2.4 自由落体运动 课件 -2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

2.5 自由落体运动 亚里士多德 物体下落快慢受物体重量的影响。 伽利略 轻重不同的物体下落一样快。 演示1：半张纸握成团，整张纸展开，让它们在同一高度释放，发现纸团先着地。 说明物体下落受空气阻力的影响。 思考：若没有空气阻力，不同物体在同一高度释放，下落的情况？ 美国宇航员在月球上让锤子、羽毛同时下落，观察到二者同时着地。 演示2：牛顿管（毛钱管）实验，抽气后，排除空气阻力的影响。 没有空气阻力，不同物体在同一高度下落快慢相同。 像这样，物体只受重力，从静止开始下落的运动，就是我们要学习的自由落体运动。 一、自由落体运动 1.定义：物体只受重力，从静止开始下落的运动。 2.理解： （1）条件：只受重力； （2）空气阻力远小于重力时，空气阻力可以忽略不计，这样的落体运动也可以看作自由落体运动。 3.性质： 的匀加速直线运动。 二、自由落体加速度 纸带 夹子 重物 实验装置： 数据处理： A(0cm) B(0.8cm) C(3.2cm) D(7.1cm) E(12.5cm) F(19.6cm) G(28.3cm) 位置 A B C D E F G 时间t/s 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 V/（m·s-1） / 0.40 0.79 1.16 1.56 1.98 / 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 t/s v/(m.s-1) 0　0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 B C D E F 人们通过实验测得：一切物体的自由落体的加速度都相同。 二、自由落体加速度 1.同一地点，一切物体在自由落体运动中加速度相同。这个加速度叫重力加速度或自由落体加速度，用“g”表示。 ，让不同的物体在同一高度静止释放(x相同)，它们同时着地(t相同)，所以加速度a相同。 二、自由落体加速度 2.大小：通常g=9.8m/s2，粗略计算时g=10m/s2。 3.方向：竖直向下。 4.高度越高，g值越小；纬度越高，g值越大。 北极：g=9.832m/s2 莫斯科：g=9.816m/s2 北京：g=9.801m/s2 赤道： g=9.780m/s2 三、自由落体运动的规律 1.公式： 2.初速度为0的匀加速直线运动的几个比例关系同样适用。 例：屋檐上每隔相同的时间间隔滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴正好达到地面，而第3滴与第2滴分别位于高为1m的窗户的上、下沿，如图所示。（g取10m/s2）求： （1）此屋檐离地面多高？（2）滴水的时间是多少？ 5 4 3 2 1 解：可以将这五滴水的运动等效地视为一滴水下落， 各个相等时间间隔内的位移，它们满足比例关系：1：3：5：7。设相邻的水滴之间的距离自上而下依次为x ,3x ,5x ,7x ,则窗户高为5x ，依题意有5x=1,则x=0.2m。 屋檐高度 h=x+3x+5x+7x=16x=3.2m 由 得 V12>8 V1=8 V2=4 4<v12<8 四、伽利略发现问题 伽利略利用逻辑的力量，证明了亚里士多德观点是错误的。 猜想与假说 伽利略相信，自然界的规律都是简洁明了的。他猜想自由落体运动是一种简单的变速运动，速度应该是均匀变化的。 数学推理 若 ，速度随时间均匀变化，则 且 。 实验验证 伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，伽利略手稿中记录的一组实验数据。 时间单位 1 2 3 4 5 6 7 8 距离单位 32 130 298 526 824 1192 1600 2104 数据分析： 伽利略发现，斜面的倾角不同，上述比例关系同样成立，并且常数随着倾角的增大而增大。 合理外推 合理外推：随着θ的增大， 的数值在增大。当θ=900时，即物体竖直下落时，这个关系也应该成立，这时的数值最大。 得出结论 自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。 $