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

2.4自由落体运动 站在高层建筑物上，让轻重不同的两个物体从同一高度同时落下，你认为哪个物体下落得快？ 其实二千多年前，古希腊哲学家亚里士多德提出： 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。这个观点 是否正确呢 ？ 在教室内拿两张同样大小的纸，将其中一张揉成一个团。让纸团和另一张纸在同样的高度落下，看看哪一个下落得快？ 结合实验及生活中的经验，讨论：什么因素影响物体下落的快慢？ 影响落体运动快慢的因素可能是空气阻力的作用。 那么，轻重不同的物体下落的情况到底怎样？下面我们一起来做个比较精细的实验，仔细研究一下。 羽毛 金属球 有空气 羽毛 金属球 真空 牛顿管实验 结论：如果物体只受重力作用(空气阻力忽略不计时)，物体下落的快慢相同，而与物体轻重无关。 早在三百年前伽利略通过比萨斜塔实验证明： 重的铁球和轻的铁球下落快慢相同 1.定义：物体只在 作用下从 开始下落的运动，叫作自由落体运动。 2.特点：(1)只受 作用；(2)初速度为 。 3.说明：如果空气阻力可以 时，物体从静止开始下落的运动也可以近似看成自由落体运动。 重力 一、梳理与总结 静止 重力 0 忽略 1.实验装置 铁架台、打点计时器、纸带、电源、重物、夹子、刻 度尺。 2.实验原理 纸带在重物的作用下自由下落，根据打出的纸带上的 点迹，分析重物的运动规律。 3.操作要点 先接通 ，再释放 ，打完点后立刻关闭电源。 电源 二、实验：研究自由落体运动的规律 纸带 4.数据分析 (1)利用Δx=aT2 ①测量点迹清晰的连续点之间的位移，并记录在表格中； ②根据表格中数据计算连续相等时间间隔的位移差，得 出连续相等时间间隔的位移差是一个常数，从而得出自 由落体运动是 直线运动； ③利用逐差法计算出自由落体运动的加速度大小约为9.8 m/s2。 匀加速 (2)利用v-t图像 ①计算各点的瞬时速度。 ②画v-t图像，图像是一条倾斜的直线，从而得出自由落体运动是匀加速直线运动。 ③计算图像的斜率，从而计算出自由落体运动的加速度大小约为9.8 m/s2。 1.重力加速度：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或重力加速度，通常用g表示。 2.大小：在地球表面不同的地方，g的大小一般是 (选填“不同”或“相同”)的，g值随纬度的增大而逐渐 ；g值随着高度的增加而逐渐减小。一般取值：g取9.8 m/s2或g取 m/s2。 3.方向： 。 不同 三、自由落体加速度　自由落体运动的规律 增大 10 竖直向下 4.自由落体运动规律的应用 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 v=v0+at _______ 位移公式 x=v0t+at2 _________ 速度与位移的关系式 v2-=2ax ________ 平均速度求位移公式 x=t _______ v=gt h=gt2 v2=2gh h=t (1)自由落体加速度与纬度和高度有关。(　　) (2)自由落体加速度方向竖直向下。(　　) (3)两极处的重力加速度小于赤道处的重力加速度。(　　) (4)同一地点，重的物体重力加速度大。(　　) √ 易错辨析 √ × × (多选)一个物体从塔顶自由下落，测得物体自由下落的时间是2 s，若g取10 m/s2，下列说法正确的是 A.塔的高度为20 m B.塔的高度为10 m C.物体落地速度为20 m/s D.物体落地速度为10 m/s √ 例2 √ 塔的高度为h=gt2=×10×22 m=20 m，物体落地速度为v=gt=10×2 m/s =20 m/s，故选A、C。 (2026·汉中市高一期中)一个小球从距地面125 m高的空中由静止释放，不计空气阻力，g取10 m/s2，求： (1)小球下落到地面所用的时间。 由自由落体运动的规律有h=gt2 解得t=5 s。 例3 答案　5 s (2)小球落地时的瞬时速度的大小。 由速度与位移关系有v2=2gh 可得v=50 m/s。 答案　50 m/s (3)小球下落最后2 s内的位移大小。 小球下落最后2 s内的位移为h'=h-g(t-2)2 解得h'=80 m。 答案　80 m 返回 (1)逻辑归谬 利用逻辑推理说明轻、重物体下落一样快。 (2)猜想假设 猜想：落体运动一定是一种最简单的变速运动。 方案一：速度的变化对时间是均匀的，即v与t成正比。 方案二：速度的变化对位移是均匀的，即v与x成正比。 (3)数学推理 方案一：若物体初速度为0，只需证明x∝t2，即可证明v∝t(可行)。 方案二：荒谬不可行。 四、伽利略对自由落体运动的研究 (4)实验验证 方法：巧用斜面“冲淡”重力。 结论：只要斜面倾角一定，不同质量的小球，从不同高度下落的加速度相同。 (5)合理外推 倾角增大到90°，小球的运动为自由落体运动，小球仍保持匀加速运动的性质。 (多选)(2026·海南省高一期中)历史上许多科学家都对自由落体运动规律进行研究，其中伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示可大致反映其实验和思维的过程。下列说法中正确的有 例4 伽利略的研究过程分为下面四个重要步骤： ①数学推理：如果v∝t，初速度为零的匀变速直线运动应符合x∝t2 ②合理外推：当倾角等于90°时，斜面运动变为自由落体运动 ③实验验证：小球在斜面上运动符合x∝t2，是匀加速直线运动 ④猜想假设：自由落体运动是最简单的变速运动，即v∝t A.伽利略的研究过程，顺序是④①③② B.伽利略的研究过程，顺序是④③①② C.伽利略之所以用上述的研究方法，是因为重力加 速度较大使时间的精确测量很困难 D.伽利略的研究过程中，把不易测量的瞬时速度变成容易测量的位移， 间接验证对自由落体运动规律的猜想，最终得出正确的规律 √ √ √ 伽利略对自由落体的研究分为：猜想假设→数学推理→实验验证→合理外推几个步骤，即伽利略的研究过程顺序是④①③②，故A正确，B错误； 伽利略以斜面为基础研究自由落体运动，是为了“冲淡”重力的影响，从而减小时间测量的误差，故C正确； 伽利略的研究过程中，把不易测量的瞬时速度变成容易测量的位移，间接验证对自由落体运动规律的猜想，最终得出正确的规律，故D正确。 返回 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、特点： ①从静止开始下落，即初速度v0为零。 ②只受重力。 二、自由落体加速度 ①定义：物体在自由落体运动中的加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度。 ②符号：通常用g表示。 ③方向：竖直向下。 ④大小：一般g =9.8m/s2，粗略计算g=10m/s2。 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以，匀变速直线运动公式也适用于自由落体运动。 $