高中物理自由落体运动ppt课件

第二章 5、6
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④从而得出结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速直 线运动。
第二章 5、6
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伽利略对自由落体的研究，是科学实验和逻辑思维的完美 结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过 程的分析，下列说法正确的是( )
第二章 5、6
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第二章 5、6
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解法一：利用基本规律求解。 设屋檐离地面高为 h，滴水间隔为 T，由 h＝12gt2 得第 2 滴水的位移 h2＝12g(3T)2① 第 3 滴水的位移 h3＝12g(2T)2② 由题意知：h2－h3＝1m 由①②③解得：T＝0.2s，h＝3.2m。
第二章 5、6
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3．由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运 动，伽利略采用了间接验证的方法：
①运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速直线运动 符合x∝t2。
②运用斜面实验测出小球沿光滑斜面向下的运动符合 x∝t2，是匀变速直线运动。
③伽利略将上述结果合理外推到将斜面倾角增大到90°的 情况，成为自由落体。
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自由落体运动规律的应用 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？
第二章 5、6
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高中物理必修第一册
第二章 匀变速直线运动的研究 第4节 自由落体运动
古人对落体的认识
物体下落的快慢跟 它的轻重有关，重的物 体下落得快，轻的物体 下落得慢
亚里士多德（Aristotle，公元前384～前322），古希腊人， 世界古代史上伟大的哲学家、科学家和教育家之一，堪称希 腊哲学的集大成者
当代人对落体的认识
一、逻辑的力量
假设：重的物体下落得快
下落慢
下落快
不太快也不太慢
应更快！
一、逻辑的力量
根据同样的假设，得出了相互矛盾的结论——悖论 假设错误
重的物体与轻的物体应该下落得同样快
比萨斜塔实验：美丽的传说！
伽利略（Galileo Galilei，1564－1642），意大利物理学家、数 学家、天文学家及哲学家，被誉为“现代物理学之父”。
美国宇航员大卫·斯科特在登上月球后，从同一高度同时释 放锤子和羽毛，看到它们同时落到月球表面，有力定义: 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:只受重力，且初速度为零(v0=0) 猜想 自由落体运动是什么性质的运动？
可能是匀加速直线运动吗？
请提出你的猜想并设计实验验证方案！
有哪些研究自由落体运动的方法呢？
打点计时器
光电门
频闪照片
例：分析频闪照片 频闪周期T=0.04s，标尺单位是cm
问1：是否是匀加速直线运动的判断依据？
x1
x2
x3
x4
x5
0.8
2.4
3.9
5.4
7.1
Δx=x2-x1=x3-x2=……恒定，故自由落体
运动为匀加速直线运动
利用这种方法，能否把下面刻度尺的 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”？

第二章 匀变速直线运动的研究
自由落体运动
物体下落的运动是一种常见的运动。
探究1：什么因素影响物体下落的快慢呢？
实验1:重量大的粉笔和轻薄纸片谁下落得快? 重量大的粉笔，下落的快
实验2:半张纸团成的纸团与一张纸呢？ 质量小的纸团，下落的快
原因: 空气阻力对运动快慢有影响
探究2：牛顿管实验：无空气影响时，物体 下落的快慢？
探究3：自由落体运动的性质
1、实验设计：若是初速度为零的匀加速运动 由 x 1 at 2 知 x 正比于 t 2， 2 即：x-t 的图像为抛物线
2、测量量： x 、 t
3、如何测量
实
验
方 案
利用位移传感器
研究自由落体运动
结论:自由落体运动是初速度为 零的匀加速直线运动
3. 自由落体运动的加速度
（重力加速度g）
（1）同一地点，一切物体在自由落体运动中的 加速度都相同
（2）不同地点，g值一般不同。 纬度越高g值越大；
（3）方向：总是竖直向下
（4）大小：通常取g=9.8m/s2，粗略计算时
可
取g=10m/s2。
自由落体运动的规律
匀变速直线运动
v=v0+gat
hx
v0t
1 2
gat
2
v2 v02 2gaxh
求:①直升飞机距离地面的高度？ ②第一包与第二包之间的距离？
小结
一、定义: 物体 只在重力作用下 从 静止 开
始下落的运动
特点：
v0 = 0 只受重力
二、规律； 自由落体运动是初速度为零的匀加速
直线运动
三、加速度(重力加速度)
方向:
竖直向下 .
大小: g =9.8m/s2或g =10m/s2

其规律与初速度为0的匀加速直线运动相同
(2)整个自由落体运动的平均速度 v 等于末速度v的一半
，也等于中间时刻的瞬时速度v t
2
，即v
v 2
vt
2
(2)在连续相等的时间(T)内位移之差为一恒定值，即Δh
＝gT2
8
新知探究
自由落体运动问题处理方法
首先要根据题意，灵活运用公式，特别是注意如下特殊 问题的求解：对于不可以看作质点的物体的运动，比如铁链 自由下落，计算经过某点所用的时间时，由于它有一定的长 度，经过这一点时不是一瞬间，而是一段时间，解决这类问 题的关键是选准研究过程，找准与这段研究过程的起点和终 点相对应的位移，解答过程中应借助示意图，搞清楚物体运 动的过程，从而达到解决问题的目的
落高度为 h 1 gt2 1 1032 45m
2
2
（2）落地时速度为v＝gt＝10×3＝30m/s
（3）前2s内的位移为 h 1 gt2 1 10 22 20m ，所以最后1s内的位
2
2
移为x＝h－h′＝45－20＝25m
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新知探究
利用打点计时器测自由落体加速度
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）把纸带穿过两个限位孔， 下端通过铁夹将重物和纸带连接起 来，让重物靠近打点计时器
了验证 C．伽利略通过数学推演并用小球在斜面上验证了位移与时间的
平方成正比 D．伽利略思想方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学推演)
和谐地结合起来
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课堂练习 【答案】B 【详解】伽利略认为，在同一地点，重的物体和轻的物体应该下
落得同样快，故A正确。伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间 成正比，并未直接进行验证，而是在斜面实验的基础上进行合理外推 得到的，故B错误。伽利略通过数学推演并用小球在斜面上验证了位 移与时间的平方成正比，故C正确。伽利略斜面实验的卓越之处不是 实验本身，而是实验所使用的独特的方法在实验的基础上，进行理想 化推理，伽利略思想方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学推演) 和谐地结合起来，故D正确