）牛顿管实验自由落体运动产生的条件：物体只受到重力的作用，除此之外不受其他力的作用。物体是从静止开始下落，不能有初速度。说明：对于有空气阻力问题，如果空气阻力远远小于重力可以忽略不计，可近似看做自由落体运动。二、自由落体1.自由落体运动：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）实验器材：打点计时器、交流电源、纸带、重锤及锤夹。2.探究实验：探究自由落体的规律。（1）实验原理：重物拖着纸带下落时，如果纸带阻力和空气阻力比重物重力小的多，可认为重物仅在重力的作用下运动。根据纸带研究重物的运动规律。①打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电源。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，松开手让重锤和纸带自由下落。（3）主要的实验步骤：②把纸带穿过两个纸带的限位孔，下端用铁夹连到重锤上，让重锤靠近打点计时器。注意事项：①为了尽量减少空气的阻力，重物应选择密度大的物体。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，且应先打开打点计时器的电源再放手让重物下落。结论：通过纸带的分析，自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。重力加速度的方向：竖直向下。重力加速度的大小：在不同的地方g

的大小是不同的，如果没有特殊说明，都按计算。三、自由落体加速度表示。自由落体加速度：在同一地点，一切物体的自由下落的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度。也叫做重力加速度，通常用下表是一些地方的重力加速度说明：g与纬度有关。越向南北两级g值越大。g的大小还和高度有关，离地越高，g的值越小。赤道：g=9.780m/s2北京：g=9.801m/s2北极：g=9.832m/s2随纬度升高，重力加速度增大。莫斯科：g=9.816m/s2说明：所有匀变速直线运动的基本公式及推论都使用于自由落体运动。由实验分析可以得到自由落体运动规律：（为自由落体运动t时刻的速度，h为下落的高度。）解析：物体做匀变速直线运动，第n秒通过的路程为hN，n秒内通过的路程为hn，则物体在n-1秒内通过的路程为hn-1，则例题：一个物体做自由落体，落至地面前最后一秒钟内通过的路程是全程的一半，求它落到地面所需的时间。所以：根据题意，得用来测悬崖，峡谷的高度。为了测出深度，让一小石块从顶部落下，记下小石块下落的时间。四、自由落体的应用为了测出井口到水面的深度，让一个小石块从井口落下，经过２s后听到石块落向水面的声音，求井口到水面的大约深度h。（不考虑声音传播所用的时间）。。例题：得：解析：有自由落体运动的公式1.自由落体运动：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。（1）物体只受到重力的作用，除此之外不受其他力的作用。（2）物体是从静止开始下落，不能具有初速度。自由落体运动产生的条件：在同一地点,一切物体在自由落体运动中的加速度相同。2.重力加速度g与纬度有关。越向南北两级g值越大。重力加速度的方向竖直向下，大小为3.自由落体运动规律：H'hH1.一小球从楼房上空距地面45m高处自由下落，小球经楼顶到地面经历时间为1s，则楼高为多少？（g=10

）解析：楼高h=H-H′设下落H

时间为t得：=由2.从某砖墙前的高处使一个石子自由落下，拍摄石子在空中的照片如图。由于石子的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知每块砖的平均厚度为6cm，拍摄到的石子位置A

距石子起落点的竖直距离约2.5m。怎样估算这个照相机的曝光时间？起落点距离B的距离H=h+=2.5+0.12=2.62m石子位置A

距石子起落点的竖直距离h=2.5m每块转的厚度为6cm，那么AB的距离=12cm=0.12m起落点落到B点所用时间曝光时间3.16-0.71=2.45s起落点落到A点所用时间解析：蹦极（相当于10层楼）高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上，把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处然后两臂伸开，双腿并拢，头朝下跳下去。绑在跳跃者踝部的橡皮条很长，足以使跳跃者在空中享受几秒钟的“自由落体”。当人体落到离地面蹦极，是近几年来新兴的一项非常刺激的户外休闲活动。跳跃者站在约40米以上一定距离时，橡皮绳被拉开、绷紧、阻止人体继续下落，当到达最低点时橡皮再次弹起，人被拉起，随后，又落下，这样反复多次直到橡皮绳的弹性消失为止，这就是蹦极的全过程。蹦极一词应该是一个极好的音译词，在香港、台湾地区，人们音译为“笨猪跳”，做这种译法的人大概是认为，如果一个人不笨的话，是断然不会去进行这种“惨烈”的活动的吧。然而，当这项运动从它的起源地发展到世界各地，就受到人们普遍的欢迎，甚至一些极限运动爱好者还要将自己的婚礼仪式放在蹦极塔上进行，一旦“礼成”，就纵身一跳，以示爱情的热诚与忠贞。而去蹦极的人非但不会被称作“笨猪”，反而能够拿到“勇敢者证书”。

世界最高的蹦极点位