2.4 自由落体运动 课件-高一上学期物理人教版（2019）必修第一册-1

2.4自由落体运动基本要求1.经历自由落体运动模型的建立过程，知道自由落体运动的条件。2.通过分析打点计时器记录的纸带信息，判断自由落体运动的性质。3.知道自由落体加速度的大小和方向，知道自由落体加速度就是重力加速度。4.运用匀变速直线运动规律得出自由落体运动计算公式。5.运用自由落体运动的规律解决简单问题。6.知道用频闪摄影研究运动的基本原理，会根据频闪照片分析自由落体运动。发展要求1.知道地球上不同地方重力加速度大小的差异2.体会实验在物理问题研究中的重要作用学习目标：匀变速直线运动常用公式复习物体下落，例如雨滴下落、雪花纷飞、树叶飘零等情景在生活中非常常见。我们总能观察到：如一块石头比一片树叶落得快。在二千多年前，古希腊哲学家亚里士多德认过对观察,直接得出结论：物体下落的快慢跟它的轻重有关，重的物体下落得快。由于他在学术界的崇高地位,且该结论符合生活经验,这种论断流传了近2000年。根据亚里士多德“重的物体下落得快”论断，会推出相互矛盾的结论。

伽利略

实验2.纸片和纸团从同一高度下落，谁下落的快？（质量相同）

实验1.纸片和硬币从相同的高度同时下落，看谁下落的快？（质量不同）实验3.硬币和包住硬币的纸团从同一高度下落，谁下落的快？（物体轻重不同）不同物体从同一高处下落快慢比较实验探究11）硬币和纸片从同一高度下落实验结果：硬币快，纸片慢2）纸片和纸团从同一高度下落实验结果：纸团快，纸片慢实验结果：一样快3）硬币和包住硬币的纸团从同一高度下落重的物体下落快轻重相同的物体下落不一样快轻重不同的物体下落一样快实验分析：结论：物体自由下落的快慢跟物体质量

关

无物体下落的快慢与质量无关。那么，实际生活中为什么苹果要比树叶下落得快？即：影响物体下落快慢的因素是什么？空气阻力没有空气阻力会如何呢？思考：那么无空气的条件下，会怎样呢？

轻重不同的物体下落一样快结论1：忽略空气阻力，轻重不同的物体下落快慢是

的。结论2：影响物体下落快慢的因素是

。空气阻

力相同【典例1】拿一个长约1.5m的玻璃筒,一端封闭,另一端有开关,把金属片和小羽毛放到玻璃筒里,把玻璃筒倒过来,观察它们下落的情况,然后把玻璃筒里的空气抽出,再把玻璃筒倒立过来,再次观察它们下落的情况,下列说法正确的是 (

)A.玻璃筒充满空气时,金属片和小羽毛下落一样快B.玻璃筒充满空气时,金属片和小羽毛均做自由落体运动C.玻璃筒抽出空气后,金属片和小羽毛下落一样快D.玻璃筒抽出空气后,金属片比小羽毛下落快C1定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动2条件：（１）物体只受重力作用

（２）物体由静止开始下落一、自由落体运动

自由落体运动的运动性质是怎样的？我们需要设计怎么样的实验来验证？方案一：用打点计时器来研究自由落体运动研究自由落体运动的规律1.原理：纸带在重物的作用下自由下落，根据打出的纸带点的情况，分析重物的运动规律。2.数据处理结论：在误差允许的范围内，连续相等时间间隔的位移之差是一个常数。即加速度不变。

探究：自由落体运动运动的规律小窗口播放方案二:频闪照相法研究自由落体运动的规律1.原理：频闪照相机可以间隔相等的时间拍摄，利用频闪照相机的这一特性追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置。结论：重物在连续相等时间内位移差△S相等，自由落体运动是初速度为

的

直线运动

自由下落的重物做匀加速直线运动

3.运动性质：0匀加速不同物体下落的x和t都相同，则它们在这一地点的加速度都相同

这个加速度是做自由落体的加速度，叫重力加速度。用g

来表示。不同物体下落的加速度一样吗?二、自由落体加速度1.自由落体的加速度，叫自由落体加速度，也叫重力加速度。用g来表示。二、自由落体加速度

2.自由落体的方向竖直向下。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

右表列出了一些地点的重力加速度。你能从表中发现什么规律吗？你能尝试解释这个规律吗？尝试解释就是作出猜想3.自由落体加速度大小特点：（1）不同物体在同一地点g

。（2）在赤道g最

在两极g最

。（3）纬度越高g越

。（4）同一纬度，高度越高g越

。相等大小小大赤道：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。一般的计算中，g

可以取9.8m/s2或10m/s2我们也可以在自己的手机上体会自由落体加速度的大小。使用软件：phyphox【典例1】(多选)关于重力加速度的下列说法正确的是(

)A.重力加速度g是标量,只有大小,没有方向,通常计算中g取9.8m/s2B.在地球上不同的地方,g的大小不同,但它们相差不是很大C.在地球上同一地点同一高度,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同D.在地球上的同一地方,离地面高度越大,重力加速度g越小BCD三.自由落体运动的规律匀加速直线运动自由落体运动

v＝v0+atv0=0a=g四.运动图像:

自由落体运动的v-t图像是一条

线,斜率是k=

。过原点的倾斜直g常用推论:①Δh=gT2②vn=在古代，自由落体运动的研究受限于建筑高度，时间测量仪器（滴水记时）等等因素，比较艰难，但伽利略用他的智慧推出了该运动的性质特点。伽利略思想回顾在斜面上，从不同位置由静止开始下滑的小球做匀加速直线运动，可得即：做匀变速直线运动的小球从斜面上不同位置下滑时，位移和时间平方的比值不变。改变倾角，小球再从斜面不同高度滑下时，结论依然成立。不断增大斜面倾角直到倾角为90°，该比值依然为一个常数。方法的核心:把实验和逻辑推理（包括数学演算）和谐地结合起来合理外推:如果斜面的倾角增大到90°，这时小球的运动就是自由落体运动

练习与应用制作一把“人的反应时间测量尺”。如图甲，A同学用两个手指捏住直尺的准备，但手不碰到直尺。在A同学放开手指让直尺下落时，B同学立刻捏住直尺。读出B同学捏住直尺的刻度，就是直尺下落的高度，根据自由落体运动公式算出直尺下落的时间，就是B同学的反应时间。利用这种方法，你能不能把下面刻度尺的长度刻度，直接标注为时间刻度，使它变为“人的反应时间测量尺”？请尝试在下图乙的长度刻度旁标注时间刻度。根据位移公式可计算出直尺下落的时间。h不能自己左手拿着尺，右手测量哦！(2019·浙江1月学考)某人从井口静止释放一颗小石子,不计空气阻力,为表示小石子落水前的运动,下列四幅图像可能正确的是(

)【解析】当不计空气阻力时,小石子在落水前做自由落体运动,x=gt2,其x-t图像为抛物线,A、B均错误;v=gt,所以v-t图像为正比例函数,C错误、D正确。故选D。D【典例2】关于自由落体运动,下列说法中正确的是 (

)A.质量大的物体自由下落时的加速度大B.从水平飞行的飞机上释放的物体将做自由落体运动C.雨滴下落的过程是自由落体运动D.从水龙头上滴落的水滴的下落过程,可以近似看成自由落体运动【解析】所有物体在同一地点的重力加速度相等,与物体质量大小无关,A错误;从水平飞行的飞机上释放的物体,具有水平初速度,不是自由落体运动,B错误;雨滴下落过程所受空气阻力与速度大小有关,速度增大时阻力增大,雨滴速度增大到一定值时,阻力与重力相比不可忽略,不能认为是自由落体运动,C错误;从水龙头上滴落的水滴所受的空气阻力与重力相比可忽略不计,可认为只受重力作用,D正确。D【解析】由题意作出情景图,自由落体运动为初速度为零的匀加速直线运动,第t、第2t、第3t内的位移之比为1∶3∶5;故第二滴水滴距地面的高度为:h=

m=5m

【典例2】一个屋檐距地面9m高,每隔相等的时间就有一个水滴从屋檐自由落下。当第4滴水刚要离开屋檐时,第1滴水正好落到地面,求此时第2滴水离地的高度(g取10m/s2)。【素养训练】1.(母题追问)在【典例2】所示情境中,求第2滴水的速度大小。【解析】由【典例2】知,第4、2滴水间的距离为H-h=4m又由2g(H-h)=v2得第2滴水的速度大小

m/s19.如图为大型游乐设施环形座舱跳楼机。跳楼机从离地面高度h1=100m处由静止开始自由下落到离地面h2=20m处

位置时开始以恒力制动，使跳楼机到达地面时速度刚好减为0。已知座舱内小海的质量m=70kg，重力加速度g取10m/s2，不计一切阻力。试求：(1)跳楼机下落过程中的最大速度vm；(2)跳楼机下落到地面的