2.4 自由落体运动 课件 -2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第二章　匀变速直线运动的研究 自由落体运动 生活中的物体下落现象 自由落体运动 物体下落快慢与什么有关？ 二千多年前，古希腊哲学家亚里士多德认为物体下落的快慢跟它的轻重有关， 物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的，物体越重，下落得越快；反之，则下落得越慢。 亚里士多德 观察与思考 重物被轻物拖累 重物轻物 绑一起更重 逻辑的力量 亚里士多德 v12＞8 v1=8 v2=4 4<v12<8 结论与假设 出现了矛盾！ 物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的，物体越重，下落得越快；反之，则下落得越慢。 伽利略 老亚，你错了 观察与思考 探究：什么因素影响物体下落的快慢呢？ 实验一 重量大的硬币和轻薄纸片谁下落得快? 相同的两张纸，同一高度同时释放， 那纸团与一张纸呢？ 实验二 重量大的硬币，下落的快 纸团下落的快 原因：空气阻力对下落快慢的影响 如果没有空气阻力只在重力作用下呢？ 观察与思考 观察与思考 空气中，羽毛受到的空气阻力大，所以下落比铁片慢。 真空中，羽毛与铁片下落快慢相同，说明下落快慢与轻重无关。 实验结论：物体下落的快慢与轻重无关，影响落体快慢的因素是空气阻力. 观察与思考 伽利略落体实验 据《伽利略传》记载，1589年伽利略在比萨斜塔上做了“重量不同的两个铁球同时落地”的实验， 推翻了古希腊哲学家亚里士多德的结论：重的物体下落速度比轻的物体下落速度快，落体速度与重量成正比。 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，叫作自由落体运动。 2.特点：(1)只受重力作用；(2)初速度为0。 3.说明：空气阻力可以忽略时，物体下落的运动也可以近似看成自由落体运动。 实验：研究自由落体运动的规律 研究自由落体运动规律 纸带 夹子 重物 铁架台、打点计时器、纸带、电源、重物、夹子、刻度尺. 纸带在重物的作用下自由下落，根据打出的纸带上的点迹，分析重物的运动规律. 先启动电源，再释放纸带，打完点后立刻关闭电源. 数据分析 1.实验装置 2.实验原理 3.操作要点 实验时，重物的选取有何要求？ (1)要选择体积小质量大的重物(即密度大)，以减小空气阻力，使其由静止下落近似做自由落体运动. (2)可以改变重物的质量，重复上面的实验. 思考 如何判断自由落体运动是否为匀变速直线运动？ (1)先根据 求出各计数点的速度vn＝ ，作出v－t图像. 图像为一条倾斜直线说明该运动为匀变速直线运动.图像斜率即为物体的加速度. (2)任何连续相等的时间间隔T内的位移差在误差允许范围内近似相等，也说明该运动为匀变速直线运动. 可以利用逐差法求解物体的加速度. 思考 实验数据 4.数据分析 数据处理 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。 标记 时间间隔T/s 距离x/cm 位移之差 (xn-xn-1)/m cm x1 0.02 2.95 x2 0.02 3.40 x2-x1 0.45 x3 0.02 3.75 x3-x2 0.35 x4 0.02 4.25 x4-x3 0.50 x5 0.02 4.55 x5-x4 0.30 x6 0.02 4.85 x6-x5 0.30 说明：自由落体运动是一个初速度为0的匀加速直线运动！ a(m/s2) 1.(2022·成都市第八中学校高一期中)用如图甲的装置研究自由落体运动规律。已知打点计时器的工作频率为50 Hz。 (1)部分实验步骤如下： A.打点完毕，关闭电源，取出纸带 B.把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔 C.启动电源，待打点计时器工作稳定后放开重物 D.使重物停靠在打点计时器附近，重物与纸带相连 上述实验步骤的正确顺序是________。 BDCA 练习 先安装实验器材，后穿纸带，再连接重物，启动电源后释放纸带，打点完毕后关闭电源，取出纸带，并选择纸带进行数据处理，整理好实验器材。所以上述实验步骤的正确顺序是BDCA。 (2)图乙中标出的A、B、C、D、E中相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则计数点C对应的瞬时速度大小为vC＝_____ m/s(计算结果保留三位有效数字)。 2.18 打点计时器的工作频率为50 Hz，每隔0.02 s打一次点，每相邻两计数点之间还有4个计时点未画出，故T＝0.1 s，在匀变速直线运动中，平均速度大小等于中间时刻的瞬时速度大小，有 (3)根据实验记录的数据计算重物的加速度大小g＝_____ m/s2(计算