第二节 自由落体运动的规律（教学课件）物理沪科版2020必修第一册

第二章 匀变速直线运动 主讲教师：XXX 第二节 自由落体运动的规律 3 目录 01 自由落体运动速度与时间的规律 02 自由落体运动位移与时间的规律 游乐场里的跳楼机 伽利略发现自由落体运动是由静止开始的、速度随时间均匀增加的变速直线运动。可是，速度与时间的关系是通过观测下落的高度与时间的关系间接证实的；落体运动的结论是从斜面实验中“外推”出来的。我们能否通过实验直接研究自由落体运动并探索其运动规律呢？ 打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台、几个质量不同的重物、夹子、交流电源、毫米刻度尺. 实验器材 重物拖着纸带竖直下落时，如果阻力比重物的重力小得多，可近似认为重物仅在重力作用下运动。 实验原理 研究自由落体运动规律 （1）将计时器竖直固定在铁架台上 （2）竖直提起纸带，使重物靠近计时器下端 （3）先打开打点计时器，再松开纸带 （4）关闭电源，取下纸带 （5）更换重物，重复几次上面的实验，选取一条点迹清晰的纸带处理 （1）用刻度尺测量打点计时器打出的纸带上的点之间的距离. （2）用各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即 ，做v-t图像，图像为一条倾斜的直线。 (3)根据v－t图像的斜率求加速度，即加速度等于9.81m/s2，或根据Δx=xN－xN-1＝aT2，求得Δx近似一个常量，解得加速度等于9.81m/s2。 自由落体运动是初速度为零、加速度恒定(约为9.8 m/s2，与物体的质量无关)的匀加速直线运动。 实验结论 也叫自由落体加速度 在地球的不同地方，自由落体加速度的大小都是9.8 m/s2吗？人们又是如何知道某地的自由落体加速度的大小的呢？你有测量方法吗？ 在物理学中，把自由落体运动的加速度称为重力加速度（gravitational acceleration）， 并用字母 g 来表示，方向竖直向下。物体做自由落体运动时，其速度 v 与时间 t 的关系为v = gt 在地球上不同的地点测量发现，重力加速度 g 的大小会随纬度改变。地球上部分地点的重力加速度的大小。通常把重力加速度的大小取为 9.8 m/s2 。 物体由静止开始下落 的 v-t 图像 地球表面不同地点，g值有所不同。 纬度越高，g值越大。g极地>g赤道 同一地点不同高度，g值有所不同。 高度越高，g值越小。g低>g高 物体做自由落体运动时，其速度 v 与时间 t 的关系为 v = gt 自由落体运动的位移与时间规律 做匀速直线运动物体 的 v-t 图像 匀速直线运动的特点是在任意相等的时间间隔 Δt 内， 物体的位移相等，图中 小矩形的面积表示物体 在 Δt 时间内的位移，即 Δx1 = v1Δt = Δx2 自由落体运动的 v-t 图像，图中直线与时间轴所包围的“面积”就是自由落体运动经过时间 t 的位移大小 v-t 图像与时间轴所包围的“面积”表示位移 小球自由 下落的频闪照片 通过上述自主活动，可得物体做自由落体运动的下落高度 h（即位移大小）与下落时间 t 的定量关系为 将上式与 v = gt 联立，消去时间 t，推得自由落体运动的速度 v 与下落高度 h 之间的关系为 a → g x → h 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以，匀变速直线运动公式也适用于自由落体运动。 v0=0 典型例题 例1 将甲乙两物体从同一高度由静止释放，已知甲物体的重力是乙的3倍，空气阻力忽略不计，则(　 )　　　 　　　 A、甲一定先落地　 B、乙一定先落地 C、甲、乙同时落地　　 D、乙可能先落地 C 例2在忽略空气阻力的情况下，让石块和木块 从同一高度同时静止下落，下列说法正确的是（ ） A、重的石块先落地 B 、轻的木块先着地 C 、在着地前的任一时刻，二者具有相同的的速度， 相同的位移 D、 两者在下落这段时间内的平均速度相等 解析：在没有空气阻力的情况下，石块和木块下落快慢相同，所以AB错，选项C正确，根据平均速度的定义又可知D也正确 CD 例3在探究自由落体运动的规律实验中，将下列步骤的代号按合理顺序填写在横线上： 。 A. 拉住纸带，将重锤移至靠近打点计时器处，先接通电源，后放开纸带，让重物带动纸带自由下落； B. 将打点计时器坚直固定在铁架台上，并接好电路； C. 用夹子将纸带固定在重锤上，并将纸带穿过打点计时器的限位孔； D. 断开电源，取下纸带 E. 换上新的纸带，再重复做三次 BCADE 例4.关于自由落体运动，下列说法中正确的是(　　) A．质量大的物体自由下落时的加速度大 B．从水平飞行的飞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