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

By Yushen 伽利略手稿失窃案 授课人： ——追查自由落体真相 The truth is always only one. By Yushen By Yushen By Yushen 一、案件导入与角色分配 1.案件沉浸 17世纪，佛罗伦萨博物馆“《自由落体研究》手稿”突然消失，警报灯闪烁。 By Yushen By Yushen By Yushen 一、案件导入与角色分配 2.角色分配与道具发放 线索员（1人） 实验员（2人） 记录员（2人） 证据整合员（1人） 探案包 By Yushen By Yushen By Yushen 二、线索破解环节 线索1：破解“青铜砝码” ①线索解读：（翻阅教材P51-52) 这是谁的观点？伽利略赞同吗？你赞同吗？ v12＞8 v1=8 v2=4 4<v12<8 结论与假设出现了矛盾！ 大石头被小石头拖累 大石头小石头 绑一起 By Yushen By Yushen 二、线索破解环节 线索1：破解“青铜砝码” ②实验破案： 实验一：空气中的下落对比（侦探展示） (1)物体下落的快慢是否与质量有关？ (2)你认为影响物体下落快慢的因素是什么？ By Yushen By Yushen By Yushen ②实验破案： 实验二：模拟“真空现场”（排除空气阻力影响） 二、线索破解环节 线索1：破解“青铜砝码” 实验条件控制 实验现象 1 未抽出空气 2 抽出一部分空气 3 抽出所有空气 羽毛下落得很慢 相同 速度比未抽出空气接近 实验结论： 物体下落的快慢与质量无关，下落快慢不同是由空气阻力造成的。 ——窃贼的“重快轻慢”伪证被揭穿！！！ By Yushen By Yushen By Yushen ③证物认证：伽利略手稿（一） 不受空气阻力，只受重力的运动是否隐藏着某种普遍性的规律？ 二、线索破解环节 线索1：破解“青铜砝码” By Yushen By Yushen By Yushen 自由落体运动 1.定义: (2) v0 = 0 (1) 只受重力作用 2.特点: (3) 轨迹为直线 G铁球 f铁球 G羽毛 f羽毛 注意事项： 1.理想化模型 2.当空气阻力与重力相比很小时，可忽略不计，物体下落也可看作自由落体运动。 物体只受重力，从静止开始下落的运动。 By Yushen By Yushen By Yushen 二、线索破解环节 线索2：破解“斜面图纸” ①线索解读：（翻阅教材P53-54） 伽利略对落体运动规律的探究过程是什么？ 自然界总是习惯于运用最简单和最容易的手段行动（哲学信念） 落体运动一定是一种最简单的变速运动。 提出问题 猜想与假设 困难一：速度无法直接测量 突破： 间接验证 数学推理 不仅要推翻亚里士多德的观点， 还要找出落体运动的规律。 构造几何图形进行推理 By Yushen By Yushen By Yushen 二、线索破解环节 线索2：破解“斜面图纸” 困难二：落体运动时间太短，无法准确测量 突破： “转换变通”， “冲淡”重力的影响 实验验证 By Yushen By Yushen 二、线索破解环节 线索2：破解“斜面图纸” 实验验证 t 0 v By Yushen By Yushen 二、线索破解环节 线索2：破解“斜面图纸” 伽利略将斜面角度不断增大，实验结果仍然不变。 于是伽利略就将上述结果进行合理外推 ：当斜面的倾角逐渐加大直到 90°， 小球就成为落体运动。 落体运动下落距离与时间的平方成正比，即速度与时间成正比。 合理外推 得出结论 By Yushen By Yushen By Yushen 二、线索破解环节 线索2：破解“斜面图纸” 总结伽利略对落体运动规律的探究过程： By Yushen By Yushen By Yushen ②证物认证：伽利略手稿（二） 二、线索破解环节 线索2：破解“斜面图纸” 伽利略斜面实验报告 By Yushen By Yushen By Yushen ②证物认证：伽利略手稿（三） 二、线索破解环节 线索2：破解“斜面图纸” 致伽利略： 你以斜面为尺，用小球叩问苍穹， 冲破千年谬误的桎梏， 让自由落体的 规律挣脱偏见， 在科学的星空中，亮起不灭的真理之光。 By Yushen By Yushen By Yushen 二、线索破解环节 线索3：破解“加密字条”——还原“位移公式”真相 ①线索解读：结合前2个证物 ②实验破案：（线索2） 自由落体运动的性质： 初速度为零的匀加速直线运动。 ③测量自由落体的加速度 自由落体运动的 加速度是多少呢？ By Yushen By Yushen 自由落体加速度 用手机测自由落体加速度 实验器材：一部装有phyphox的手机 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 你能从表中发现什么规律吗？ 地球表面不同地点，g值不同 纬度越高，g值越大。g两极>g赤道 By Yushen By Yushen By Yushen 自由落体加速度 使用不同物体进行反复实验表明，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，也叫作重力加速度，通常用 g 表示。 在一般的计算中g=9.8m/s2，粗略计算取10m/s2 ；题目中有字母出现时，g不用代入具体数据。 方向：竖直向下 By Yushen By Yushen By Yushen 自由落体运动的规律 因为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的一切公式、推论，都适用于自由落体运动。仅需要将v0=0、a=g代入相关式子，将x替换成h即可，请在表格中填写自由落体运动的规律。 规律名称 匀变速直线运动的规律 自由落体运动的规律 速度公式 vt=v0+at 位移公式 x=v0t+at2 速度与位移的关系式 -=2ax 平均速度求位移公式 x=t vt=gt h=gt2 =2gh h=t By Yushen By Yushen By Yushen 三、结案复盘 证物整合员，手持3份证物卡，汇报《破案报告》 线索复盘 在忽略空气阻力时，所有物体同时下落。 自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。 The truth is always only one. 失窃手稿记录的自由落体规律是： vt=gt h=gt2 =2gh h=t By Yushen By Yushen By Yushen 三、结案复盘 还原真相 The truth is always only one. 完整坐标：佛罗伦萨博物馆F3展厅-第5展柜-密室编号G1610 解锁密码：980 窃贼是反对伽利略学说的保守派，偷走手稿想掩盖自由落体的科学真相，而我们通过破解线索，既还原了真相，又成功找回手稿，任务完成！！！ By Yushen By Yushen By Yushen By Yushen By Yushen 学以致用——掉进陷阱的熊 有一只熊掉到一个陷阱里，陷阱深19.657米，下落时间正好2秒。 求熊是什么颜色的？ A：白色，北极熊 B：黑色，黑熊 地点 纬度 重力加速度 南极 90° 9.832 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 g=9.8285m/s2 C：白色，南极熊 By Yushen By Yushen 学以致用——测反应时间 原理: 人的反应时间等于直尺下落的时间 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，即后者所捏处的刻度值。 处理：根据位移公式可计算出直尺下落的时间， 根据速度公式计算捏住直尺前瞬间直尺的速度大小v 思考：若捏住直尺前手指离直尺较远，不考虑其他因素的影响，请判断测得的乙同学的反应时间是偏大还是偏小？ 偏大 By Yushen By Yushen By Yushen 学生分享 你今天的收获是什么？ 教师总结 发现问题→实验验证→得出结论 By Yushen By Yushen null 30720.234 Lavf58.46.101 null 10893.047 $