2.4自由落体运动 课件-2025-2026学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第4节 自由落体运动 人教版（2019） 物理（必修第一册） 第二章 匀变速直线运动的研究 —— 身正心定 闳中博学 —— 制作：张二朝 学习目标 1.知道什么是自由落体运动及自由落体运动的条件； 2.能通过实验探究的方法了解自由落体运动的性质，并能解决其加速度的大小和方向问题； 3.能应用自由落体规律解决实际问题。 复习回顾 匀变速直线运动规律总结： （1）速度与时间的关系：v＝v0＋at （2）速度与位移的关系：v2－v02＝2ax （3）位移与时间的关系： ① x＝v0t＋ at2 ② x＝(v＋v0)t ③ xt （4）匀变速直线运动相邻相等时间间隔内的位移差：xN－xN-1＝aT2 课堂引入 (1)观察右侧三幅图片，图片中的水、树叶、人运动有何共同特点？ (2)他们为什么不飞向空中，而是落向地面呢？ 课堂引入 站在高层建筑物上，让轻重不同的两个物体从同一高度同时落下，你认为哪个下落的快？ 在教室内拿两张同样大小的纸，将其中一张揉成一团。让纸团和另一张纸在同样的高度落下，看看哪一个下落得快？ 讨论：什么因素影响物体下落的快慢？ 课堂引入 亚里士多德（Aristotole) 物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的，物体越重，下落得越快；反之，则下落得越慢。 物体下落快慢与什么有关？ 符合人们的感觉和经验 一、自由落体运动 伽利略 (Galileo Galilei,1564-1642) v12＞8 v1=8 v2=4 4<v12<8 老亚，你错了 重物被轻物拖累 重物轻物 绑一起 逻辑的力量 结论与假设 出现了矛盾！ 一、自由落体运动 实验1：拿一张纸和一个粉笔头，让它们从同一高度同时下落，观察哪一个下落的快？ 物体下落的快慢与物体的轻重是否有关呢？ 实验现象：粉笔头下落的快。 初步结论：重的物体比轻的物体下落的快。 一、自由落体运动 实验2：拿两张同样大小的纸，将其中一张揉成纸团，观察哪一个下落的快？ 现象：纸团下落的快。 思考：两张纸重量一样，为什么纸团下落的快？ 与前面得出的“重的物体比轻的物体下落的快”的结论相矛盾！ 一、自由落体运动 实验3：拿两张同样大小的纸，把其中一张纸片撕去一个角后揉成纸团，和另外一张纸在同一高度同时释放，观察哪一个下落的快？ 现象：纸团下落的快。 疑问：轻的物体比重的物体下落的快？ 这也与前面得出的“重的物体比轻的物体下落的快”的结论相矛盾！ 一、自由落体运动 影响物体下落的快慢的因素是什么呢？ 空气阻力 那么，如果没有空气阻力，轻重不同的物体下落的快慢如何呢？ 实验4：牛顿管（抽气后，就排除了 空气阻力的影响） 一、自由落体运动 一、自由落体运动 一、自由落体运动 1.定义：物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做 自由落体运动(free-fall motion)。 2.条件：①只受重力作用；②从静止开始 3.如果实际问题中，空气阻力与其重力相比很小，可以忽略，则物体的下落也可近似看作自由落体运动。 (1)从前面的实验中我们看到，自由落体运动是什么性质的运动呢？ (2)它的加速度在下落过程中是否变化呢？ (3)你是否可以大胆的假设加速度不变呢？ 一、自由落体运动 你是否可以利用以下实验器材设计一个实验来研究自由落体运动的规律呢？ 二、研究自由落体运动的规律 二、研究自由落体运动的规律 实验：记录自由落体运动的轨迹 实验器材：电火花打点计时器、重锤、纸带 实验步骤： 1．装好电火花打点计时器； 2．将纸带一端穿过电火花打点计时器的限位孔，另一端夹在重锤中，同时将纸带拉至最高点； 3．两人配合，先打开电源，再释放纸带； 4．立刻关闭电源 。 二、研究自由落体运动的规律 数据处理 二、研究自由落体运动的规律 通过计算，判断是不是匀变速运动？ 是否有必要改变重物的质量重复上面的实验分别计算加速度？ 二、研究自由落体运动的规律 三、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(free-fall acceleraion)，也叫作重力加速度(gravitational acceleration)，通常用g表示。 2.方向：竖直向下 三、自由落体加速度 　　在同一地点，一切物体的重力加速度都相同，但是在地球表面不同的地方，重力加速度的大小一般是不同的。 地点 纬度 g（m/s2） 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 北极 90° 9.832 你从表中能发现什么规律？ 三、自由落体加速度 （1）地球上不同地方重力加速度的值大小不一样，赤道处重力加速度g值较小，南北极重力加速度g值较大。 （2）一般取值g=9.8m/s2，有时有特别说明g=10m/s2。 3.重力加速度的不同： 做一做：用手机测自由落体加速度 三、自由落体加速度 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 a=g x=h 科学漫步 1.伽利略如何用逻辑推理揭示亚里士多德观点的矛盾？ 2.为何猜想自由落体速度 v∝t 和 v∝x 两种可能，为何判断 v∝x 不正确？ 3.为何检验 v∝t ，即是检验 x∝t2 ? 4.如何设计可行实验检验 x∝t2 ? 5.如何由斜面实验的结论外推到落 体运动的规律？ 阅读课本 P48 页材料思考： STSE 从伽利略的一生看科学与社会 伽利略制作了天文望远镜 (1)若给你一把刻度尺，你是否可以测一下你的反应时间呢？两名同学相互配合试试看。 (2)你是否可以用一把测长度的刻度尺改造成一把测“人反应时间的测量尺”呢？ 做一做：测反应时间 课堂小练 答：石块下落做自由落体运动，设井口到水面的距离为 x，石块下落到水面所用时间为 t ，x＝ gt2 ，代入数据得：x＝31.25 m 。由于声音传播需要一段时间，所以石块下落到水面所用的时间要小于 2.5 s ，因此估算的距离偏大。 1．为了测出井口到水面的距离，让一个小石块从井口自由落下，经过 2.5 s 后听到石块击水的声音，估算井口到水面的距离。考虑到声音在空气中传播需要一定的时间，估算结果是偏大还是偏小，g 取 10 m/s2 。 课堂小练 答：从图中可以看出，径迹表示的长度约为 Δx＝0.12 m，起落点距A的距离 x＝2m，x＝ gt2，从起落点到 A 点的时间：t 0.6324 s ，x+Δx＝ gt′2，从起落点到 B 点的时间：t′0.6512 s ；曝光时间：Δt＝t′－t 0.02s 2．从某砖墙前的高处使一个石子自由落下，拍摄石子在空中的照片如图。由于石子的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹。 　已知每块砖的平均厚度为 6 cm，拍摄到的石子位置 A 距石子起落点的竖直距离约 2 m ，请估算相机的曝光时间。 课堂小练 答：设塔高为 h，已知小球最后一秒内下落的距离为 h，可知从开始下落到最后一秒前，下落的距离为 h，由自由落体运动的规律可知：h＝gt2，所以小球从塔顶到落地所用时间：t＝ ；同理从塔顶下落距离 h，所需时间：t′＝ ，Δt＝t－t′＝ ＝1 s ，所以，小球从塔顶到落地所用时间为 5 s ，代入公式： h＝ gt2，可得 h＝125 m ，所以塔高为 125 m 。 3．一个小球从塔顶自由下落，最后 1 s 内落下的距离是塔高的 9/25，求塔高 ? （g＝10 m/s2） 课堂小练 4．一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验，让一个质量为 2 kg的小球从一定的高度自由下落，测得在第5 s内的位移是18 m，则 （ ） 小球在 2 s 末的速度是 8 m/s 小球在第 5 s 内的平均速度是 3.6 m/s 小球在第 2 s 内的位移是 2 m 小球在 5 s 内的位移是 125 m A 自由落体运动 定义 自由落体运动 条件 自由落体运动的公式 大小 方向 ①只受重力作用；②从静止开始 物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动 重力加速度 g=9.8m/s2，不同纬度大小不同，两极最大 竖直向下 课堂小结 THANKS 谢谢 ——身正心定 闳中博学—— 人教版（2019） 物理（必修第一册） Lavf58.12.100 Lavf59.6.100 Lavf57.62.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.42_sync_fix $$