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

人教版必修一 第二章 匀变速直线运动的研究 第四节 自由落体运动 学习目标 本节学习要求 1 复述自由落体运动的定义与成立条件（只受重力、从静止开始）。 2 知道重力加速度 g 的方向与大小，了解其随纬度、高度的变化。 3 理解自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 4 掌握并运用 v=gt、h=½gt²、v²=2gh 三条规律公式。 5 了解用频闪照片或打点计时器测定 g 的实验方法。 从"轻重不同下落快慢不同"的直觉出发，建立理想化运动模型，并会用三条规律公式解决问题。 一、历史回顾 Q1　重的物体一定下落得更快吗？ 把石头和羽毛同时松手，石头先落地。 于是我们很自然地相信：重的物体比轻的物体下落得更快。 ? 如果抽掉空气，让物体只在重力作用下下落，结果会怎样？ 直觉告诉我们"重得快"，但这可能只是空气阻力在"捣乱"。 亚里士多德的观点（日常直觉） 伽利略（科学质疑） 一、历史回顾 一场持续两千年的争论 亚 亚里士多德 约公元前 384 – 前 322 年 "物体越重，下落越快。" VS 伽 伽利略 1564 – 1642 年 "忽略空气阻力，轻重物体下落一样快。" 关于"谁下落得更快"，两位大师给出了截然相反的回答 影响：这一结论被当作权威，统治西方学界近 2000 年，无人敢疑。 依据：对日常现象的直观观察——铁球比羽毛落得快。 依据：严密的逻辑推理 + 斜面实验，而非仅凭肉眼。 方法：归谬法 + 思想实验（比萨斜塔传说为其象征）。 关键词：经验+观察 · 重快轻慢 关键词：实验+推理 · 实验检验 · 同时落地 一、历史回顾 伽利略的归谬推理 先承认对方的前提，再推出自相矛盾的结论 —— 让前提不攻自破 假设 重的物体比轻的物体下落得更快。 ① 推论一 ② 推论二 矛盾！ 把重物体 A 和轻物体 B 绑在一起，整体更重，应当比 A 下落得更快。 ← 由"重快"直接导出 但轻的 B 会"拖慢"重的 A，整体应当比 A 下落得更慢。 ← 同样由该假设导出 v1=4 v2=8 v12>8 4<v12<8 同一假设却推出相反结论 → 假设不成立 → 只有一种可能性 → 重的物体与轻的物体下落得同样快 二、影响物体下落快慢的因素 Q2　生活中的现象，为何"轻重不一"？ 实验 现象 一张纸和一枚硬币同一高度同时由静止释放 同质量的纸团和纸片同一高度同时由静止释放 两张同质量纸片叠放，第三张同质量纸片卷成团，同一高度同时由静止释放 纸团下落快 纸团下落快 硬币下落快 空气阻力是关键 轻重不是决定因素 推论 同一张纸，展开受阻力大、飘落慢；揉成团阻力小、下落快。 轻的纸团，比同质量的纸片快得多——快慢不取决于"轻重"。 若没有空气阻力，轻重不同的物体应同时落地。 二、影响物体下落快慢的因素 Q3　排除空气阻力，会怎样？ 实验：用牛顿管对比"有空气"与"抽真空"两种情形。 有空气时 羽毛下落慢，金属片下落快——空气阻力让轻重物体"分快慢"。 抽成真空后 羽毛与金属片同时到达管底。 结论：真空中所有物体自由下落快慢相同，与质量无关。 二、影响物理下落快慢的因素 三、自由落体运动 Q4　什么是自由落体运动？ 定义 成立条件 1 2 近似条件 实际中，当空气阻力远小于重力时，可近似看作自由落体，如石块、铁球下落。 反例 纸片、羽毛在空气中缓慢飘落，阻力不可忽略，不是自由落体运动。 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。 初速度为零 只受重力作用（空气阻力可忽略） 三、自由落体运动 Q5　它是匀加速直线运动吗？ 实验结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 三、自由落体运动 Q6　重力加速度 g 有多大？ 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。 方向：跟重力方向相同，竖直向下 三、自由落体运动 重力加速度的不同： （1）地球上不同地方重力加速度的值大小不一样，赤道处重力加速度 g值较小，南北极重力加速度 g 值较大； （2）一般取值 g=9.8m/s2，有时有特别说明 g=10m/s2。 四、自由落体运动的规律 自由落体的三条规律公式 在匀变速规律中令 a = g、v₀ = 0、s→ h，即可得到 自由落体运动规律（取竖直向下为正方向） v0=0 a=g x=h 四、自由落体运动的规律 【例1】从离地面80m的空中自由落下一个小球，取g＝10m/s2，求： (1)经过多长时间落到地面； (2)下落时间为总时间的一半时的位移； (3)自开始下落时计时，在第1s内和最后1s内的位移。 【答案】(1)4 s　(2)20 m　(3)5 m　35 m 四、自由落体运动的规律 【例2】钢球由静止开始做自由落体运动，不计空气阻力，落地时的速度为40m/s，g取10m/s2，求： (1)它在第2s内的平均速度是多少？ (2)它在最后2s内下落的高度是多少？ 【答案】（1）15m/s （2）60m 【例3】如图所示，一滴雨滴从离地面20 m高的楼房屋檐自由下落，下落途中用Δt＝0.2 s的时间通过一个窗口，窗口的高度为2 m，g取10 m/s2，问： (1)雨滴落地时的速度大小； (2)雨滴落地前最后1 s内的位移大小； (3)屋檐离窗的上边框有多高？ 四、自由落体运动的规律 答案　(1)20 m/s　(2)15 m　(3)4.05 m 五、玩一玩 (1)若给你一把刻度尺，你是否可以测一下你的反应时间呢？两名同学相互配合试试看。 (2)你是否可以用一把测长度的刻度尺改造成一把测“人反应时间的测量尺”呢? Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.6.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.5.7 $