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

第四讲自由落体运动 测 试 内 容 考 情 分 析 自由落体运动 ★★★★★ 伽利略对自由落体运动的研究 ★★★★★ 物体下落的运动是司空见惯的，但人类对它的认识却经历了差不多两千年的时间。最早研究这个问题的，大概要算古希腊学者亚里士多德了。 平常人们观察到的事实是，一块石头比一片树叶落得快些……亚里士多德认为物体下落的快慢跟它的轻重有关，重的物体下落得快。他的这一论断符合人们的常识，以至于其后两千年的时间里，大家都奉为经典。 自由落体运动 伽利略认为，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。 伽利略用逻辑推理和实验得出，重物和轻物从同一高度同时自由下落，落地时间相同． 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，叫作自由落体运动(free-fall motion)。 这种运动只在真空中才能发生。在有空气的空间，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略，物体的下落可以近似看作自由落体运动。 5 自由落体运动 2. 物体做自由落体运动应满足的条件： (1)只受重力； (2)从静止开始下落，初速度为0。 6 自由落体运动的加速度 对不同物体进行的实验结果表明，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 acceleration)，也叫作重力加速度(gravitational acceleration)，通常用表示。 重力加速度的方向竖直向下 不是垂直向下，也不能说指向地心 7 自由落体运动的加速度 精确的实验发现，在地球表面不同的地方，g的大小一般是不同的。在一般的计算中，可以取或。 g的大小与位置有关 经纬度、高度 8 自由落体运动的加速度 1. 大小 计算时一般取或，如没有特殊说明，都按大小进行计算 2. 方向 坚直向下 说明：不是垂直向下。 3. 产生原因 地球对物体有吸引力 9 自由落体运动的加速度 4. 变化 与纬度的关系： 在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，即赤道处与纬度重力加速度最小，两极处重力加速度最大，但差别很小 与高度的关系： 在地面上的同一地点，重力加速度随高度的增加而减小，但与高度在一定的高度范围内，可认为重力加速度的大小不变 10 自由落体运动的加速度 注意： (1)在同一地点，一切物体的重力加速度都相同。重力加速度与物体的质量、运动状态、受力情况无关 (2)在不同星球上的自由落体运动，重力加速度一般不同，月球上的重力加速度 11 自由落体运动的加速度 自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动。 自由落体运动的性质 12 自由落体运动的加速度 匀变速直线运动的规律 自由落体运动的规律 13 自由落体运动的加速度 运动时间越长，速度越大，运动速度与时间成正比 自由落体运动的高度决定下落时间 下落高度决定速度 14 典型题题 1. 自由落体运动与自由落体加速度 自由落体运动实质上是初速度v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动，是匀变速直线运动的一个特例.自由落体是一种理想化模型. 【例1】（2026届新沂合格性考试模拟）下列物体的运动中，可视为自由落体运动的是（　A　） A. 苹果成熟后自由掉落 B. 纸片释放后向下飘落 C. 降落伞从高空缓缓降落 D. 皮球下抛后竖直下落 A 【例2】（2026届江苏合格性考试调研）如图所示，一根玻璃管一端封闭，另一端装有阀门，内有一根羽毛和一枚铁片.用抽气机把管内的空气抽尽后关闭阀门，再把玻璃管倒过来，它们在下落时（　D　） D A. 铁片的加速度大 B. 羽毛的加速度大 C. 铁片先到达底部 D. 羽毛和铁片同时到达底部 【例3】（2025届如皋合格性考试模拟）若在比萨斜塔上，将一小球从空中某处自由释放，忽略空气阻力，以下能正确表示小球运动的v－t图像的是（　B　） 【解析】忽略空气阻力，小球做自由落体运动，是初速度为零的匀加速直线运动，其v－t图像是一条过原点的倾斜直线.故选B. B 【例4】（2026届江苏合格性考试）物体做自由落体运动，前一半高度用时t，则全程用时为（　A　） A. t B. t C. 2t D. （－1）t 【解析】设物体运动的总高度为h，根据自由落体运动规律，前一半高度＝gt2，则全程有h＝gt'2，解得t'＝t，所以A项正确. 2. 伽利略遇到的困难和解决方案 没有准确的计时工具，解决方案：“冲淡重力”的斜面实验；合理外推：当斜面的倾角为90°时，小球的运动就是自由落体运动了. A 【例5】（2026届盐城合格性考试联考）如图所示，大致反映了伽利略对自由落体运动研究的实验和推理过程，则（　A　） A A. 伽利略通过数学推算并用实验验证小球在斜面上从静止开始运动的位移与所用时间平方成正比 B. 实验验证了小球在斜面上运动的速度的平方与位移成正比 C. 伽利略利用斜面“冲淡”重力，便于测量 小球的运动加速度 D. 丁图是实验现象，甲、乙、丙图是经过合 理外推得到的结论 【解析】伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比；由于当时用滴水法计时，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力的作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所用时间长的多，所以容易测量运动时间，伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推，甲、乙、丙图是实验现象，丁图是经过合理外推得到的结论.故选A. $