【精品】PPT课件 自由落体运动

解析自由落体运动的加速度： 在地球表面附近，自由落体 运动的加速度约为9.8m/s²， 这是一个恒定的值，不随物 体质量、形状等因素改变。
解析自由落体运动的时间、 速度和位移计算：时间可以 通过公式t=√(2h/g)计算，其 中h为下落高度，g为重力加 速度；速度可以通过公式 v=gt计算，其中t为下落时间； 位移可以通过公式h=1/2gt² 计算，其中t为下落时间，g 为重力加速度。
更精确的测量技术
随着科技的发展，未来有望出现更精确的测量技术，以进一步提高自 由落体运动的实验精度。
更深入的理论研究
当前对自由落体运动的理论研究仍有一定的局限性，未来有望通过更 深入的研究，揭示更多自由落体运动的规律和性质。
更广泛的应用领域
随着对自由落体运动认识的加深，其应用领域也将进一步拓宽，有望 在更多领域发挥重要作用。
4. 打点计时器在纸带 上打下一系列点迹；
实验器材与步骤
6. 选取一条点迹清晰的纸带，用刻度 尺测量各点迹间的距离；
7. 根据测量数据计算重力加速度的值。
实验数据分析与结论
数据分析
根据测量得到的位移和时间数据，可以 绘制出位移-时间图像或速度-时间图像， 进一步处理数据可以得到重力加速度的 值。通过对比不同纸带上的数据，可以 分析实验结果的稳定性和可靠性。
05 自由落体运动的常见问题 与解析
自由落体运动中的常见问题
01
02
03
04
什么是自由落体运动？
自由落体运动的加速度 是多少？
自由落体运动的时间、 速度和位移如何计算？
哪些因素会影响自由落 体运动？
问题解析与答案
解析什么是自由落体运动： 自由落体运动是指物体在仅 受重力作用下从静止开始下 落的运动。

运动距离
根据物体质量、重力加速度和运动时 间计算得出，约为19.6米
04
CATALOGUE
自由落体运动的实验和观察
自由落体运动的实验装置
铁架台
用于固定实验装置，确保实验过程中装置稳 定。
纸带
用于承载物体下落过程中的位移，通过打点 计时器可在纸带上留下点迹。
电磁打点计时器
用于测量物体下落的时间，精确到0.001秒 。
投篮时，篮球从静止开始下落，受到重力和空气阻力的作用，下落速度逐渐加快，当达到最高点时速 度为0，随后篮球自由下落，进入篮筐。
力学分析
在投篮过程中，篮球受到重力和空气阻力的作用，重力方向竖直向下，空气阻力方向与运动方向相反 ，因此篮球所受合力为重力减去空气阻力。随着篮球下落高度的增加，空气阻力逐渐减小，合力的方 向逐渐偏离竖直向下，导致篮球的运动轨迹逐渐偏离垂直方向。
体下落的时间。
该公式可以用来计算自由落体运 动的下落高度和时间。
03
CATALOGUE
自由落体运动的计算和实例
自由落体运动的计算
01
初始速度
物体的起始速度
02
重力加速度
地球对物体的引力作用，约为 9.8m/s²
03
运动时间
物体下落的时间
04
运动距离
物体下落的距离
自由落体运动实例一：苹果落地
初始速度
自由落体运动受到的重力 加速度是恒定的，约为 9.8m/s²。
方向竖直向下
自由落体运动的方向始终 竖直向下，即与重力方向 一致。
自由落体运动的公式
高度（h）= 二分之一 × 加速度 （g） × 时间（t）²
其中，高度（h）表示物体下落 的高度，加速度（g）为重力加 速度约9.8m/s²，时间（t）为物

速度公式
v=gt，其中v是末速度，g是重力加速 度，t是时间。
含义
自由落体运动的速度与时间成正比，即 随着时间的增加，速度不断增大。
自由落体运动的位移与时间关系
位移公式
h=1/2gt²，其中h是下落高度，g是 重力加速度，t是时间。
含义
自由落体运动的位移与时间的平方成 正比，即随着时间的增加，位移不断 增大。同时，从同一高度落下的物体， 无论质量大小，它们下落的时间都相 同。
自由落体运动的研究前景展望
深入研究自由落体运动的微观机制
随着物理学理论的不断发展，未来可以进一步深入研究自由落体运动的微观机制，探索其更 深层次的物理规律。
拓展自由落体运动的应用领域
自由落体运动在实际生活中有广泛的应用，未来可以进一步拓展其应用领域，例如在航空航 天、地质勘探等领域的应用。
跨学科研究自由落体运动
在体育运动中，自由落体运动被广泛应用于 计算运动员的跳跃高度和远度等成绩，为比 赛和训练提供准确数据。
05
自由落体运动的拓展与延伸
竖直上抛运动与自由落体运动的对比
01
02
03
04
运动轨迹
竖直上抛运动是直线运动，自 由落体运动也是直线运动，但
方向相反。
初速度
竖直上抛运动有向上的初速度， 自由落体运动的初速度为零。
通过绘制v-t图像或利用逐差法等方法，分析自由落体运动的规律，并求出重力加速度g的值。
实验结论与误差分析
实验结论
通过实验数据分析和处理，可以得出自由落体运动的规律，即初速度为零、加速度为g 的匀加速直线运动。同时，还可以求出重力加速度g的值。
误差分析
实验中可能存在的误差来源包括打点计时器的误差、纸带与打点计时器之间的摩擦、测 量误差等。为了减小误差，可以采取多次测量取平均值、选用精度更高的测量工具等方

3. 数据处理误差
在计算过程中可能存在舍入误差、计算误 差等。
实验注意事项和改进措施
实验注意事项 1. 确保实验装置稳定可靠，避免意外情况发生。
2. 在无风或微风条件下进行实验，以减小空气阻力的影响。
实验注意事项和改进措施
• 选择密度大、体积小的物体进行实验，以减小空气阻力的 影响。
实验注意事项和改进措施
• 解析：根据竖直上抛运动的对称性，可知物体在上升和下落过程中经过的时间 相等，均为t/2。因此，物体在这段时间内的平均速度大小为0（因为位移为0 ），平均速率为v0（因为路程等于初速度乘以时间）。
• 例题2：一物体从某一高度自由落下，经过时间t后落地，则物体在下落过程中 的平均速度大小和平均速率分别是多少？
位移比例关系
在自由落体运动中，物体从静止开始下落，在连续相等的时间间隔内，其位移之 比为1:3:5:7...。
应用
利用位移比例关系，可以通过测量物体在连续相等时间间隔内的位移来验证自由 落体运动的规律。
自由落体运动图像分析
v-t图像
自由落体运动的v-t图像是 一条过原点的直线，斜率
表示重力加速度g。
利用自由落体公式
通过测量物体下落的高度，结合自由落体公式 h = 1/2 * g * t^2，可以估算出物体落地的时间。
3
考虑物体形状和质量
不同形状和质量的物体受到的空气阻力不同，因 此在实际应用中需要考虑这些因素对物体落地时 间的影响。
分析雨滴下落过程
雨滴形状和大小
01
不同形状和大小的雨滴受到的空气阻力不同，因此下落速度也
关系
在自由落体运动中，物体的速度随时间均 匀增加，加速度保持不变。
02
自由落体运动规律探究

想一想
如果没有空气阻力的影响，轻重不同 的物体下落的快慢会是什么情况呢？
——如果没有空气阻力的影响，所有 物体下落的快慢是相同的。
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。
自由落体运动的条件：只受重力、初速度为 0
理想化物理模型
近似条件：空气阻力影响很小时，物体的下落 也可近似看作自由落体运动。
1.78
2.17
2.62
2.95
3.29
/
实验：研究自由落体运动的规律
a1=9.70 m/s2
实验：研究自由落体运动的规律
a2=9.67 m/s2
实验：研究自由落体运动的规律
a3 = 9.66 m/s2
实验：研究自由落体运动的规律
a1=9.70 m/s2 a2=9.67 m/s2 a3=9.66 m/s2
1.46
1.85
2.32
2.62
2.98
3.42
/
纸带2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
t /s
0
0.04
0.08
0.12
0.16
0.2
0.24
0.28
0.32
x /cm
0.00
2.17
5.82
11.04 17.80 26.15 36.18 47.66 60.52
Δx /cm
2.17
3.65
5.22
6.76
8.35
0.00
2.49
6.50
12.05 19.15 27.82 38.31 50.11 63.25
Δx /cm
2.49
4.01

01
02
03
04
物体在重力和空气阻力作用下 自由落下。
物体下落过程中，速度先加快 后减慢，加速度逐渐减小（空 气阻力随速度增大而增大）。
物体下落时间、落地速度与物 体形状、质量和空气密度有关
。
空气阻力使物体下落速度减小 ，落地时动能减小。
04
自由落体运动在生活中的应用
Chapter
建筑工程中测量高度
动。
伽利略的研究方法
03
运用数学方法和实验手段相结合，对自由落体运动进行深入研
究，为后来的牛顿力学奠定了基础。
牛顿第二定律在自由落体中的应用
01
牛顿第二定律的表述
物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。
02
自由落体运动的加速度
在地球表面附近，自由落体运动的加速度约为9.8m/s²，方向竖直向下
合外力对物体所做的功等于物体动能 的增量。在自由落体运动中，重力对 物体做正功，使物体动能增加。
03
自由落体运动实例分析
Chapter
物体从高空自由落下
01
物体在重力作用下 自由落下，初速度 为0。
02
物体下落过程中， 速度逐渐加快，加 速度恒定（重力加 速度）。
03
物体下落时间与高 度成正比，与物体 质量无关。
利用自由落体公式计算建筑物高度
在已知重力加速度和落地时间的情况下，可以通过自由落体公式计算出建筑物的 高度。
激光测距仪
现代建筑工程中常使用激光测距仪，其原理与自由落体相似，通过测量激光从发 射到接收的时间差来计算距离，从而得到建筑物的高度。
刑事侦查中确定死亡时间
尸体下落时间推算
在刑事侦查中，如果发现尸体是从高处坠落的，可以通过测 量尸体落地点到地面的距离，以及根据尸体损伤程度推算出 下落时间，进而推断出死亡时间。

数据采集、处理和分析方法
01
数据采集
记录小球从不同高度下落时通过两个光电门的时间，以及当时的温度、
气压等环境参数。
02 03
数据处理
根据自由落体运动的基本公式，计算出小球在不同高度下落的加速度， 并求出重力加速度的平均值。同时，根据实验数据绘制出小球下落高度 与时间的关系曲线。
数据分析
通过对实验数据的分析，可以验证自由落体运动的规律以及重力加速度 的存在和大小。同时，还可以通过比较不同高度下落的加速度值，探究 重力加速度与高度的关系。
01
02
03
初速度为0
只受重力的作用
04
05
加速度恒定，等于重力加速 度g
自由落体加速度
定义
自由落体加速度是指物体在自由 落体运动中，单位时间内速度的
变化量。
公式
a = g，其中g为重力加速度，一般 取9.8m/s²（或10m/s²）。
方向
自由落体加速度的方向始终竖直向 下。
初始速度与位移
01
02
通过隔震支座等装置，延长建筑物自振周期，减 小地震时建筑物的加速度反应，从而降低地震对 建筑物的破坏程度。
桥梁设计中的动力学分析
运用自由落体运动原理，分析桥梁在车辆荷载、 风荷载等作用下的动力响应，确保桥梁的安全性 和稳定性。
体育竞技项目分析
跳高、跳远项目
分析运动员起跳后的自由落体运 动过程，研究如何提高运动员的
06
自由落体运动相关拓展 知识
伽利略对自由落体研究贡献
推翻亚里士多德理论
01
伽利略通过斜面实验和逻辑推理，成功推翻了亚里士多德关于
物体下落速度与重量成正比的理论。
提出自由落体概念

.
21
自由落体运动的实际应用（二）
做一做
.
22
.
23
小结
一. 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
二.自由落体运动的规律
1.自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
2. 自由落体运动的加速度 a=g
3.自由落体运动运动规律—公式
1) 位移 公式
x
v0t
1 at 2 2
2) 速度 公式 vt v0 at
空气阻力有关！
.
4
那么无空气的条件下，会怎样呢？
阅读教材：演示实验
真空管试验
没有空气时，物体下落时只受重力作用， 下落的一样快
.
5
.
6
.
7
一、自由落体运动
• 定义： 物体只在重力作用下从静止开
始下落的运动 （在有空气的空间
里，如物体重力远远大于所受空气 阻力，此阻力可忽略不计，则物体 下落的运动也可看作自由落体运动）
vt2v02 2ax
v v0 v 2
vt2 2gx
v v 2
.
18
练习:
1.以下对自由落体运动的说法中正确的是(B D)
A.物体开始下落时,速度为零,加速度也为零; B.物体下落过程中速度增加,加速度保持不变; C.物体下落过程中,速度和加速度同时增大; D.物体下落过程中,速度的变化率是个恒量.
地点
赤道 广州 武汉 上海 东京 北京 纽约 莫斯科 北极
纬度
0° 23°06' 30°33' 31°12' 35°43' 39°56' 40°40' 55°45'
90. °

通过测量自由落体运动的位移和 时间，可以验证位移-时间关系 式，并求出重力加速度g的值。
速度-时间关系式
自由落体运动的速度与时间的关系式为：v = g * t，其中v为速度，g为 重力加速度，t为时间。
该公式表明，自由落体运动的速度与时间成正比，即速度随时间的增加 而线性增大。
通过测量自由落体运动的速度和时间，可以验证速度-时间关系式，并求 出重力加速度g的值。同时，也可以利用该公式计算物体在某一时刻的速 度。
自由落体运动25张ppt(全文 可看)
目 录
• 自由落体运动基本概念 • 自由落体运动规律 • 自由落体运动实例分析 • 自由落体运动在生活中的应用 • 自由落体运动与其他运动形式比较 • 自由落体运动实验设计与操作 • 自由落体运动相关问题研究及展望
01 自由落体运动基 本概念
定义与特点
定义
动力学等问题。
建筑设计安全考虑
01
高层建筑抗风设计
在高层建筑设计中，需要考虑风荷载对结构的影响。自由落体运动的原
理可以帮助工程师计算风荷载作用下结构的稳定性和安全性。
02 03
地震工程
地震时地面运动可以看作是一种复杂的自由落体运动。通过研究地震波 的传播规律和结构物的动力响应，可以实现抗震设计和地震灾害的预测 与评估。
测量重力加速度
自由落体仪
使用自由落体仪可以测量重力加 速度，通过测量物体下落的时间 和距离，利用公式计算得出重力
加速度的值。
伽利略斜面实验
伽利略通过斜面实验发现自由落 体运动的规律，并测量了重力加 速度的值。该实验为后来的自由
落体研究奠定了基础。
地球重力场模型
基于自由落体运动的观测数据， 科学家们建立了地球重力场模型， 用于研究地球形状、内部结构和

如图所示，一个小金属球从离地h高处由静止释放， 段时间落地。(不计空气阻力，重力加速度为g)。 （1）求小球的落地时间？ （2）求小球的落地速度？
注：
自由落体运动是一种理想模型，在实际中物体 落时由于受空气阻力的作用，物体并不是做自 落体运动，只有当空气阻力比重力小得多，可
• 关于自由落体运动的加速度g，下列说法中正 () A．重的物体g值大 B．同一地点，轻、重物体的g值一样大 C．g值在地球上任何地方都一样大 D．g值在/赤道处大于北极处
质量不是决定物体下落快慢的因素。
2 亚里斯多德(Aristotle)的认识
v gt h 1 g
2
是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢？
v v 2a x 2 2 小石头和树叶举到相同高度，同时由静止开始释放，哪个先落地？石头 0
v2 2g
v v
小自由落体加速度
一些落体运动 两张质量不同的值，质量小的揉
成纸团，同高同时静 止释放。
轻的物体下落不一定慢， 重的物体不一定下落得快
伽利略(Galileo)的贡献(1638年)
两个物体mA＞mB 捆在一起从同一高度下落，情
会是怎样呢？
①整体分析：mC=mA＋mB，比两个物体中的任一
都重从而下落的应最快。 ②局部分析：A物体下落的快，受到一个下落得
0 自由落体运动的规律(选竖直向下方向为正）
v 0 0 在一个没有空气的空间里，物体下落的快慢并不受自身重量的影响
自由落体运动是初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动，匀加速直线运动的规律在这里适不适用？
1 物体越重，下落得越快
2 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。
x v0t a t a g （1）求小球的落地时间？