2.4自由落体运动 课件-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

新教材高中物理·必修一 探天地之美，析万物之理 2.4 自由落体运动 （第1课时） 新课导入 重的物体和轻的物体谁下落得快？ 实验1： 实验2： 实验3： 硬币下落得快 纸团下落得快 几乎下落得一样快 自主预习 阅读课本47-48页“自由落体运动”，回答下列问题： 1.影响物体下落快慢的主要因素是什么？ 2.伽利略是怎样推翻亚里士多德的观点的？ 3.什么是自由落体运动？ 两种观点 伽利略 重的物体下落的更快！ VS 亚里士多德 物体下落的快慢与质量无关 亚里士多德这一观点在2000多年内无人质疑！！！ 伽利略的证明 伽利略通过逻辑推理认为，根据亚里士多德“重的物体下落得快”的论断，会推出相互矛盾的结论。 v=8m/s v=4m/s v>8m/s 4m/s<v<8m/s v=? 观点1：两石块绑在一起后，质量更大，下落更快： 观点2：两石块绑在一起后，小石块会拖慢大石块： 亚里士多德的观点自身存在矛盾 现代实验：牛顿管 结论：影响物体下落快慢的主要因素是空气阻力。在真空环境下，质量大的物体与质量小的物体下落得一样快。 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。 2.条件：只受重力；初速度为0。自由落体运动是一种理想化模型。 注意：空气阻力远远小于物体重力时，可以忽略空气阻力的影响，将物体的运动近似看成自由落体运动。 自由落体的运动性质度 结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 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相同，这个加速度叫作自由落体加速度，又称重力加速度，通常用g表示。 2.大小：9.8m/s2 ，粗略：10m/s2 3.方向: 竖直向下 注意：没有特别说明，按g =9.8m/s2进行计算 4.特点： ①不同地点，g大小不同，纬度越高，g越大。赤道处g值较小，两极g值较大。 ②同一纬度，海拔高度越高，g值越小。 1.物体在真空中一定做自由落体运动。 2.自由释放的物体只在重力作用下一定做自由落体运动。 3.质量越大的物体自由落体加速度越大。 4.物体在月球上做自由落体运动的重力加速度也是9.8 m/s2。 辩一辩 × √ × × （P46）【例题1】 关于自由落体运动及重力加速度的说法正确的是(　　) A.竖直向下的运动一定是自由落体运动 B.熟透的苹果从树枝开始自由下落的运动可被视为自由落体运动 C.同一地点,不同质量的物体的g值可能不一样大 D.g值在两极处小于在赤道处 B （P46）【变式训练1】 (多选)关于自由落体运动,下列说法正确的是(　　) A.物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动 B.如果空气阻力比重力小得多,空气阻力可以忽略不计,这时由静止开始下落的运动是自由落体运动 C.蹦床运动员跳跃达到最高点后直至落回蹦床的过程可看为自由落体运动 D.雨滴经过窗子的这段运动可以看作是自由落体运动 BC （P49）1.(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.质量大的物体做自由落体运动时的加速度大 B.从水平飞行着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下落过程,可近似看作自由落体运动 D （P49）2.(自由落体运动的图像)一个做自由落体运动的物体,下落速度v随时间t变化的图像如图所示,其中正确的是(　　) D （P49）3.(自由落体运动的加速度)关于重力加速度的说法不正确的是(　　) A.重力加速度g是标量,只有大小没有方向,通常计算中g取9.8 m/s2 B.在地面上不同的地方,g的大小不同,但它们相差不是很大 C.在地球上同一地点,一切物体在自由落体运动中落至同一高度时的加速度都相同 D.在地球上同一地点,离地面高度越大,重力加速度g越小 A 新教材高中物理·必修一 探天地之美，析万物之理 2.4 自由落体运动 （第2课时） 实验：测自由落体运动加速度 打点计时器法（铁架台、打点计时器、纸带、重锤、交流电源、刻度尺） 数据处理 3T 3T X2 X1 实验误差 1.纸带、重锤受到空气阻力； 2.纸带与打点计时器之间存在摩擦力； 3.下落过程中纸带未处于竖直方向； 4.测量误差。 1.固定实验器材，固定纸带； 2.纸带穿过带点计时器限位孔，托住重锤使其靠近打点计时器； 3.接通电源，释放重锤，打出纸带； 4.关闭电源，取下纸带进行分析。 （P48）【例题3】 某同学用如图甲所示的装置测量重力加速度时,所打的纸带如图乙所示。 甲 乙 (1)实验时纸带的 (选填“A”或“B”)端应和重物相连接。  (2)纸带上1至9各点为计时点,由纸带所示数据可算出当地的重力加速度为 m/s2。  (3)当地的重力加速度为9.8 m/s2,请列出测量值与当地重力加速度值有差异的一个原因 。  9.4 纸带与墨粉纸盘及其他接触物间存在摩擦 B 自由落体运动的规律 1.运动性质：自由落体运动是初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动。 2.基本规律： h v0=0 a=g v=? v0=0,a=g,x=h 3.二级结论 (1)落地时间： (2)落地速度： (3)位移差： (4)连续相等时间位移之比： (5)连续相等位移时间之比： 1 : 3 : 5 : 7 : … : (2n-1) （P47）【例题2】 从离地面500 m的空中自由落下一个小球,g取10 m/s2,求: (1)小球落到地面所用的时间; (2)自小球开始下落计时,在第1 s内的位移、最后1 s内的位移。 规范解答： 答案:(1)10 s　(2)5 m　95 m （P49）4.(自由落体运动的规律)一个小球自屋檐自由下落,在Δt=0.25 s内通过了高度Δh=2m的窗口,求窗口的顶端距屋檐多高?(g取10 m/s2) （P47）【变式训练2】 浙江省长兴县十里银杏长廊景区古银杏众多,成片成林全国罕见。游客小朱看到一片手掌大小的树叶正好从离水平地面高约3 m的树枝上飘落。这片树叶从树枝下落到地面的时间可能是(　　) A.0.4 s B.0.6 s C.0.8 s D.3 s D 新教材高中物理·必修一 探天地之美，析万物之理 2.4 自由落体运动 （第3课时） 测反应时间 1.如图所示，甲同学用两个手指捏住直尺的顶端，乙同学用一只手在直尺10cm刻度位置做捏住直尺的准备，但手不碰到直尺；在甲同学放开手指让直尺下落时，乙同学立刻作出反应捏住直尺，读出B同学捏住直尺部位的刻度为30cm，则B同学的反应时间约为（　　） A．0.1s B．0.2s C．0.3s D．0.4s B 星球表面重力加速度 注意:g=9.8m/s2是在地球表面的重力加速度，其他星球重力加速度不为9.8. (课后训练P22)4.假设未来的某一天,航天员在火星上距火星表面18 m高处由静止释放一重物,测得重物经过3 s落到火星表面,忽略火星上的大气阻力,下列说法正确的是(　　) A.火星表面的重力加速度大小为4 m/s2 B.重物落地时的速度大小为8 m/s C.重物落地前的1 s内位移大小为8 m D.重物下落过程中,任意相邻1 s内的位移之差为2 m A 不同高度同时下落 （课后训练P23）5.在离地面7.2 m处,手提2.2 m长的绳子的上端如图所示,在绳子的上下两端各拴一小球,放手后小球自由下落,绳子的质量不计,球的大小可忽略,g取10 m/s2。 (1)两小球落地时间相差多少? (2)B球落地时A球的速度多大? 答案:(1)0.2 s (2)10 m/s 多过程问题 （课后训练P23）6.特技跳伞要求队员在2 200 m的高度离开飞机,在不开伞自由落体的情况下完成规定表演动作。跳伞中某队员自由落体速度达到最大速度70 m/s后,调整姿势匀速下落,在距地面1 000 m时打开降落伞匀减速下落,落地速度恰好为零。g取10 m/s2,求: (1)匀速下落的距离; (2)匀减速下落过程的加速度大小; (3)跳伞过程的总时间(结果保留三位有效数字)。 答案:(1)955 m (2)2.45 m/s2 (3)49.2 s 频闪照相 2.频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。如图所示是小球自由下落时的频闪照片示意图（图片距离单位为：cm），频闪仪每隔0.04s闪光一次，根据小球的频闪照片示意图，以下结论正确的是（　　） A．A位置是小球的释放位置 B．小球加速度越来越大 C．小球在E点的瞬时速度大小是1.50m/s D．DF过程的平均速度比E点速度大 A （课后训练P21）3.(多选)右图是测量人的反应时间的小实验,乙同学在甲同学的大拇指与食指之间的正上方捏住一把直尺,甲同学的大拇指与食指之间距离较小(约3 cm),乙同学突然放开尺子,甲同学尽快用手指去夹住。下列表述正确的有(　　) A.该实验测的是甲同学的反应时间 B.该实验测的是乙同学的反应时间 C.实验原理是 D.实验原理是vt=gt AC （课后训练P21）5.登上月球的航天员利用频闪仪(频率为20 Hz)给自由下落的小球拍照,所拍的频闪照片如图所示(图上所标数据为小球到达各位置时总的下落高度),则月球表面的重力加速度为多少?(保留两位有效数字) 答案:1.6 m/s2 滴水计时 如图所示,让水滴自水龙头滴下,在水龙头正下方放一个盘,调节水龙头,让水一滴一滴地滴下,并调节到使第一滴水碰到盘的瞬间,第二滴水正好从水龙头口开始下落,并且能依次持续下去。用刻度尺测出水龙头口距盘面的高度h,再测出每滴水下落的时间T,其方法是:当听到某一滴水滴落在盘上的同时,开启停表开始计时,之后每落下一滴水依次数1、2、3……,当数到n时按下停表停止计时,读出停表时间t,则每一滴水滴下落的时间为 ,由 得：。 3.用滴水法可以测定重力加速度，方法是：在自来水龙头下面固定一块挡板A，调节水龙头，让水一滴一滴地滴落到挡板上，如图所示，并调节到耳朵刚好听到前一滴水滴在挡板上的声音的同时，下一滴水刚好开始下落。首先量出水龙头口离挡板的高度h，再用停表计时，计时方法是：当听到某一滴水滴在挡板上的声音的同时，开启停表开始计时，并数“1”，以后每听到一声滴水声，依次数“2、3、……”，一直数到“n”时，按下停表按钮停止计时，读出停表的示数为t。 （1）写出用上述方法测定重力加速度g的表达式g=            。 （2）为了减小实验误差，改变h的数据，测出多组数据记录在表格中(表中t′是水滴在空中运动的时间)，请在如图所示坐标纸上作出适当的图像，利用图像求出重力加速度g的值，g=            。（结果保留2位有效数字） 序号 高度h/cm 空中运动的时间t′/s 1 20.10 0.20 2 25.20 0.23 3 32.43 0.26 4 38.45 0.28 5 44.00 0.30 6 50.12 0.32 9.5m/s2 由于h=gt2,则h∝t2,画出h-t2图像, 利用图线的斜率来求重力加速度。 $$