2.5自由落体运动 课件-2025-2026学年高一上学期物理教科版（2019）必修第一册

第二章 匀变速直线运动的规律 第5节 自由落体运动 作者编号：43999 1.知道自由落体运动的概念和条件。 2.通过实验了解重力加速度的概念，掌握其大小、方向。 3.能够运用匀变速直线运动规律解决有关自由落体运动的问题。 学习目标 作者编号：43999 生活中物体下落的运动随处可见，例如树上掉下的苹果，秋天的落叶…… 那么轻重不同的苹果和树叶哪个下落得更快呢？ 新知导入 作者编号：43999 二千多年前，古希腊哲学家亚里士多德认为物体下落的快慢跟它的轻重有关， 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。 亚里士多德 知识点一：自由落体运动 新知学习 作者编号：43999 演示道具：硬币、相同的纸片若干 实验 现象 1.一张纸和一枚硬币同一高度同时由静止释放 2.同质量的纸团和纸片同一高度同时由静止释放 3.两张同质量纸片叠放，第三张同质量纸片卷成团，同一高度同时由静止释放 硬币下落得快 纸团下落得快 纸团下落得快 猜想：物体下落的快慢与质量无关。 新知学习 作者编号：43999 重的物体下落得快 亚里士多德 v1=8 v2=4 4<v12<8 重物被轻物拖累 矛盾 你错了！ 伽利略 伽利略分析后认为：重的物体和轻的物体应该下落的同样快。 逻辑推理 新知学习 作者编号：43999 影响物体下落快慢可能的因素什么？ 空气阻力的作用。 思考： 若没有空气阻力影响，轻重不同的物体下落快慢又是怎么样？ 新知学习 作者编号：43999 演示：轻重不同的物体下落快慢的研究 甲 有空气 乙 真空 质量不同的铁片和羽毛 实验器材： 牛顿管、质量不同的铁片和羽毛 实验内容： 观察牛顿管内有空气和真空两种状态下，铁片和羽毛下落的速度 新知学习 作者编号：43999 新知学习 作者编号：43999 实验现象： （1）有空气 （2）真空 羽毛 铁片 羽毛、铁片 没有空气阻力 铁片和羽毛下落一样快 没有空气阻力影响，所有物体下落快慢都一样 新知学习 作者编号：43999 自由落体运动 2.条件：①只受重力作用；②从静止开始 实际问题中，空气阻力远小于重力，可以忽略，物体的下落可以近似看作自由落体运动。 1.定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。 3.理想模型 速度如何变化？ 新知学习 作者编号：43999 伽利略对自由落体运动的研究 佛罗伦萨伽利略博物馆里收藏装置 知识点二：伽利略对自由落体运动规律的研究 新知学习 作者编号：43999 逻辑分析 大胆猜想 数学推理 实验验证 合理外推 将重物和轻物捆绑在一起，与重物比较下落快慢，将得出应该更慢和应该更快两个互相矛盾的结论 物体下落过程中速度与时间成正比 物体初速度为零，且 v ∝ t，则 x ∝ t2 小球沿斜面滚下， 为定值 且 的值随斜面倾角的增大而增大 小球竖直下落时，x ∝ t2仍成立， 且所有物体竖直下落时， 的值均相同 新知学习 作者编号：43999 知识点三：自由落体运动的规律 若 v∝t，则 可表示为v= kt，即 由于自由落体运动的初速度v0为零，由加速度的定义式可知，初速度为零时 ① ② 比较①②两式可知，k 即为自由落体的加速度a，有v=at 这说明自由落体运动是初速度为零、加速度a恒定的匀加速直线运动，它的位移 新知学习 作者编号：43999 知识点四：自由落体加速度 1.定义： 2.符号： 通常用g表示 3.方向： 物体在自由落体运动中的加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度。 竖直向下 4.大小： 一般计算中g可以取9.8 m/s2或10 m/s2 新知学习 作者编号：43999 思考：为什么实验中测出的重力加速度和标准值不同？ ①实验误差 ②在地球表面不同的地方，g的大小一般不同 你从表中发现了什么规律吗？ 重力加速度随纬度的增加而增大。 新知学习 作者编号：43999 5.自由落体运动的规律 自由落体运动 初速度为0的匀变速直线运动 匀变速直线运动 速度-时间 位移-时间 速度-位移 自由落体运动 v0＝0 a＝g 新知学习 作者编号：43999 例题：小明在野外发现一口枯井，他捡起一颗石子，从井口处无初速释放，同时用手机开始计时，直到他听见石子撞击井底的声响，记录的时间是1.56 s。请协助他计算一下这口枯井有多深。 分析：石子在空气中运动，空气阻力可以忽略，因此石子的运动可以按自由落体运动处理，经历时间t = 1.56 s。 解：石子自由落体运动的总位移即为井的深度，有 新知学习 作者编号：43999 拓展 （1）只有在真空中的运动才真正没有空气阻力。石子的运动之所以可以忽略空气阻力，原因有两点 ：一是石子的表面积较小，受到的空气阻力与重力比较可以忽略 ；二是石子在空气中运动的距离较短，最终速度也不大，而空气阻力一般与速度的二次方成正比，因此这种情况下可以忽略。 （2）石子落到井底发出声响，传回地面是需要一定时间的，但声音在空气中传播速度在 340 m/s 左右，对于只有十几米的距离来说，传播时间很短，因此也可以忽略。 新知学习 作者编号：43999 1.（多选）关于自由落体运动，下列说法正确的是（ ） A．初速度为零、竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动 B．仅在重力作用下的运动叫自由落体运动 C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动 D．当空气阻力的作用较小，可以忽略不计时，物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动 CD 课堂练习 作者编号：43999 2.（多选）关于重力加速度的下列说法中正确的是（ ） 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9.8m/s2 B．在地球上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大 C．在地球上同一地点同一高度，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同 D．在地球上的同一地方，离地面高度越大，重力加速度g越小 BCD 课堂练习 作者编号：43999 3.从离地面80m的空中自由落下一个小球，取g＝10m/s2，求： （1）小球落到地面时的速度大小； （2）自开始下落计时，最后1s内的位移； 解析： （1）由 得下落总时间为 小球落地时的速度 （2）小球前3s内的位移为 最后1s内的位移即第3s末到第4s末的位移为： 课堂练习 作者编号：43999 $$