2.4 自由落体运动（教学课件）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，系统讲解其概念、重力加速度及公式。课堂导入通过白纸与橡皮下落实验引出亚里士多德观点，结合伽利略逻辑推理和牛顿管实验破除“重快轻慢”认知，再用打点计时器实验探究规律，构建从现象到本质的学习支架。 其亮点是以科学思维和科学探究为核心，通过伽利略逻辑推理（质疑创新）和牛顿管、打点计时器实验（证据收集）形成概念，课堂练习融入手机下落等生活实例强化物理观念应用。小结结构化呈现知识要点，助力学生系统掌握，教师可直接借助完整教学链条提升教学效率。

人教版必修第一册 第二章 匀变速直线运动 4. 自由落体运动 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 理解自由落体运动的定义与产生条件，认识重力加速度的大小、方向和变化特点；掌握自由落体运动的规律与计算公式，建立初速度为零的匀加速直线运动的特殊运动观念。 02 科学思维 通过对比轻重物体下落现象，破除“重物体下落快”的错误直觉；学会将自由落体运动归类为匀变速直线运动，实现知识迁移，培养模型建构、逻辑辨析与规律应用的科学思维。 03 科学探究 通过真空与空气环境下的下落对比实验，探究物体下落的运动规律；能利用打点计时器或频闪照片研究自由落体运动，测量重力加速度，提升实验观察、数据分析与规律归纳能力。 04 科学态度与责任 了解伽利略探究自由落体运动的科学历程，体会敢于质疑、严谨推理、实验验证的科学精神；感受物理规律源于实验、纠正生活错觉的学科价值，养成求真务实的科学态度。 教学重难点 教学难点 教学重点 1.掌握自由落体运动的概念； 2.理解重力加速度的物理意义、大小和方向； 3.熟练掌握自由落体运动的公式，能够运用规律解决自由落体运动问题。 1.破除生活中“重快轻慢”的错误认知，理解空气阻力对下落运动的影响； 2.能够将自由落体运动归为初速度为零的匀变速直线运动进行模型迁移。 请同学们做一做，将一张白纸和一块橡皮，同一高度同时释放，看看谁先落地？ 课堂导入 亚里士多德 亚里士多德的观点： 轻重不同的物体下落时，重的物体下落得快，轻的物体下落得慢。 结合你做的实验，你认为亚里士多德的观点是否正确？ 知识点1 自由落体运动 伽利略 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。 课堂导入 伽利略认的逻辑推理： 假设重的物体下落快 v1=4 结论：更重的物体反而下落的慢了 矛盾 v2=8 v3<8 探究新知 探究新知——牛顿管实验 探究新知——牛顿管实验 (1)物体下落快慢与质量有关吗？ (2)影响物体下落快慢的可能因素是什么？ 探究新知——思考与讨论 1.自由落体：物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动。 2.特点：①受力特点：只受重力作用； ②运动特点：初速度等于零。 3.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。 探究新知 典例解析 C 【例1】踢毽子是我国一项传统的体育活动。毽子由羽毛和铜钱组成，在下落时总是铜钱在下羽毛在上。下列分析正确的是（　　） A．铜钱重，所以总是铜钱在下羽毛在上 B．毽子的自由下落是自由落体运动 C．因为存在空气阻力，所以总是铜钱在下羽毛在上 D．如果没有空气阻力，也总是出现铜钱在下羽毛在上的现象 典例解析 【答案】C 【详解】AC．羽毛受到的空气阻力与自身重力相差不多，对运动的影响很大，而羽毛又和铜钱具有相同的运动情况，故羽毛要受铜钱较大的拖动作用，即羽毛的运动主要是靠铜钱的带动，所以毽子下落时总是铜钱在下面拉着羽毛．铜钱重不是根本原因，选项A错误，C正确； B．由于空气阻力不能忽略，毽子不是自由落体运动，选项B错误； D．如果没有空气阻力，铜钱和羽毛的相对位置是随机的，选项D错误。 故选C。 知识点2 自由落体加速度 (1)既然物体自由下落跟质量无关，那么它到底遵循什么样的规律呢？ (2)你是否可以大胆的猜测：自由落体运动是一种最简单的变速直线运动，物体下落速度是均匀变化呢？ 探究新知——思考与讨论 若给你以下实验器材，你能否设计实验来研究自由落体运动规律？ 探究新知——思考与讨论 思路1：利用打点计时器打下的纸带，求出计数点的速度，做v-t图像，根据v-t图像研究自由落体运动。 (1)实验思路： 探究新知 思路2：利用打点计时器打下的纸带，测量相邻计数点的距离，利用逐差法，验证加速度的大小是否改变？ (2)实验方案： 探究新知 (3)实验步骤： ①将打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电路。 ②使纸带穿过两个限位孔，下端用夹子夹住连到重物上， 让重物靠近打点计时器。 ③用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态，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，重物落地后立刻关闭电源。 ④改变重物的质量，重复几次上面的实验，选取一条点迹清晰的纸带进行处理。 探究新知 (4)数据处理： 探究新知 ①用刻度尺测量打点计时器在纸带上打出的点之间的距离。 ②用求出各点的速度，作v－t图像，图像应为一条过原点的倾斜直线。 ③根据v－t图像的斜率求加速度或根据Δx＝aT2计算加速度。 (5)实验结论： ②加速度恒定(约为9.8 m/s2，与物体的质量无关)。 ①自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 探究新知——实验思路与方案 探究新知——实验演示 1.定义：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。 2.方向：竖直向下 探究新知 1.观察表格，回答下列问题： (1)北京和上海的重力加速度分别是多大？北京和上海的纬度相同吗？ (2)哪个地点的重力加速度最小？哪个地点的重力加速度最大？它们的纬度分别是多少？ (3)从表中你发现了什么规律？ 探究新知 （1）地球上不同地点重力加速度值不同，赤道处g值较小，南北极处g值较大。 （2）一般取值g=9.8m/s2，有时有特别说明g=10m/s2。 3.重力加速度的不同： 探究新知 探究新知——用手机测自由落体加速度 典例解析 C 【例2】关于自由落体运动和重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．重力加速度g是标量，只有大小，没有方向，通常g取9.8 m/s2 B．在地面上的不同地方，g的数值相同 C．地球上的同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度都相同 D．不考虑空气阻力的运动是自由落体运动 典例解析 【答案】C 【详解】A．重力加速度g是矢量，方向竖直向下，在一般计算中g取9.8 m/s2，故A错误； B．在地面上的不同地点重力加速度的大小一般不同，但相差不大，故B错误； C．在地球表面同一地点，重力加速度相同，故C正确； D．自由落体运动的条件是初速度为零，仅受重力作用，故D错误。 故选C。 知识点3 自由落体运动的公式 1.三个基本公式 v0=0 a=g x=h 探究新知 2.v-t图像：是一条过原点的倾斜直线，斜率表示重力加速度g。 探究新知 (1)若给你一把刻度尺，能否测量你的反应时间？两名同学相互配合试试看。 (2)能否用一把测长刻度尺改造成测量人反应时间的尺子？ 探究新知——学以致用动手小实验 典例解析 D 【例3】甲同学从离地面高处释放一个苹果1，同时乙同学从距离地面高处释放另一个苹果2，不计空气阻力，重力加速度为，以下说法正确的是（　　） A．两苹果落地的时间差为 B．苹果1和2在空中运动的时间之比为 C．苹果1和2落地的速度比为 D．苹果1落地前，同一时刻两苹果速度相等 典例解析 【答案】D 【详解】A．设苹果1下落时间，苹果2下落时间，则，解得，两苹果落地的时间差为故A错误； B．苹果1和2在空中运动的时间之比，故B错误； C．由得苹果1和2落地的速度比故C错误； D．两苹果均从静止开始自由下落，加速度均为，同一时刻速度相同。苹果1落地前，两苹果速度始终相等，故D正确。 故选D。 课堂小结 自由落体运动 定义 自由落体运动 特点 自由落体运动的公式 大小 方向 ①只受重力作用；②从静止开始 物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动 重力加速度 g=9.8m/s2，不同纬度大小不同，两极最大 竖直向下 课堂小结 课堂练习 课堂练习 D 1．下列对物体做自由落体运动的说法中正确的是（　　） A．物体自由下落时，速度为0，加速度也为0 B．物体下落过程中速度增大，加速度大小保持不变，方向改变 C．物体下落过程中，速度和加速度同时增大 D．物体下落过程中，加速度是个恒量 课堂练习 【答案】D 【详解】A．物体自由下落时，速度和加速度均不为0，初速度为0，故A错误； BCD．物体下落过程中速度增大，加速度大小保持不变，方向也不变，始终竖直向下，为恒量，故BC错误，D正确。 故选D。 课堂练习 D 2．将质量为m的小球甲和质量为2m的小球乙，分别从高度为h、2h处同时由静止释放，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两球在空中下落的加速度之比等于1:2 B．甲、乙两球在空中下落的加速度之比等于2:1 C．甲、乙两球在空中下落的时间之比为1:2 D．甲、乙两球落地时的速度大小之比等于 课堂练习 【答案】D 【详解】AB．不计空气阻力，自由落体运动的加速度与质量无关，甲、乙两球在空中下落的加速度之比等于1:1，故AB错误； C．下落高度与时间的关系是解得解得时间之比等于，故C错误； D、落地速度等于解得高度之比等于，落地时速度之比等于，故D正确。 故选D。 3．如图所示，某地广播电视塔对外开放的旅游观光厅坐落在距地面约180m的高处，活动面积近，可同时容纳近200人。一游客在观光厅拍照时，一不小心手机从手中滑落，做自由落体运动并落到地面（g取10），则下列选项中不正确的是（　　） A．手机下落时的速度大小为50m/s B．手机做自由落体运动的时间为 C．手机在第内通过的位移大小为125m D．手机落地前最后内的平均速度大小为50m/s 课堂练习 C 课堂练习 【答案】C 【详解】A．手机下落时的速度为v=gt=50m/s故A正确，不符合题意； B．手机做自由落体运动，设落地时间为t，则有代入数据可得故B正确，不符合题意； C．手机在第内通过的位移大小为故C错误，符合题意； D．手机落地前最后内的位移为手机落地前最后内的平均速度大小为故D正确，不符合题意。 故选C。 4．为了估测出井口到水面的距离，让一个小石块从井口由静止自由落下，经过3s后听到石块击水的声音，估算井口到水面的距离和小石块落到水面击水时的速度，忽略空气阻力，不考虑声音在空气中传播的时间，重力加速度g取，下列说法正确的是（    ） A．井口到水面的距离约为45m B．井口到水面的距离约为20m C．小石块落到水面时的速度约为15m/s D．小石块从井口下落到水面过程中的平均速度约为30m/s 课堂练习 A 课堂练习 【答案】A 【详解】AB．据自由落体位移公式可得，A正确，B错误； C．小石块落到水面时的速度为，C错误； D．小石块从井口下落到水面过程中的平均速度为，D错误。 故选A。 5．某同学在墙前连续拍照时，恰好有一小白色重物从墙前的某高处由静止落下，拍摄到重物下落过程中的一张照片如图所示。由于重物的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹。已知每层砖的平均厚度为6.0cm，这个照相机的曝光时间为2.0 × 10－2s，则（    ） A．石子下落到A位置时的速度约为60m/s B．石子下落到A位置时的速度约为12m/s C．石子下落到A位置所需的时间约为0.6s D．石子下落到A位置所需的时间约为1.2s 课堂练习 C 课堂练习 【答案】C 【详解】由图可以看出，在曝光的时间内，物体下降了大约有两层砖的厚度，所以AB段的平均速度为由于时间极短，A点的速度近似为6m/s，由v = gt，可得下降的时间为。 故选C。 课堂练习 B 6．一条悬链长8.8 m，竖直悬挂，现悬链从悬挂点处断开，自由下落，不计空气阻力，则整条悬链通过悬链下端正下方20 m处的一点所需的时间是（g取10 m/s2）（　　） A．0.3 s B．0.4 s C．0.7 s D．1.2 s 课堂练习 【答案】B 【详解】设链条的长度为L，悬链的下端到正下方20m处的一点的距离是h，经t1链条的下端经过此点，则有解得；经t2链条的上端经过此点，此时悬链的总位移是h+L，则解得；整条悬链通过悬点正下方20m处的一点所需的时间△t=t2-t1=2.4s-2s=0.4s故B正确，ACD错误。 故选B。 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf58.12.100 Lavf59.6.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.5.7 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.42_sync_fix $