物理人教版（2019）必修第一册2.4自由落体运动（共31张ppt）

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(共31张PPT)

新教材中学数学·必修一

探天地之美，析万物之理

2.4自由落体运动

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重的物体和轻的物体谁下落得快？

实验1：

实验2：

实验3：

硬币下落得快

纸团下落得快

几乎下落得一样快

自主预习

阅读课本47-48页“自由落体运动”，回答下述问题：

1.影响物体下落快慢的主要诱因是哪些？

2.伽利略是如何推翻亚里士多德的观点的？

3.哪些是自由落体运动？

两种观点

伽利略

重的物体下落的更快！

VS

亚里士多德

物体下落的快慢与质量无关

亚里士多德这一观点在2000多年内无人指责！！！

伽利略的证明

伽利略通过逻辑推理觉得，依据亚里士多德“重的物体下落得快”的论断，会推出互相矛盾的推论。

v=8m/s

v=4m/s

v>8m/s

4m/sv=

观点1：两铁块绑在一起后，质量更大，下落更快：

观点2：两铁块绑在一起后，小铁块会拖慢大铁块：

亚里士多德的观点自身存在矛盾

现代实验：牛顿管

推论：影响物体下落快慢的主要诱因是空气阻力。在真空环境下，质量大的物体与质量小的物体下落得一样快。

自由落体运动

1.定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。

2.条件：只受重力；初速率为0。自由落体运动是一种理想化模型。

注意：空气阻力远远大于物体重力时，可以忽视空气阻力的影响，将物体的运动近似看成自由落体运动。

自由落体的运动性质度

推论：自由落体运动是初速率为零的匀加速直线运动。

自由落体加速度

1.定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫作自由落体加速度，又称重力加速度，一般用g表示。

2.大小：9.8m/s2，简略：10m/s2

3.方向:竖直向上

注意：没有非常说明，按g=9.8m/s2进行估算

4.特征：

①不同地点，g大小不同，经度越高，g越大。赤道处g值较小，两极g值较大。

②同一经度，海拔高度越高，g值越小。

1.物体在真空中一定做自由落体运动。

2.自由释放的物体只在重力作用下一定做自由落体运动。

3.质量越大的物体自由落体加速度越大。

4.物体在地球上做自由落体运动的重力加速度也是9.8m/s2。

辩一辩

×

√

×

×

（P46）【例题1】关于自由落体运动及重力加速度的说法正确的是()

A.竖直向上的运动一定是自由落体运动

B.煮熟的苹果从树根开始自由下落的运动可被视为自由落体运动

C.同一地点,不同质量的物体的g值可能不一样大

D.g值在两极处大于在赤道处

（P46）【变式训练1】(多选)关于自由落体运动,下述说法正确的是()

A.物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动

B.假如空气阻力比重力小得多,空气阻力可以忽视不计,这时由静止开始下落的运动是自由落体运动

C.蹦床运动员跳跃达到最低点后直到落回蹦床的过程可看为自由落体运动

D.雨滴经过窗户的这段运动可以看作是自由落体运动

BC

（P49）1.(自由落体运动的理解)关于自由落体运动,下述说法正确的是()

A.质量大的物体做自由落体运动时的加速度大

B.从水平飞行着的客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,可近似看作自由落体运动

（P49）2.(自由落体运动的图象)一个做自由落体运动的物体,下落速率v随时间t变化的图象如图所示,其中正确的是()

（P49）3.(自由落体运动的加速度)关于重力加速度的说法不正确的是()

A.重力加速度g是标量,只有大小没有方向,一般估算中g取9.8m/s2

B.在地面上不同的地方,g的大小不同,但它们相差不是很大

C.在月球上同一地点,一切物体在自由落体运动中落至同一高度时的加速度都相同

D.在月球上同一地点,离地面高度越大,重力加速度g越小

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2.4自由落体运动（第2课时）

实验：测自由落体运动加速度

打点计时器法（铁架台、打点计时器、纸带、重锤、交流电源、刻度尺）

数据处理

3T

3T

X2

X1

实验偏差

1.纸带、重锤遭到空气阻力；

2.纸带与打点计时器之间存在磨擦力；

3.下落过程中纸带未处于竖直方向；

4.检测偏差。

1.固定实验器材，固定纸带；

2.纸带穿过带点计时器限位孔，托住重锤使其紧靠打点计时器；

3.接通电源，释放重锤，打出纸带；

4.关掉电源，取下纸带进行剖析。

（P48）【例题3】某同事用如图甲所示的装置检测重力加速度时,所打的纸带如图乙所示。

甲

乙

(1)实验时纸带的(选填“A”或“B”)端应和重物相联接。

(2)纸带上1至9各点为计时点,由纸带所示数据可算出当地的重力加速度为m/s2。

(3)当地的重力加速度为9.8m/s2,请列举检测值与当地重力加速度值有差别的一个诱因。

9.4

纸带与墨盒纸盘及其他接触物间存在磨擦

自由落体运动的规律

1.运动性质：自由落体运动是初速率为0，加速度为g的匀加速直线运动。

2.基本规律：

v0=0

a=g

v=

v0=0,a=g,x=h

3.二级推论

(1)落地时间：

(2)落地速率：

(3)位移差：

(4)连续相等时间位移之比：

(5)连续相等位移时间之比：

1:3:5:7:…:(2n-1)

（P47）【例题2】从离地面500m的空中自由落下一个小球,g取10m/s2,求:

(1)小球落到地面所用的时间;

(2)自小球开始下落计时,在第1s内的位移、最后1s内的位移。

规范解答：

答案:(1)10s(2)5m95m

（P49）4.(自由落体运动的规律)一个小球自房檐自由下落,在Δt=0.25s内通过了高度Δh=2m的窗口,求窗口的顶端距房檐多高(g取10m/s2)

（P47）【变式训练2】浙江市长南县十里乌桕游廊公园古乌桕诸多,成片成林全省罕见。旅客小朱看见一片手指大小的树枝刚好从离水平地面高约3m的树根上飞舞。这片枝叶从树根下落到地面的时间可能是()

A.0.4sB.0.6s

C.0.8sD.3s

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2.4自由落体运动（第3课时）

测反应时间

1.如图所示，甲朋友用两个指头捏住尺子的顶端自由落体ppt，乙朋友用一只手在尺子10cm刻度位置做捏住尺子的打算，但手不遇到尺子；在甲朋友放开右手让尺子下落时自由落体ppt，乙朋友立即做出反应捏住尺子，读出B朋友捏住尺子部位的刻度为30cm，则B朋友的反应时间约为（）

A．0.1sB．0.2sC．0.3sD．0.4s

星球表面重力加速度

注意:g=9.8m/s2是在月球表面的重力加速度，其他星球重力加速度不为9.8.

(课后训练P22)4.假定未来的某三天,航天员在火星上距火星表面18m高处由静止释放一重物,测得重物经过3s落到火星表面,忽视火星上的大气阻力,下述说法正确的是()

A.火星表面的重力加速度大小为4m/s2

B.重物落地时的速率大小为8m/s

C.重物落地前的1s内位移大小为8m

D.重物下落过程中,任意相邻1s内的位移之差为2m

不同高度同时下落

（课后训练P23）5.在离地面7.2m处,手提2.2m长的绳子的下端如图所示,在绳子的上下两端各拴一小球,放手后小球自由下落,绳子的质量不计,球的大小可忽视,g取10m/s2。

(1)两小球落地时间相差多少

(2)B球落地时A球的速率多大

答案:(1)0.2s(2)10m/s

多过程问题

（课后训练P23）6.特技跳伞要求球员在2200m的高度离开客机,在不开伞自由落体的情况下完成规定演出动作。跳伞中某球员自由落体速率达到最大速率70m/s后,调整坐姿匀速下落,在距地面1000m时打开降落伞匀减速下落,落地速率刚好为零。g取10m/s2,求:

(1)匀速下落的距离;

(2)匀减速下落过程的加速度大小;

(3)跳伞过程的总时间(结果保留三位有效数字)。

答案:(1)955m(2)2.45m/s2(3)49.2s

频闪拍照

2.频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，拍照机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，点亮运动的物体，于是胶卷上记录了物体在几个闪光时刻的位置。如图所示是小球自由下落时的频闪相片示意图（图片距离单位为：cm），频闪仪每隔0.04s闪光一次，按照小球的频闪相片示意图，以下推论正确的是（）

A．A位置是小球的释放位置

B．小球加速度越来越大

C．小球在E点的瞬时速率大小是1.50m/s

D．DF过程的平均速率比E点速率大

（课后训练P21）3.(多选)下图是检测人的反应时间的小实验,乙朋友在甲朋友的大手指与手掌之间的正上方捏住一把尺子,甲朋友的大手指与手掌之宽度离较小(约3cm),乙朋友忽然放开直尺,甲朋友尽早用右手去缠住。下述叙述正确的有()

A.该实验测的是甲朋友的反应时间

B.该实验测的是乙朋友的反应时间

C.实验原理是

D.实验原理是vt=gt

AC

（课后训练P21）5.登上地球的航天员借助频闪仪(频度为20Hz)给自由下落的小球照相,所拍的频闪相片如图所示(图上所标数据为小球抵达各位置时总的下落高度),则地球表面的重力加速度为多少(保留两位有效数字)

答案:1.6m/s2

滴水计时

如图所示,让水滴自水龙头滴下,在水龙头正下方放一个盘,调节水龙头,让水一滴一滴地滴下,并调节到使第一滴水遇到盘的顿时,第二滴水刚好从水龙头口开始下落,但是能依次持续下去。用刻度尺测出水龙头口距大盘的高度h,再测出每滴水下落的时间T,其方式是:当看到某一滴水滴落在盘上的同时,开启停表开始计时,然后每落下一滴水依次数1、2、3……,当数到n时按下停表停止计时,读出停表时间t,则每一滴水滴下落的时间为,由得：。

3.用滴水法可以测定重力加速度，方式是：在自来水龙头下边固定一块挡板A，调节水龙头，让水一滴一滴地滴落到挡板上，如图所示，并调节到眼睛正好看到前一滴水滴在挡板上的声音的同时，下一滴水正好开始下落。首先量出水龙头口离挡板的高度h，再用停表计时，计时方式是：当听到某一滴水滴在挡板上的声音的同时，开启停表开始计时，并数“1”，之后每看到一声滴水声，依次数“2、3、……”，仍然数到“n”时，按下停表按键停止计时，读出停表的示数为t。

（1）写出用上述方式测定重力加速度g的表达式g=。

（2）为了减少实验偏差，改变h的数据，测出多组数据记录在表格中(表中t′是水滴在空中运动的时间)，请在如图所示座标纸上做出适当的图象，借助图象求出重力加速度g的值，g=。（结果保留2位有效数字）

序号高度h/cm空中运动的时间t′/s

120.100.20

225.200.23

332.430.26

438.450.28

544.000.30

650.120.32

9.5m/s2