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

该高中物理课件聚焦自由落体运动，从生活中落叶、雨滴等下落现象切入，通过亚里士多德观点的矛盾分析、纸团实验及牛顿管实验，逐步揭示其定义、条件及规律，搭建从现象到本质的学习支架。 其特色在于融合科学思维与科学探究，以重物轻物绑在一起的逻辑推理否定错误观点，牛顿管实验（有空气与真空对比）验证下落快慢与轻重无关，结合打点计时器实验探究运动性质，体现“实验+逻辑”的学科特色。课堂小结系统梳理核心内容，助力学生形成物理观念，教师可借助清晰实验链条提升教学效果。

2.4 自由落体运动 见一叶落而知岁之将暮 -----《淮南子 ・ 说山训》 生活中常见的下落运动 露珠下落 生活中常见的下落运动 游乐场设施 跳伞运动 雨滴下落 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，你能举例推翻这一结论吗？ 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，重的物体下落得快。 新知导入 现象：质量小的纸团下落 的快。 可见亚里士多德的观点是错误的。 取两张质量不同的纸，取质量小揉成纸团，再让它们同时下落。可观察到什么现象？ 影响落体运动快慢的因素可能是空气阻力的作用。 新知导入 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。 重物轻物 绑一起 v12＞8 v1 =8 重物被轻物拖累 4 v12 8 老亚， 你错了 结论与假设 出现了矛盾 ！ 逻辑的力量 v2 =4 亚里士多德 伽利略 同时释放外形体积大小材料相同 但质量不同的两个小球同时落地。 传说中： 世界著名的比萨斜塔实验证明 物体下落快慢与轻重无关 实验验证 （1）实验器材：牛顿管（一个 两端封闭的玻璃管，其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通）、真空泵、质量不相同的铁 片和羽毛等。 甲：有空气；乙：真空 演示实验：轻重不同的物体下落快慢的研究 新知讲解 新知讲解 （2）实验步骤 ①在有空气阻力时，把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中； ②把玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落的情况； ③启动真空泵，把牛顿管里的空气抽出一些，把玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落的情况； ④把牛顿管里的空气几乎全部抽出，重复步骤③,观察物体下落的情况。 实验结论： 在真空中物体下落快慢与其轻重无关。（没有空气阻力时，只在重 力作用下轻重不同的物体下落快慢相同 ） 1 未抽出空气 羽毛下落的很慢 2 抽出大部分空气 速度接近 3 抽出所有空气 相同 实验条件控制 实验现象 实验现象： 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，叫做自由落体运动。 2、条件： （1）从静止开始下落（即初速度为零）； （2）只受重力作用（当空气阻力同重力相比 很小，可忽略不计，物体下落也可看作自由 落体运动） 理想化物理模型 新知讲解 例1、关于自由落体运动，下列说法正确的是（ CD ） A、物体竖直向下的运动一定是自由落体运动 B、不同的物体做自由落体运动，它们的运动规律是不同的 C、物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动 D、自由落体运动的加速度与物体的质量无关 探究3: 自由落体运动是什么性质的运动呢？ 新知讲解 1、实验器材：铁架台、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。 2、原理：纸带在重物的作用下自由下落，纸带受到的阻力较小，近似认为纸带做自由落体运动，根据打出的纸带点的情况，分析出重物的运动规律。 打点计时器 二、实验：研究自由落体运动的规律 夹子重物 纸 带 新知讲解 3、实验步骤 ①把打点计时器竖直固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另 一端穿过计时器。 ②让重物靠近打点计时器，用手捏住纸带上端，启动打点计时器，松手后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点，最后要关闭电源。 ③仿照前面对小车运动的研究，测量重物下落的加速度。 ④改变重物的质量，重复上面的实验。 自由落体加速度g(重力加速度) 1、定义：在同一地点,一切物体在做自由落体运动中的加速度都相同,这个加速度叫自由落体加速度,也叫重力加速度,用g 表示. 2、大小：一般取 g=9.8m/s2 ，粗略计算可取 g=10m/s2 。 方向：竖直向下（垂直于当地水平面向下）。 注意：不是垂直于地面或者支持面，也不是指向地心（赤道和两极指向 地心） 3 、同一地点, g相同；不同地点,g不同。 纬度升高，g值增加 g极地 >g赤道 同一纬度，海拔高度增加，g值减小 g低 >g 结论：纬度升高，g值增大；海拔升高， g值减小 重力加速度的细微变化 匀变速直线运动 自由落体运动 四、自由落体运动的规律 1、自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。 你能根据匀变速直线运动的基本公式，总结自由落体运动的规律吗？ 新知讲解 【例题】 用如图所示的方法可以测出一个人的反应时间，设直尺从静止开始自由下 落，到直尺被受测者抓住，直尺下落的距离为h，受测者的反应时间为t，则下列说法正确的是（ C ） 困难二：落体运动时间太快，无 法准确测量 突破：利用斜面“冲淡 ”重力，使其加速度减小 困难一：速度无法直接测量 突破：间接验证 伽利略对自由落体运动的研究 方案设计 V 小球做匀加速直线运动 质量不同的小球沿同一斜面下落， 加速度相同 实验验证 实验验证 质量不同的小球沿同一斜面下落，加速度相同 >增大斜面倾角，加速度变大 >倾角很大，接近落体运动 >倾角900，就是自由落体运动 做自由落体运动的 物体加速度相同 伽利略的研究方法 ：实验 +逻辑推理 伽利略的研究（实验与逻辑推理的完美结合） （1）逻辑归谬：否定亚里士多德 （2）猜想假说：落体运动的规律相同，是一种简单的变速运动。如V∝t或V∝X （3）逻辑推理（包括数学演算）：V0 =0，则V∝t <=> X∝t2 （4）实验验证（间接）：利用斜面来“冲淡”重力 （5）合理外推：从斜面到竖直的自由落体规律一致 物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动 ①只受重力作用；②从静止开始 g=9.8m/s2，不同纬度大小不同，两极最大 竖直向下 定义 自由落体运动 条件 大小 方向 自由落体运动的公式 自由落体运动 课堂小结 重力加速度 $