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

第二章 匀变速直线运动的研究 2.4 自由落体运动 人教版普通高中物理（2019） 2026年10月14日星期三8时57分24秒 课前导入 物体下落的运动是司空见惯的，例如雨滴下落，雪花纷飞、树叶飘落等，但人类对它的认识却经历了差不多两千年的时间。 2.4.1 自由落体运动 2.4.1 自由落体运动 2026年10月14日星期三8时57分24秒 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。 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？ 2.4.1 自由落体运动 2026年10月14日星期三8时57分24秒 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？ 现象：质量小的纸团下落的快。 影响落体运动快慢的因素可能是空气阻力的作用。 可见亚里士多德的观点是错误的。 伽利略 v12＞8 v1=8 v2=4 4<v12<8 结论与假设 出现了矛盾！ 伽利略通过逻辑推理指出了亚里士多德的错误，最后通过实验证明重物与轻物下落得同样快。 重物被轻物拖累 重物轻物 绑一起 一、自由落体运动 先假设：重的物体下落得快 伽利略的逻辑推理 2.4.1 自由落体运动 2026年10月14日星期三8时57分24秒 2、演示实验：轻重不同的物体下落快慢的研究 （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 2.4.1 自由落体运动 2026年10月14日星期三8时57分24秒 2.4.1 自由落体运动 2026年10月14日星期三8时57分24秒 2.4.1 自由落体运动 2026年10月14日星期三8时57分24秒 （1）定义：物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动。 （2）特点：只受重力、v0=0 （3）当空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，从静止开始下落的物体可视为自由落体运动。 由上面的实验我们可以看到，自由落体运动是加速运动。那么，它的加速度在下落过程中是否变化呢？ 一、自由落体运动 2.4.2 自由落体加速度 2.4.2 自由落体运动的加速度 2026年10月14日星期三8时57分24秒 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。 2.4.2 自由落体运动的加速度 2026年10月14日星期三8时57分24秒 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。 纸带 夹子 重物 打点计时器 二、实验：研究自由落体运动的规律 2026年10月14日星期三8时57分24秒 2.4.2 自由落体运动的加速度 2.4.1 自由落体运动 2026年10月14日星期三8时57分24秒 位置编号 0 1 2 3 4 5 时间 t /s 0 v1 /（m·s-1） 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.52 0.925 1.29 1.66 2.04 __ 14.50 4.16 8.60 21.90 1.20 30.85 0 1 2 3 4 5 6 . . . . . . . . . . . . . cm 2026年10月14日星期三8时57分24秒 2.4.1 自由落体运动 0　 0.04 0.08 0.5 t/s v/（m.s-1） 1.5 2.0 1.0 0.12 0.16 0.20 0.24 2.5 v-t图像为一条倾斜的直线，所以自由落体运动是匀变速直线运动。 实验误差： 1.纸带与打点计时器的摩擦 2.空气阻力的影响 3.测量误差 2026年10月14日星期三8时57分24秒 2.4.2 自由落体运动的加速度 由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法： 如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，S1、S2、S3……为相邻两计数点之间的距离 若△S= S2－S1=……=C（常数），即若两连续相等的时间间隔的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。 △S =aT2 S2 S1 S3 S4 S5 S6 结论：在误差允许的范围内，物体做匀变速直线运动。 S1= x1- x0=4.55cm S2= x2- x1=6.14cm S3= x3-x2=7.65cm S4= x4- x3=9.21cm ΔS1= ΔS2= ΔS3= ΔS4 = ΔS5 在误差允许的范围内 相邻计数点之间的距离 S5= x5- x4=10.75cm S6= x6- x5=12.30cm 相邻距离的差值 ΔS1= S2 - S1 =1.59cm ΔS2= S3 – S2 =1.51cm ΔS3= S4 – S3 =1.56cm ΔS4= S5 – S4 =1.54cm ΔS5= S6 – S5 = 1.55cm x0=0 x4=27.55 x3=18.34 x5=38.30 x1=4.55 x6=50.60 S1 S5 S4 S3 S2 S6 x2=10.69 2.4.2 自由落体运动的加速度 物体做匀变速直线运动的加速度大小？ 由Δx=aT2，T=0.02s×2=0.04s x0=0 x4=27.55 x3=18.34 x5=38.30 x1=4.55 x6=50.60 S1 S5 S4 S3 S2 S6 x2=10.69 2.4.2 自由落体加速度 2.4.2 自由落体加速度 2026年10月14日星期三8时57分24秒 一、自由落体加速度 对不同物体进行的实验结果表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同。 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。 2.4.2 自由落体加速度 2026年10月14日星期三8时57分24秒 精确的实验发现，在地球表面不同的地方，g的大小一般是不同的。 4、大小：一般g =9.8m/s2，粗略计算g=10m/s2。 一些地点的重力加速度 地 点 纬 度 重力加速度 赤道海平面 0° 9.780 马尼拉 14°35′ 9.784 广州 23°06′ 9.788 2.4.2 自由落体加速度 2026年10月14日星期三8时57分24秒 地 点 纬 度 重力加速度 武汉 30°33′ 9.794 上海 31°12′ 9.794 东京 35°43′ 9.798 北京 39°56′ 9.801 纽约 40°40′ 9.803 莫斯科 55°45′ 9.816 北极 90° 9.832 总结：重力加速度随纬度的增加而增大。 你从表中发现了什么规律吗？ 2.4.2 自由落体加速度 2026年10月14日星期三8时57分24秒 做一做：用手机测自由落体加速度。 阅读课文，用手机自己测一测自由落体加速度。 用手托着手机，打开加速度传感器，手掌迅速向下运动，让手机脱离手掌而自由下落，然后接住手机，观察手机屏幕上加速度传感器的图像。 2.4.2 自由落体加速度 2026年10月14日星期三8时57分24秒 2.4.3 知识拓展 主题探究　自由落体运动的规律及应用 [问题驱动] 如图2.4-4所示，漫画中的人用石头来估测水井的深度。你认为有道理吗？为什么？ 图2.4-4 2.4.3 知识拓展 一、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。 总结自由落体运动的规律 匀变速直线运动 自由落体运动 zxxk 2026年10月14日星期三8时57分24秒 2.4.3 知识拓展 认真阅读课本，了解伽利略对自由落体运动的研究过程。 伽利略在做铜球沿斜面运动的实验（油画）。 二、伽利略对自由落体运动的研究 2026年10月14日星期三8时57分24秒 2.4.3 知识拓展 斜面的倾角增大到90°，这时小球的运动就是自由落体运动，这时小球仍然会保持匀加速运动的性质，而且所有物体下落时的加速度都是一样的！ 2026年10月14日星期三8时57分24秒 2.4.3 知识拓展 (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？ 二、小游戏的解密 2026年10月14日星期三8时57分24秒 新课结束 请完成配套习题第二章第四节 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 提示：石头被释放后在水井中下落的过程可以认为是自由落体运动，由h＝gt2可知，只要测出石头下落至水面的时间t，即可算出水井的深度。因声音在空气中的传播速度较大，石头落水声上传至人耳的时间可以忽略，故从石头开始下落到听到石头落水声的时间可认为等于石头自由下落的时间t。综上所述，漫画中的人用石头来估测水井的深度是合理的。　　　　 $