第二章 第4节 自由落体运动（课件PPT)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

匀变速直线运动的研究 第二章　 第4节　自由落体运动 课件使用说明 本课件使用Office2016制作，请使用相应软件打开并使用。 本课件文本框内容可编辑，单击文本框即可进行修改和编辑。 本课件理科公式均采用微软公式制作，如果您是Office2007或WPS 2021年4月份以前的版本，会出现包含公式及数字无法编辑的情况，请您升级软件享受更优质体验。 由于WPS软件原因，少量电脑可能存在理科公式无动画的问题，请您安装Office 2016或以上版本即可解决该问题。 课前·教材预案 课堂·深度探究 课末·随堂演练 课时作业（十） 　　[学习目标]1.知道物体做自由落体运动的条件，知道自由 落体加速度的大小和方向（物理观念）.2.掌握自由落体运动 规律，并能解决相关实际问题（科学思维）.3.会通过实验探 究自由落体运动的规律，测量自由落体加速度（科学探究）. 返回目录 物理　必修　第一册 　 课前·教材预案 知识点1　 自由落体运动 1. 定义：物体只在 作用下从 ⁠开始下落的 运动. 2. 物体的下落可看作自由落体运动的条件：空气阻力的作 用 ，可以 ⁠. 重力　 静止　 比较小　 忽略　 返回目录 物理　必修　第一册 　 知识点2　 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 ⁠ ，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作 ⁠ ，通常用g表示. 2. 方向： ⁠. 3. 大小 （1）在地球表面，g值随纬度的增大而逐渐 ⁠. （2）一般取值：g＝ 或g＝ ⁠. 相 同　 重力加速 度　 竖直向下　 增大　 9.8 m/s2　 10 m/s2　 返回目录 物理　必修　第一册 　 知识点3　 自由落体运动规律 1. 自由落体运动的性质：自由落体运动是初速度为 ⁠ 的 运动. 2. 匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体 运动. 3. 自由落体运动的速度、位移与时间的关系式：v＝ ，x ＝ ⁠. 0　 匀加速直线　 gt　 gt2　 返回目录 物理　必修　第一册 　 1. 判断下列说法的正误. （1）重的物体总是比轻的物体下落得快. （　×　） （2）在空气中由静止释放的物体都做自由落体运动. （　×　） （3）自由落体加速度的方向垂直地面向下. （　×　） （4）在同一地点，轻重不同的物体的g值一样大. （　√　） × × × √ 返回目录 物理　必修　第一册 　 2. 在同一地点，质量为2m的物体A从高h处自由下落，质量为 m的物体B从高h处自由下落，不计空气阻力，则A、B两物体 下落的加速度之比为 ；下落时间之比为tA∶tB ＝ ；落地前瞬间的速度之比为vA∶vB＝ ⁠. 1∶1　 2∶1　 2∶1　 返回目录 物理　必修　第一册 　 答案：因为没有空气阻力. 【情境导学】如图所示，在有空气的玻璃管中，金属片比羽毛 下落得快，在抽掉空气的玻璃管中，金属片和羽毛下落快慢相 同.那么为什么物体下落快慢相同？ 返回目录 物理　必修　第一册 　 1. 自由落体运动的条件 （1）从静止开始下落； （2）下落过程中只受重力. 2. 自由落体运动是一种理想化的运动模型，实际物体在空中 下落时只有空气阻力远小于重力，空气阻力可以忽略，物体的 运动可看成自由落体运动. 返回目录 物理　必修　第一册 　 【例题1】下列关于自由落体运动的说法正确的是（　　） A. 物体从静止开始下落的运动就叫自由落体运动 B. 物体竖直下落的运动就叫自由落体运动 C. 物体只在重力作用下的运动就叫自由落体运动 D. 物体只在重力作用下，由静止开始下落的运动叫自由落体 运动 思维导引：自由落体运动是一种理想化模型，需要满足特定的 条件：①从静止开始运动；②只受重力作用. 答案　D 思维导引： 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　对自由落体运动定义的理解，需要特别注意两点：其 一，物体只受重力，如物体下落时空气阻力不能忽略，就不 叫自由落体运动；其二，从静止开始，如果有一定的初速度 下落，也不能叫自由落体运动，这两个条件缺一不可，选项 D正确. 返回目录 物理　必修　第一册 　 【变式1】（多选）如图所示，一个苹果和一片树叶同时从同 一高度下落，下列说法正确的是（　　） A. 树叶和苹果下落得一样快，因为二者都做自由落体运动 B. 树叶下落得慢，因为树叶受到的空气阻力的影响比苹果的更大些 C. 苹果的运动可以近似地视为自由落体运动 D. 树叶和苹果落地时的速度大小一定相等 返回目录 物理　必修　第一册 　 15 解析　由于苹果所受的空气阻力比自身重力小得多，可以忽略 不计，因此苹果的运动可以看成自由落体运动；而树叶所受的 空气阻力与自身重力相差不多，不能忽略，因此树叶的运动不 能看成自由落体运动.选项B、C正确. 答案　BC 返回目录 物理　必修　第一册 　 考点2　自由落体运动规律的应用 1. 运动性质：初速度v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动. 2. v－t图像是一条过原点的倾斜直线（如图所示），斜率k ＝g. 返回目录 物理　必修　第一册 　 3. 自由落体运动的基本公式 匀变速直线运动规律　自由落体运动规律 匀变速直线运动的一切推论公式，如速度位移公式、平均速度 公式、位移差公式、初速度为零的匀变速直线运动的比例式， 都适用于自由落体运动. 返回目录 物理　必修　第一册 　 【例题2】从离地面500 m处自由落下一个小球，不计空气阻 力，g取10 m/s2，求： （1）小球落到地面需要的时间； （2）开始下落后第1 s内的位移大小和最后1 s内的位移大小； （3）下落时间为总时间一半时的位移大小. 思维导引：应用自由落体运动的规律求解所求的物理量. 解析　（1）小球做自由落体运动， 根据x＝gt2， 可得t＝＝ s＝10 s. 思维导引： 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）第1 s内的位移 x1＝g＝×10×12 m＝5 m， 前9 s内的位移 x9＝g＝×10×92 m＝405 m， 最后1 s内的位移 Δx＝x－x9＝500 m－405 m＝95 m. 返回目录 物理　必修　第一册 　 （3）t'＝＝5 s， 位移x5＝gt'2＝×10×52 m＝125 m. 答案　（1）10 s　（2）5 m　95 m　（3）125 m 返回目录 物理　必修　第一册 　 【变式2】一个物体从H高处自由下落，经过最后200 m所用的 时间为4 s，g取10 m/s2，空气阻力忽略不计，求： （1）物体下落的总时间T与高度H； 解析　（1）由题意知H＝gT2，① 物体在最后4 s前下落的高度h＝g（T－4）2，② 则H－h＝200 m，③ 联立①②③解得T＝7 s，H＝245 m. 答案　（1）7 s　 245 m 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）物体下落一半时间时的速度； 解析　（2）因下落总时间T＝7 s，故下落一半时间时的速度 ＝g·＝10× m/s＝35 m/s. 答案　（2）35 m/s 返回目录 物理　必修　第一册 　 （3）物体落地时的速度. 解析　（3）因总高度H＝245 m，由v2＝2gH知，物体落地时速 度v＝ m/s＝70 m/s. 答案（3）70 m/s 返回目录 物理　必修　第一册 　 考点3　用落体法测量重力加速度 1. 实验器材 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. 返回目录 物理　必修　第一册 　 2. 探究过程 （1）如图所示，将打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好 电路. 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）使纸带穿过两个限位孔，下端用夹子夹住连到重物上， 让重物靠近打点计时器. （3）用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态，启动打点计时 器，放开纸带让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打下一 系列的点，重物落地后立刻关闭电源. （4）改变重物的质量，重复几次上面的实验，选取一条点迹 清晰的纸带进行处理. 返回目录 物理　必修　第一册 　 3. 数据处理 （1）用刻度尺测量打点计时器在纸带上打出的点之间的距离. （2）用vn＝求出各点的速度，作v－t图像，图像应为 一条过原点的倾斜直线. （3）根据v－t图像的斜率求加速度或根据Δx＝aT2计算加速 度. 返回目录 物理　必修　第一册 　 4. 实验结论 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. 返回目录 物理　必修　第一册 　 【例题3】如图所示，图中甲、乙两图都是使用电磁打点计时 器测量重力加速度g的装置示意图，已知该打点计时器的打点 频率为50 Hz. 返回目录 物理　必修　第一册 　 （1）甲、乙两图相比较， 　　　　图所示的装置更合理. （2）图丙是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实 验打出的一条纸带，其中打出的第一个点标为1，后面依次 打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5、…，经测量，第 15至第17点间的距离为11.70 cm，第1至第16点间距离为 43.88 cm，则打下第16个点时，重物下落的速度大小 为 　　　　m/s，测出的重力加速度值为g＝ 　　　　m/s2. （结果保留三位有效数字） 返回目录 物理　必修　第一册 　 思维导引：从是否能保证v0＝0考查装置是否合适；应用处理 纸带数据的方法求重力加速度. 解析　（1）甲图更合理，因为用夹子固定纸带上端，可以避 免由于手的抖动造成纸带上的第一个点迹被拖长或位置不能确 定，也便于将电源纸带调整到竖直方向. （2）打下第16个点时的速度 v＝＝ m/s≈2.93 m/s， 故重力加速度g＝＝ m/s2＝9.78 m/s2. 答案　（1）甲　（2）2.93　9.78 思维导引： 返回目录 物理　必修　第一册 　 【变式3】如图甲所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重 物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测得自由落 体加速度. 返回目录 物理　必修　第一册 　 （1）所需器材有：电磁打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹 的铁架台和带夹子的重物，此外还需 　　　　（填字母代 号）. A. 直流电源 B. 天平及砝码 C. 8 V交变电源 D. 毫米刻度尺 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）已知电磁打点计时器的工作频率为50 Hz，实验中得到的 一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E是打点计时器连续打 出的点，图中四个数据中不符合有效数字要求的一组数据应改 为 　　　　cm；在打下点D时重物的速度大小为 　　　　m/s. 重物的加速度大小为 　　　　m/s2.该实验中测得的自由落体 加速度的值偏小，其主要原因是 　　　　　　　　　　　　　. 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　（1）电磁打点计时器需接8 V交变电源；自由落体加速 度与物体的质量无关，所以不需要天平和砝码；计算速度需要 测量相邻计数点间的距离，需要毫米刻度尺，选项A、B错 误，C、D正确. 答案　（1）CD 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　（2）用毫米刻度尺测量长度，测量结果要求估读到最小刻度的下一位，这四个数据中不符合有效数字要求的是2.0 cm，应改为2.00 cm.A、B、C、D、E是打点计时器连续打出的点， 因此相邻两点之间的时间间隔为T＝0.02 s；根据匀变速直线 运动某段时间中间时刻的速度等于该时间段的平均速度求出D 点速度为vD＝＝ m/s≈1.483 m/s；根据逐差法 有a＝＝ m/s2＝9.625 m/s2.由于重物 下落的过程中不可避免地存在摩擦力及空气阻力，因此所测自 由落体加速度的值比实际值要小. 答案　（2）2.00　1.483　9.625　实验中存在摩擦力及空气阻力 返回目录 物理　必修　第一册 　 课末·随堂演练 1. （对自由落体运动的理解）关于自由落体运动，下列说法 正确的是（　　） A. 只有重的物体才能发生自由落体运动 B. 自由落体运动就是物体沿竖直方向下落的运动 C. 自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始下落的运动 D. 在有空气阻力时，只要空气阻力不变，物体仍可做自由落 体运动 返回目录 物理　必修　第一册 　 答案　C 解析　物体做自由落体运动需要两个条件：①初速度为零，② 只受重力，选项C正确，A、B、D错误. 返回目录 物理　必修　第一册 　 2. （重力加速度）关于自由落体加速度，下列说法正确的是 （　　） A. 物体的质量越大，下落时加速度越大 B. 在同一高度同时由静止释放一大一小两个金属球，二者同 时着地，说明二者运动的加速度相同，这个加速度就是当 地的自由落体加速度 C. 北京的自由落体加速度比广东的稍小 D. 以上说法都不对 返回目录 物理　必修　第一册 　 答案　B 解析　自由落体运动是忽略空气阻力的运动，无论质量大小， 下落时加速度都是g，选项A错误；在同一高度释放的金属球受 到的空气阻力远小于金属球的重力，金属球做自由落体运动， 故金属球运动的加速度为当地的自由落体加速度，选项B正 确，D错误；北京的自由落体加速度比广东的大，选项C错误. 返回目录 物理　必修　第一册 　 3. （自由落体运动规律的应用）一小球从距地面某一高度处 自由下落，落地时速度大小为20 m/s，不计空气阻力，自由落 体加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是（　　） A. 小球落地时间为1 s B. 小球开始下落时距离地面的高度为10 m C. 小球在下落过程中的平均速度大小为20 m/s D. 小球在下落的最后1 s内的位移大小为15 m 答案　D 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　小球落地时间为t＝＝ s＝2 s，选项A错误；小球开始 下落时距离地面的高度为h＝＝20 m，选项B错误；小球在下 落过程中的平均速度大小为＝＝10 m/s，选项C错误；小球 在下落的最后1 s内的位移大小为h'＝h－g＝（ 20－ ×10×12） m＝15 m，选项D正确. 返回目录 物理　必修　第一册 　 课时作业（十） 返回目录 物理　必修　第一册 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 $$