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

第四节 自由落体运动 第二章 匀变速直线运动的研究 1 1.物理观念：知道自由落体运动的规律及其特点，知道重力加速度的大 小和影响重力加速度大小的因素。知道三个基本公式。 2.科学思维：分析重的物体和轻的物体的自由落体运动规律，形成实 事求是的科学思维。 3.科学探究：通过实验探究学会自由落体运动的规律和特点。 4.科学态度与责任：通过自由落体运动的学习，养成严谨的科学态度。 教学目标 生活中我们把两个质量不同的物体从同一个高度自由下落，这两物体同时到达地面吗？ 想一想 生活经验告诉我们，重的物体先到达 地面，轻的物体后到达地面，大家想一想， 什么原因让它们先后到达地面？如果，排除 这个原因，那么结果又是什么呢？ h 铅球 羽毛 1．两种观点 第一个观点：亚里士多德：重的物体比轻的物体下落得快，物体下落快慢由它们的轻重决定。 亚里士多德（Aristotle，公元前384～前322），古代先哲，古希腊人，世界古代史上伟大的哲学家、科学家和教育家之一，堪称希腊哲学的集大成者。他是柏拉图的学生，亚历山大的老师。 主要代表作：《工具论》，《物理学》，《形而上学》，《伦理学》，《政治学》,《气象学》,《论天》,《动物志》,《动物之构造》,《论感觉和被感觉的》,《论记忆》、《论睡眠》,《修辞学》、《诗学》,《范畴篇》,《论青年、老年及死亡》 影响物体下落快慢的因素 第二个观点：伽利略的观点：轻重物体下落一样快。 伽利略·伽利雷（1564年2月15日～1642年1月8日）享年77岁，是意大利天文学家、物理学家和工程师、欧洲近代自然科学的创始人。伽利略被称为“观测天文学之父”、“现代物理学之父”、“科学方法之父”、“现代科学之父”。 伽利略研究了速度和加速度、重力和自由落体、相对论、惯性、弹丸运动原理，并从事应用科学和技术的研究，描述了摆的性质和“静水平衡”，发明了温度计和各种军事罗盘，并使用用于天体科学观测的望远镜。他对观测天文学的贡献包括使用望远镜对金星相位的确认，发现木星的四颗最大卫星，土星环的观测和黑子的分析。 影响物体下落快慢的因素 影响物体下落快慢的因素 2．牛顿管内物体的下落运动 实验表明：牛顿管内有空气时，铁片和羽毛下落的快慢不同；被抽去部分空气时，它们下落的快慢比较接近，被抽去的空气越多，它们下落的快慢越接近；当把牛顿管中空气全部抽去后，它们下落的快慢就完全相同了。 艾萨克·牛顿（1643年1月4日—1727年3月31日），爵士，英国皇家学会会长，英国著名的物理学家、数学家，百科全书式的“全才”，著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。 牛顿一生科学贡献卓越，他是近代科学的鼻祖，他开拓了向科学进军的新纪元! 牛顿管 钢球和羽毛在空气中和真空中的自由落体运动 钢球和羽毛在真空环境下，同时同一个高度做自由落体运动时同时落地。空气环境下，没有同时落地的原因是受到了空气阻力的影响。 自由落体运动 1．定义：物体只在______作用下从静止开始下落的运动。 2．运动性质：自由落体运动是初速度等于____的____________运动。 3．受力特点：只受______作用。 重力 零 匀加速直线 重力 4.自由落体加速度：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度。 ①方向：__________。 ②大小:g＝9.8 m/s2，粗略计算g＝10 m/s2 竖直向下 在地球上的同一地点： 一切物体自由下落的加速度都相同。 在地球上不同的地点： g 的大小一般是不同的，g 值随纬度的增大而逐渐增大，随海拔高度的增加而减小。 月球 重力加速度为 m=50kg的人的重量为 G=82N 水星 重力加速度为 m=50kg的人的重量为 G=185N 金星 重力加速度为 m=50kg的人的重量为 G=444N 地球 重力加速度为 m=50kg的人的重量为 G=494N 火星 重力加速度为 m=50kg的人的重量为 G=186N 木星 重力加速度为 m=50kg的人的重量为 G=1240N 土星 重力加速度为 m=50kg的人的重量为 G=522N 天王星 重力加速度为 m=50kg的人的重量为 G=444N 海王星 重力加速度为 m=50kg的人的重量为 G=558N 条件：①初速度为零；②只受重力。 运动性质：是初速度v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动。 大小：g＝9.8 m/s2，粗略计算g＝10 m/s2。 自由落体加速度随纬度的增大而逐渐增大，随海拔高度的增加而减小。位置不同重力加速度不同，不同星球重力加速度也不同。 v-t 图像：是一条过原点的倾斜直线(如图所示)，斜率k＝g。 加速度方向：竖直向下 自由落体运动的特点 项目 匀变速直线运动 自由落体运动 速度-时间关系式 位移-时间关系式 速度-位移关系式 自由落体运动是，初速度为零的匀加速直线运动。基本公式如下： 例题1：1971年7月26日发射了阿波罗15号飞船，成功登月后宇航员做了一个自由落体实验：宇航员在月球上的同一高度同时释放了羽毛和铁锤，如图所示，已知月球上是真空。 请回答以下问题： （1）你观察到什么现象？ （2）月球的重力加速度是地球的三分之一 那么，2秒后它们的速度大小是多少？ （3）如果，静止释放的位置到地面的竖直 高度为1m,那么需要多长时间后到达地面？ 例题2：(多选)下列说法正确的是(　 　) A．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 B．自由落体运动的加速度方向总是竖直向下 C．自由落体运动的初速度有时可以不等于零 D．自由落体运动的加速度随着地球纬度的增大而增大 ABD 例题3：（多选）某跳水运动员从跳板上跳到掉进水前的运动过程中，计空气阻力可以忽略不计，竖直向下为运动的正方向。则，下列四幅图像中，能正确描述这运动过程的是( 　) BC 例题3：2020年6月，河北保定出现了恶劣天气，下起了长达20分钟的特大冰雹，汽车玻璃被砸坏，农作物受到了重创，给人民财产带来了巨大的损失。假设，冰雹的下落高度为2000m，冰雹下落运动可以看作为自由落体运动。重力加速度取g=10m/s2,求： (1)冰雹到达地面的速度大小 （2）冰雹到达地面需要的时间 例题5：跳伞运动员做低空跳伞表演，从距离地面高404 m处的飞机上开始跳下，先做自由落体运动，当自由下落180 m时打开降落伞，降落伞打开后运动员做匀减速直线运动，跳伞运动员到达地面时的速度大小为 4 m/s(g＝10 m/s2)。求： (1)运动员打开降落伞时的速度大小； (2)降落伞打开后，运动员的加速度大小； (3)离开飞机后，经过多长时间才能到达地面。 自由落体 运动 匀减速直线运动 $$