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

1.7对自由落体运动的研究 生活中的物理现象 自由落体运动 不同物体在下落过程中是重的物体下落快，还是轻的物体下落快？ 生活常识： 重的物体往往比轻的物体先落地 这个观点正确吗？ 亚里士多德：　　　　　　　　　　物体下落的快慢由它们的重量决定． 亚里士多德 粉笔 纸片 粉笔重，纸片轻 探究实验一 粉笔 纸片 粉笔下落快，纸片下落得慢. 从实验现象得知，重的物体下落的快？ 粉笔重，纸片轻 实验一 亚里士多德 粉笔 纸团 探究实验二 轻重不同的物体，几乎同时落地，甚至轻的下落得快。 重的物体不一定下落得快 粉笔 纸团 结论 探究实验二 伽利略 既然重的物体不一定下落得快，那么 物体下落快慢和什么有关勒？ 阻力影响纸团下落的越快 猜想：如果完全没有空气阻力，会是什么结果？ 实验：牛顿管实验 观察： 抽气前后下落情况变化 讨论： 真空中它们下落过程的受力情况是？ 自由落体 猜想 小实验 实验 牛顿管实验 现象： 。 结论： 。 抽气后，就排除了 的影响 空气 在真空中同时落地 在真空中下落快慢与物体的重量无关 月 球 1971年美国宇航员斯科特在月球表面 让一把重锤，一根羽毛从静止下落。 观 察结果： 重锤、羽毛同时落到月球表面上。 定义： 自由落体运动 条件： v0= 0 只受重力 注：如果空气阻力的作用比较小，可以忽略， 物体的落下也可以近似看作自由落体运动。 物体 只在重力作用下 从 静止 开始下落的运动 重的快！ 一样快！ 亚里士多德 (Aristotle，前384—322) 伽利略 (GalileoGalilei，1564—1642) 跨越时越的对话 阅读P28-P30后思考：伽利略推翻亚里士多德的观点经历怎样的过程 （3min） ？ 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 假设：重的物体下落得快 V12＞8 V1=8 V2=4 4<V12<8 ? 一 　发现问题 伽利略对落体运动规律的研究 萨斜塔实验证明 物体下落快慢与轻重无关 一 　发现问题 二 猜想与假说 自然界是简单的， 自然界的规律也是简单的。 物体下落速度 是均匀变化的 伽利略 伽利略 随时间均匀变？随位移均匀变？ 物体下落速度 是均匀变化的。 二 猜想与假说 若v0＝0,且 必有 2 t x µ 困难一：速度无法直接测量 突破： 间接验证 三 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” 三 实验验证 t1 x1 t1 x2 t1 x3 3x1 5x1 2 t x µ 间接证明 四合理外推  质量不同小球同一斜面下落， 加速度相同  增大斜面倾角，加速度变大  倾角很大，接近落体运动 → 倾角900,就是自由落体运动！ 五 伽利略的科学方法 发现 问题 提出 假设 运用逻辑 得出推论 间接 验证 合理 外推 科学研究过程的基本要素 得出结论 逻辑的力量 v∝ t x∝ t2 小球在斜面 上运动实验 外推至 落体运动 观察现象 发现问题 提出假设 逻辑(数学) 得出推论 对推论 进行检验 对假说修 正和推广 伽利略的科学方法 牛顿说：真正的物理开始了 　　德国著名物理学家玻恩说：“我荣获1954年的诺贝尔奖，与其说是因为我所发表的著作里包括了一个自然现象的发现,倒不如说是因为那里面包括一个关于自然现象的新思想方法基础的发现.” 　伽利略已死去三百多年,他所发现的自由落体规律在物理学知识的长河中所占比例愈来愈小,但他研究问题所创造的一套科学方法,却不断为后人所继承、发扬,创造了比自由落体规律高出千百倍的财富。 超越伽利略  现在我们不必用斜面来“冲淡重力”，可以对落体运动精确地“计时”、“定位”，直接研究落体运动的性质。  现代研究落体运动的方法 ： 1、用打点计时器　 2 、用频闪照片　 3、用光电计时器（测速计等） 用打点计时器研究自由落体运动 实验装置 打点计时器 纸带 夹子 重物 原理： △x=aT2 T= 0.02 S 方法： Xm-Xn=(m-n)aT2 x6 x5 x4 x3 x2 x1 快门 频闪照相原理 返回 照片 每隔相同时间闪一次快门 数据处理 加速度计算方法：△x=aT2 T = 1/30S   连续相同时 间内的位移 位移差△x   加速度a 1 SⅠ=         2 SⅡ=   SⅡ-SⅠ=     3 SⅢ=   SⅢ- SⅡ=     4 SⅣ=   SⅣ-SⅢ=     单位   cm   cm m /s2 0.54 1.64 2.72 3.81 1.1 1.08 9.9 9.72 1.09 9.81 厘米 自由落体加速度 g（重力加速度） 1. 定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度. 2. 方向：竖直向下 （与重力方向一致） 3. 大小：通过多种方法用实验测定，一般计算中g＝9．8m／s2，粗略计算中可以取g＝10m／s2．在地球上的不同地方 g 不同. 知识梳理 赤道： g = 9.780 m/s2 北京： g = 9.801m/s2 北极： g = 9.832 m/s2 莫斯科： g = 9.816 m/s2 知识梳理 二、自由落体加速度 地点 纬度 重力加速度 赤道 0° 9.780 广州 23°06′ 9.788 武汉 30°33′ 9.794 上海 31°12′ 9.794 东京 35°43′ 9.798 北京 39°56′ 9.801 纽约 40°40′ 9.803 莫斯科 55°45′ 9.816 北极 90° 9.832 纬度越高，重力 加速度越大。 山脚： g = 9.836m/s2 半山腰： g = 9.823m/s2 山顶： g = 9.811m/s2 同一地点，高度越高，重力加速度g就越小 三、自由落体运动规律 匀变速运动规律 自由落体运动规律 相邻相等时间 v=v0+at v=gt 高度决定下落时间 35 操作：一个人捏住尺子的上端，保持直尺竖 直不动，另一个人手指呈捏的姿势，在直尺 的下端零刻度处等待。前者释放，后者捏住。 注意后者要紧盯着前者的手，且在捏的过程 中手不能上下移动。 读数：直尺下落的距离h. 处理：根据位移公式h＝gt2/2可计算出直尺下落的时间。 结论：直尺下落的时间就是你的反应时间。 测反应时间 ? H＝gt2/2　 t=4s 知识总结 自由落体运动 一.规律、 四.计算与应用 三.重力加速度g: 二.运动分析 重的物体不一定下落快 没有阻力时物体一起落地 意义,大小,方向; 实质:初速为零的匀加速运动 基本规律: 测反应时时间 定义:物体只在重力作用下由静止开始下落的运动 测悬崖高度 $$