1、第二章 匀变速直线运动的研究 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，哪个下落的快？体从同一高度同时落下，哪个下落的快？ 教学目标 1、了解什么是自由落体运动；自由落体产生的条 件；认识自由落体运动的特点； 2、掌握自由落体运动的规律；速度随时间的变化 规律，位移随时间变化的规律。 3、理解自由落体运动的条件和性质，掌握重力加 速度的概念； 4、掌握自由落体运动的规律，能用匀变速直线运 动的规律解决自由落体问题。 新课导入新课导入 物体下落的运动是司空见惯的，例如雨滴下落，物体下落的运动是司空见惯的，例如雨滴下落， 雪
2、花纷飞、树叶飘落等，但人类对它的认识却经历雪花纷飞、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。了差不多两千年的时间。 二千多年前，古二千多年前，古 希腊哲学家亚里士多希腊哲学家亚里士多 德认为物体下落的快德认为物体下落的快 慢跟它的轻重有关，慢跟它的轻重有关， 重的物体下落得快重的物体下落得快。 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，这一结论正两千年的时间里，大家都奉为经典，这一结论正 确吗？确吗？ v1=8 v2=4 v128 4v128 伽利略用伽利略用“归缪法归缪法” 否定了亚里士多德否定了亚里士多德
3、“重快轻慢重快轻慢”的论的论 断，伽利略认为：断，伽利略认为：重的物体与轻的物体应该下落得同样快重的物体与轻的物体应该下落得同样快。 一、自由落体运动 在意大利的比萨斜塔上，伽 利略做了著名的两个球同时落两个球同时落 体的实验体的实验。两个轻重不同的小 球同时落地同时落地的声音，是那样的 清脆美妙，又是那样的振聋发 聩！它动摇了人们头脑中的旧 观念，开创了实验和科学推理实验和科学推理 之先河，将近代物理近代物理以致近代近代 科学科学推上了历史的舞台。 传说中的比萨斜塔实验传说中的比萨斜塔实验 演示实验：轻重不同的物体下落快慢的研究演示实验：轻重不同的物体下落快慢的研究 （1 1）实验器材：）实
4、验器材：牛顿管牛顿管 （一个两端封闭的玻璃管，（一个两端封闭的玻璃管， 其中一端有一个开关，玻其中一端有一个开关，玻 璃管可以与外界相通）、璃管可以与外界相通）、 真空泵、质量真空泵、质量不相同不相同的的铁铁 片片和和羽毛羽毛等等。 甲：有空气；乙：真空甲：有空气；乙：真空 那么，轻重不同的物体下落的情况到底怎样？下面我那么，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。们一起来做个比较精细的实验，仔细研究一下。 （2 2）实验步骤）实验步骤 在有空气阻力时，把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃在有空气阻力时，把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃 管中；管中； 把
5、玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开把玻璃管竖直放置，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；始下落，观察物体下落的情况； 启动真空泵，把牛顿管里的空气抽出一些，把玻璃管竖启动真空泵，把牛顿管里的空气抽出一些，把玻璃管竖 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；物体下落的情况； 把牛顿管里的空气几乎全部抽出，重复步骤，观察物把牛顿管里的空气几乎全部抽出，重复步骤，观察物 体下落的情况。体下落的情况。 模拟牛顿管 充满空气充满空气 抽出部分空气抽出部分空气 真空真空羽毛羽毛铁球铁球 结论：
6、在没有空气阻力时结论：在没有空气阻力时, , 物体下落快慢相同。下落物体下落快慢相同。下落 速度与物体重量无关。速度与物体重量无关。 点击播放点击播放 自由落体运动自由落体运动 定义 物体物体 只在重力作用下只在重力作用下 从从 静止静止 开始下落开始下落 的运动的运动 条件 ( (1)1)只受重力只受重力 (2)(2)初速度为零初速度为零 注意 如果空气阻力的作用比较小，可如果空气阻力的作用比较小，可 以忽略，物体的下落也可以近似看作以忽略，物体的下落也可以近似看作 自由落体运动自由落体运动 两者条件 缺一不可 （理想化模型）（理想化模型） 打点计时器打点计时器 纸带纸带 夹子夹子 重物重物
7、 实验装置实验装置实验结果实验结果 自由落体运动具有怎样的运动规律？自由落体运动具有怎样的运动规律？ 打点计时器测自由落体加速度打点计时器测自由落体加速度 实验步骤：实验步骤： 把打点计时器把打点计时器竖直固定在铁架台上竖直固定在铁架台上，纸带一端，纸带一端 系着重物，另一端穿过计时器。系着重物，另一端穿过计时器。 让重物靠近打点计时器，用手捏住纸带上端，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。在纸带上留下一串小点，最后要关闭电源。 仿照前面对小车运动的研究，测量重物下
8、落的仿照前面对小车运动的研究，测量重物下落的 加速度。加速度。 改变重物的质量，重复上面的实验。改变重物的质量，重复上面的实验。 AB=0.20cmBC=0.59cmCD=0.98cm DE=1.37cmEF=1.76cmFG=2.16cm 数据分析：数据分析： B v smvC/392. 0 smvD/588. 0 smvE/784. 0 smvF/98. 0 ACv t=0t=0 0.02s0.02s0.04s0.04s0.06s0.06s0.08s0.08s0.10s0.10s1.20s1.20s s BCAB 04. 0 s mm 04. 0 0059. 0002. 0 sm/197.
9、 0 BCDEF 时间s0.020.040.060.080.10 速度 m/s0.1970.3920.5880.7840.98 v/ (m/s) t / s 0.020.040.060.080.10 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1. 0 V-t图象是一条倾斜的直图象是一条倾斜的直 线，说明自由落体运动线，说明自由落体运动 是匀加速直线运动。是匀加速直线运动。 BCDEF 时间s0.020.040.060.080.10 速度 m/s0.1970.3920.5880.7840.98 2 m/s79. 9 0.02s-0.1s 0.197m/s-m/s98. 0 t v a 二、自由
10、落体加速度二、自由落体加速度 在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相等，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相等， 这个加速度叫做这个加速度叫做自由落体加速度自由落体加速度，也叫，也叫重力加速重力加速 度度，通常用，通常用g g表示。表示。 定 义： 大 小： 方 向： g g =9.8m/s=9.8m/s2 2，粗略计算时，粗略计算时g g 值可取值可取10m/s10m/s2 2 （注意：没有特别说明，都按（注意：没有特别说明，都按g g =9.8m/s=9.8m/s2 2进行计进行计 算）算） 竖直向下竖直向下 理 解： 1.1.同一地点，任何物体的自由落体加速度相同，跟同一地点，任何
11、物体的自由落体加速度相同，跟 物体的质量无关。物体的质量无关。 2.2.重力加速度的方向始终竖直向下，大小跟高度和重力加速度的方向始终竖直向下，大小跟高度和 纬度有关。纬度有关。 观察下表，你从表格中发现了什么规律？观察下表，你从表格中发现了什么规律？ 地球上不同地方重力加速度的值大小不一样，一般随着纬地球上不同地方重力加速度的值大小不一样，一般随着纬 度的增大而增大，赤道处重力加速度度的增大而增大，赤道处重力加速度g g值较小，两极值较小，两极g g值较大。值较大。 赤道： g=9.780m/s2 北京： g=9.801m/s2 北极： g=9.832m/s2 随纬度升高，重力加速度增大。
12、莫斯科： g=9.816m/s2 自由落体的运动规律 0t vvat 2 0 1 2 xv tat 22 0 2 t vvax 0 2 vv v 2 1 2 xgt t vgt 2 2 t vgx 2 v v a g 0 0v 例例1 1、关于自由落体运动，下列说法正确的是（、关于自由落体运动，下列说法正确的是（ ） A A、物体竖直向下的运动一定是自由落体运动、物体竖直向下的运动一定是自由落体运动 B B、自由落体运动是初速度为零、加速度为、自由落体运动是初速度为零、加速度为g g的的 竖直向下的匀加速直线运动竖直向下的匀加速直线运动 C C、物体只在重力作用下从静止开始下落的运动、物体只在
13、重力作用下从静止开始下落的运动 叫自由落体运动叫自由落体运动 D D、当空气阻力的作用比较小、可以忽略不计时，、当空气阻力的作用比较小、可以忽略不计时， 物体静止开始下落的运动可看作自由落体运动物体静止开始下落的运动可看作自由落体运动 BCD 随随 堂堂 练练 习习 2 2 1 gtX g X t 2 解：解：（1）小铁球的下落运动可看成自由落体运动小铁球的下落运动可看成自由落体运动 因为：因为： 所以：所以： （2） gtV 方法一：方法一： gXV2 因为：因为： 方法二：方法二： 所以：所以： 2 /10 52 sm m s1 sm/10ssm1/10 2 sm/10msm5/102 2
14、 gXV2 2 例例2 2、一个小铁球从、一个小铁球从5m5m高处自由落下高处自由落下,g,g取取 。 求：求：（1 1）小铁球下落到地面所用的时间）小铁球下落到地面所用的时间 （2 2）小铁球着地时的瞬时速度）小铁球着地时的瞬时速度 2 /10sm 1 1、自由落体运动：物体自由落体运动：物体 只在重力作用只在重力作用下下 从从 静止静止 开始下落的运动。开始下落的运动。 2 2、自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。、自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 3 3、重力加速度的方向：重力加速度的方向： 重力加速度的大小：重力加速度的大小： 2 /8 . 9sm Vgt 2 2 1 gtX 4 4、自由落体运动基本公式、自由落体运动基本公式 gXV2 2 竖直向下。竖直向下。 小小 结结
