2.4 自由落体运动 课件 -2026-2027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，涵盖定义、条件、性质、重力加速度及规律。通过硬币与纸片对比、牛顿管演示等实验导入，从生活现象提问，衔接匀变速直线运动，构建学习支架。 亮点是以实验探究为核心，小实验、牛顿管及打点计时器实验培养科学探究能力，伽利略研究渗透科学思维，例题结合实际强化物理观念。小结系统梳理知识，助力学生理解，教师可高效开展教学。

2.4自由落体运动 人教版（2019）高中物理 必修第一册第二章匀变速直线运动的研究 学习目标 1.了解物体下落的运动特点，知道空气阻力是影响物体下落快慢的主要因素。 2.掌握自由落体运动的定义、产生条件和运动性质。 3.理解重力加速度的大小、方向和变化规律。 4.掌握自由落体运动的速度、位移公式，能运用公式解决简单落体问题。 5.了解伽利略对自由落体运动的探究过程，体会物理实验与科学推理的研究方法。 轻重不同的物体从同一高度下落，谁下落得更快？ 小实验： 实验1：同时释放硬币与平铺纸片，观察现象。 硬币下落更快，纸片下落缓慢。 实验2：将纸片揉成团，再次与硬币同时同高释放。 纸团与硬币下落快慢几乎相同。 纸片轻重未变，为什么两次下落快慢差异极大？影响物体下落快慢的根本因素是重力大小吗？ 一、自由落体运动 一、自由落体运动 轻重不同的物体下落快慢的研究 如图2.4-1 甲，一个两端封闭的玻璃管（也称牛顿管），其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通。把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中，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。 如图2.4-1乙，把玻璃管里的空气抽出去，再次观察物体下落的情况。 一、自由落体运动 实验现象 1.有空气时：铁片下落快，羽毛下落极慢，轻重物体下落差异显著。 2.真空状态下：铁片与羽毛下落快慢完全一致，同时落地。 一、自由落体运动 总结：空气阻力是影响物体下落快慢的主要因素；忽略空气阻力时，所有物体下落快慢相同，与物体质量、形状无关。 一、自由落体运动 一、自由落体运动 （一）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自由落体运动。 2.自由落体运动的条件 受力条件——只受重力作用 运动条件———初速度=0 两者缺一不可 一、自由落体运动 3.运动性质：自由落体运动是初速度为零，加速度a=g的匀加速直线运动，它是我们前面所学的匀变速直线运动的一个特例，其v-t图像是一条过原点的倾斜直线，斜率k=g。 v t O 一、自由落体运动 4.对自由落体运动的理解 （1）自由落体是一种理想化模型，这种模型忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素重力。 实际上，物体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体运动。但是，当空气阻力远小于物体的重力时，可以认为物体只受重力作用，此时物体由静止下落就可以看作自由落体运动。 比如，在空气中石块的下落，在短时间内可以看作自由落体运动，而在空气中羽毛的下落不能看作自由落体运动。 一、自由落体运动 （2）自由落体运动在其他星球上也可以发生，但物体下落时的加速度和在地球上的一般不同。 二、自由落体加速度 二、自由落体加速度 研究自由落体运动的规律 1.实验原理 重物拖着纸带竖直下落时，如果纸带阻力和空气阻力比重物的重力小得多，可以近似认为重物仅在重力作用下运动，根据打点计时器打出的纸带能分析和研究重物的运动规律。 二、自由落体加速度 2.实验器材 电火花计时器、纸带、带铁夹的铁架台、重物、毫米刻度尺。 二、自由落体加速度 3.实验步骤 （1）如图所示，将打点计时器竖直固定在铁架台上，连接好电路。 （2）把纸带穿过两个限位孔，下端用铁夹夹到重物上，让重物靠近打点计时器。 二、自由落体加速度 （3）用手捏住纸带上端，把纸带拉成竖直状态，接通电源，松开纸带让重物自由下落，重物落地后立即关闭电源，打点计时器会在纸带上打下一系列的点。 （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分析。 二、自由落体加速度 4.注意事项 （1）为了减少空气阻力的影响，重物应选密度大、体积小的物体，如铁锤等。 （2）打点计时器应竖直固定好。 （3）重物应靠近打点计时器释放，且要先接通打点计时器的电源，再放手让重物下落。 二、自由落体加速度 5.数据处理 （1）用刻度尺测量打点计时器打出的纸带上各点间的距离。 二、自由落体加速度 （2）用=求出各点的瞬时速度，作一图像，图像是一条过原点的向上倾斜的直线，斜率表示加速度。 （3）根据=a计算加速度，判断运动性质。 6.实验结论 自由落体运动是初速度为零、加速度恒定（约为9.8m/，与物体的质量无关）的匀加速直线运动。 二、自由落体加速度 二、自由落体加速度 （一）自由落体加速度g 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，也叫重力加速度，通常用g表示。自由落体加速度的方向总是竖直向下的。 二、自由落体加速度 （2）g的数值：在地球的同一个地方，g的值不变，在地球不同地方g的值不相同。 g值随高度增大而减小，随纬度增大而增大。 在通常的计算中g取9.8m/ ,粗略计算时g取10m/ 。 二、自由落体加速度 1. 关于自由落体运动下列说法正确的是（ ） A．物体只在重力作用下的运动就是自由落体运动 B．加速度等于重力加速度的运动就是自由落体运动 C．做自由落体运动的物体，速度变化会越来越快 D．在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同 D 二、自由落体加速度 （二）自由落体运动的特点与规律 1.特点：自由落体运动是=0、a=g的匀加速直线运动。 2.规律：①速度v=gt； ②位移h=g 3.速度与位移的关系式=2gh（h为物体下落的高度，不是距离地面的高度）。 2 . 教学楼阳台距地面高度h=45m，同学松手让篮球无初速下落，忽略空气阻力，视为自由落体运动，取g=10m/，竖直向下为正方向，求： (1)篮球落到地面的总下落时间； 篮球做自由落体运动，由h=g解得t== =3s (2)篮球落地瞬间的速度大小； 落地瞬间的速度大小为v=gt= 10m/×3s=30m/s (3)下落前2s内篮球的位移大小； 前2s内篮球的位移大小为x= g= × 10m/× =20m (4)落地前最后 1s 内篮球的位移； 落地前最后1s是从下落2s末到3s末，其位移为= × 10m/× ]=25m (5)若在同一高度同时释放篮球和纸片（真空环境），判断二者落地时间是否相同并说明理由。 在真空中二者均只受重力，释放时初速度均为零，下落高度相同。加速度均为重力加速度g。由t=可知，二者落地时间相同。 3 . 如图为我国跳高运动员张国伟某次比赛中的瞬间，他曾经最好的成绩是2.38米，此时重心升高约为1.2米。请估算他起跳离地时，竖直向上速度最接近的数值为（　　） A．1m/s B．3m/s C．5m/s D．7m/s C 三、伽利略对自由落体运动的研究 三、伽利略对自由落体运动的研究 （一）对自由落体运动的两种观点 1.亚里士多德的错误观点：物体下落的快慢是由它们的重量来决定的。 2.伽利略的观点：（归谬法）重物与轻物应该下落得一样快。伽利略的结论如果完全排除空气的阻力，那么，所有物体将下落得同样快。 （二）伽利略的科学方法 把实验和逻辑推理（包括数学演算）和谐地结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法。 三、伽利略对自由落体运动的研究 课堂小结 2.4自由落体运动 一、影响下落快慢的因素 本质：空气阻力，与物体质量无关 二、自由落体运动   2.性质：初速度为零的匀加速直线运动（理想模型） 三、重力加速度g 1.方向：竖直向下   3.规律：纬度越高g越大，高度越高g越小 四、运动规律公式 1.速度公式：v=gt     本节内容结束！ $