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

该高中物理课件围绕自由落体运动展开，涵盖定义、特点、实质及重力加速度等核心知识。课堂从伞兵跳伞等生活现象导入，通过“物体下落快慢是否相同”的问题引发思考，对比亚里士多德与伽利略的观点，搭建从历史争论到实验验证的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过伽利略逻辑推理（假设亚里士多德正确推出矛盾）、毛钱管视频实验、频闪照片数据分析（用Δx=aT²验证匀加速），培养学生科学推理与证据意识。采用历史对话与实验结合的教学方法，帮助学生构建运动观念，教师可提升教学效率。

第5节 自由落体运动 寒来暑往，穿过夏日的细雨霏霏，走过严寒的白雪飘飘。我们曾见过成熟的苹果从树上落地，也体会过飞流直下三千尺，疑是银河落九天的气魄。神奇的大自然无不蕴藏着无穷的力量和奥秘等待着我们去挖掘去探索。今天我们就来探讨一下和物体下落有关的问题。 1 机舱里跳下的伞兵、蹦极的人、跳水运动员从高台跳下，雨滴从天空落下等等。 物体下落的运动是一种常见的运动。 问题一： 不同的物体下落快慢相同吗？ 一、对落体运动规律的研究 重物和轻物下落得同样快 ？ 与生活中的现象相符吗？ 假设此猜测是正确的，引起生活中重物下落的快是什么原因呢? 空气阻力 十六世纪末到十七世纪初伽利略的猜测: 怎样来验证这一猜测呢？ 一、实验：著名的意大利的比萨斜塔实验 理论:假设亚里士多德正确（重的物体下落得快） V v ? 矛盾？ 结论2：如果把大石头和小石头捆在一起，独自下落慢的小石头就会拖慢独自下落快的大石头，最终其下落速度比大石头慢。 结论1：如果把大石头和小石头捆在一起，其重量一定比其中任一石块大，其下落速度比任一石块快。 （说明了什么？） 二、 伽利略的逻辑推理： v 毛钱管（牛顿管） 抽气后，就排除了 的影响 学生活动：观察毛钱管 视频实验得出结论 空气 实验 毛钱管实验: 现象：羽毛和金属片在真空中同时落到管底 结论：在真空中下落快慢与物体的重量无关 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 2 两个关键点： 只受重力 V0=0 注：如果空气阻力的作用比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似看作自由落体运动。 理想的运动模型 自由落体运动到底是一种怎样性质的运动呢？ 问题二： 在伽利略的时代，无法测定瞬时速度。提出一种假说：如果物体的初速度为0，而且速度随时间的变化是均匀的，即v∝t；他在此假说的基础上通过数学运算得出结论：它通过的位移就与时间的二次方成正比x ∝t2 注意:理想实验 用水钟间接验证 xⅠ：xⅡ：xⅢ = 1：3：5：… x1 ：x2 ：x3 = 1：22：32：… 遇到两个困难：一是，速度的测量。二是，时间的测量。 解决的办法：测位移，冲淡重力斜槽实验。 11 合理外推 得出：自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动 随着斜面倾角不断的增加，直到90度，小球的运动仍应当满足距离与时间的平方成正比的关系。 12 发现问题 提出假设 数学推理 间接验证 合理外推 得出结论 伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，它标志着物理学的真正开端。 ——爱因斯坦 ——我们可以用自由落体运动的频闪照片来进行研究(频闪时间1/30秒)。 cm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 19.60 2.18 0.54 4.90 8.71 13.61 O A B C D E F 运动特征？（加速？减速？） 匀加速？变加速？ 怎样判断？ 自由落体的频闪照片 活动：观察右图自由落体运动的频 闪照片得出结论: 运动轨迹？ 猜想：自由落体运动是否是匀加速直线运动呢？ 结论1:根据频闪照片记录的各时刻小球位置，可判定轨迹为直线。 结论2:根据频闪照片在相等的时间里通过的位移不断的增加，可知是一种加速运动。 通过频闪照片提供的数据判断自由落体运动是否是匀加速直线运动，求其加速度的大小。 原理？ 匀变速直线运动的判别式： 依据 △ △ ？ x1 ∆x21 x2 ∆x32 x3 ∆x43 x4 ∆x54 x5 1.64 （单位：cm） 2.72 3.81 4.90 1.08 1.09 1.09 1.09 5.99 结论：自由落体运动是初速度为零的匀 加速直线运动。 在实验误差范围内，∆x是相等的。 也就是说：∆x21=∆x32=∆x43=∆x54=1.09cm 所以有∆x= 时间T=1/30S ∆x= 这里我们粗略计算了自由落体运动加速度，想要减小误差，必须多次测量求平均值，而且还要注意数据的处理 结论： 自由落体运动的实质是初速度为零的匀 加速直线运动. 　处理数据可得：a=9.81m/s２，粗略计 算时取１０m/s２ 加速度（重力加速度g ） 大小: g =9.8m/s2或g =10m/s2 方向: 竖直向下 随纬度升高，重力加速度增大 随高度增加而减小 23 本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com 例1、一个物体做自由落体运动，速度—时间 图象正确的是（ ） t v 0 A t v 0 B t v 0 C D t v 0 C t t t t 例2、关于自由落体运动的加速度g，下列说法 正确的是（ ） A、重的物体g大 B、同一地点，轻、重物体的g值一样大 C、g值在地球上任何地方都一样大 D、g值在赤道处大于北极处 B 小结 物体 只在重力作用下 从 静止 开始下落的运动 一、定义: 三、实质： 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 四、加速度 (重力加速度g) 方向: . 竖直向下 大小: g =9.8m/s2或g =10m/s2 纬度越高 g 值越大 二、特点： 只受重力 V0=0 高度越高 g 值越小 四、自由落体运动的规律 匀变速直线运动 自由落体运动 1、跳水运动员训练时从5m跳台双脚朝下自由落下，某同学利用手机的连拍功能，连拍了多张照片。测得其中两张连续的照片中运动员双脚离水面的高度分别为3.4m和1.8m。由此估算手机连拍时间间隔是多少? 2、水滴从屋檐自由落下，经过高为1.8 m的窗户历时0.2 s．若不计空气阻力，g取10 m/s2，则屋檐离窗户顶沿有多高？ B 4、两个小球分别拴在一根轻绳的两端，一人用手拿住上端的小球将它们从四楼阳台上由静止释放，两球先后落地的时间差为Δt1；若将它们从五楼阳台上由静止释放，则它们落地的时间差为Δt2。不计空气阻力，则Δt1、Δt2满足(　　) A.Δt1＝Δt2 B.Δt1＜Δt2 C.Δt1＞Δt2 D.以上都有可能 C 5、如图所示，悬挂的直杆AB长1m，在B以下0.2m处，有一长0.6m的无底圆筒CD，若将悬线剪断，则： （1）直杆下端B穿过圆筒所用的时间为多少？ （2）整个直杆AB穿过圆筒的时间为多少？（g=10m/s2） 设B端下落到C的时间为 ，B端到D的时间为 A端下落到D的时间为 6、石块A自塔顶自由下落s1时，石块B自离塔顶s2处开始自由下落，两石块同时落地，则塔高为多少？ 得： 设塔高为h，从塔顶下落到地面的时间为t: 处理自由落体运动问题常常用到下列推论。 （1）1t内、2t内、3t内…nt内位移之比为： （2）1t末、2t末、3t末…nt末速度之比为： （3）第一个t内、第二个t内、第三个t内…第n个t内的 位移之比为： （4）由静止开始通过连续相等位移所用的时间之比为： 方法一　 h1＝eq \f(1,2)gteq \o\al(2,1) h1＋h2＝eq \f(1,2)g(t1＋t2)2 联立解得h1＝3.2 m 方法二 设水滴经过窗户顶沿时速度为v，对水滴经过窗户阶段，有h2＝vt2＋eq \f(1,2)gteq \o\al(2,2) 解得v＝8 m/s 屋檐离窗户顶沿的距离为h1＝eq \f(v\o\al(2,),2g)＝3.2 m 3、科技馆中的一个展品如图所示，在较暗处有一个不断均匀滴水的水龙头，在一种特殊的间歇闪光灯的照射下，若调节间歇闪光间隔时间正好与水滴从A下落到B的时间相同，可以看到一种奇特的现象，水滴似乎不再下落，而是像固定在图中的A、B、C、D四个位置不动，对出现的这种现象，下列描述正确的是(取g＝10 m/s2) (　　) A．水滴在下落过程中通过相邻两点之间的时间满足tAB＜tBC＜tCD B．闪光的间隔时间是eq \f(\r(2),10) s C．水滴在相邻两点间的平均速度满足eq \x\to(v)AB∶eq \x\to(v)BC∶eq \x\to(v)CD＝1∶4∶9 D．水滴在各点的速度之比满足vB∶vC∶vD＝1∶3∶5 $