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

自由落体运动 第二章 第4节 回顾旧知: 匀变速直线运动的公式 速度与时间: 位移与时间: 位移与速度: 匀变速直线运动的速度-时间的图象是什么? 一条倾斜的直线 绵延两千年的错误 亚里士多德通过大量的物体自由下落的观察，直接得出结论： 重的物体比轻的物体下落的快，即“重快轻慢” 由于他在学术界的崇高地位，且该结论符合生活经验常识，这种论断流传了近2000年 研究方法： 观察——思考（直觉） 亚里士多德 跨越时空的对话 重的快！ 一样快！ 亚里士多德 (Aristotle，前384—前322) 伽利略 (GalileoGalilei，1564—1642) 据亚里士多德的理论  如果把大石块和小石块捆在一起大石块会被小石块拖着而减慢  但两个石块捆在一起的总重量比大石块儿要重 亚里士多德的理论陷入困境 系统下落速度应该小于大石块单独下落时速度 系统下落速度应该大于大石块单独下落时速度 大石块下落速度比小石块下落速度快 Galileo，1564-1642 重物和轻物应该下落地同样快 伽利略的观点 伽利略  逻辑的力量（归谬法） 假设：重的物体下落得快 V1=8 V2=4 4<V12<8 相互矛盾 V12＞8 伽利略用“归缪法” 否定了亚里士多德“重快轻慢”的论断，伽利略认为：重物与轻物应该下落得同样快。 研究方法： 逻辑推理 日常生活中，我们常常看到重的下落地快，轻的下落地慢？ 两张相同的薄纸，其中一张揉成团状，然后同时从同一高度由静止释放，谁先着地？ 纸团先着地 若无空气阻力呢？ Galileo，1564-1642 空气阻力对不同物体的影响不同 伽利略的观点 伽利略  著名的比萨斜塔实验 世界著名的比 萨斜塔实验证明 物体下落快慢与轻重无关 研究方法： 观察—逻辑推理   ——实验（对比实验） 操作1：将鸡毛和铁片同时从静止释放 现象1：铁片先落地 操作2：抽成真空，将牛顿管倒立 现象2：铁片和羽毛同时落地 无空气阻力时，轻重不同的物体下落快慢相同。  牛顿管实验 伽利略要进一步通过实验研究自由落体运动的规律 但是，在伽利略的时代，还没有描述运动的概念 伽利略首先建立起速度、加速度的概念 猜想与假说 伽利略 (GalileoGalilei，1564—1642) 自然界是简单的 自然界的规律也是简单的。 —伽利略 物体下落速度是均匀变化的 随时间均匀变？ 随位移均匀变？ 实验验证 困难二：落体运动时间太短，无法准确测量 突破：“冲淡”重力，使其加速度减小 伽利略的实验设计：“冲淡重力” 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 结果表示为： 验证猜想：速度随时间均匀变化 1、质量不同小球，同一斜面下落，加速度相同。 2、斜面倾角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数随着θ的增大而增大。 合理外推 伽利略用斜面实验验证了后，怎样说明落体运动也符合这个规律？ 合理外推：随着倾角的增大，   （加速度）的数值增大。 倾角很大，接近落体运动，当θ=90°时，就是自由落体运动！ 这时的数值（加速度）最大。且所有物体下落时的加速度都是一样的！ 合理外推 后人在用伽利略的器材重复他的实验时发现： 铜球沿斜面滚下，如果斜面倾角超过5°就很难准确计时。 伽利略把他的结论外推至90°是需要很大勇气的。 后来，他的外推被实验证实了 为什么说伽利略把他的结论外推到90度需要很大的勇气？ 单纯的逻辑推理和对有限事实的归纳都不会导致新的发现； 科学发现中最活跃的因素是猜想、假设与直觉。 因为这个原因，对于新发现的规律不能有百分之百的把握。 得出结论 至此，他终于成功地验证了原来的猜想，不但否定了亚里士多德的错误论断，而且得到了物体下落的规律。 自由落体运动是: v0＝0的匀加速直线运动，且所有物体下落的加速度都相同。 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 条件： 1. 只受重力（忽略空气阻力）  2. 初速度为零 自由落体运动属于匀加速还是变加速运动？ 注意：自由落体运动是一种理想化运动 自由落体运动 如何证明一个运动是匀加速运动呢？ ①v-t图象是直线 ② Δs=at² 如何测量自由落体运动呢？ 需要测量自由落体运动速度或位移 ①打点计时器 ②频闪照片 （相邻相等时间的位移差是定值） 自由落体运动的研究 1、实验器材：铁架台、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。 2、原理：纸带在重物的作用下自由下落，纸带受到的阻力较小，近似认为纸带做自由落体运动，根据打出的纸带点的情况，分析出重物的运动规律。 纸带 夹子 重物 打点计时器 实验：研究自由落体运动的规律 3、实验步骤 ①把打点计时器竖直固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器