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(共39張PPT)
第二章　勻變速直線運動的研究
8
自由落體運動(一)
生活中的物體下落現象
重難點
2
能夠通過實驗判斷自由落體的運動性質.
3
能夠運用自由落體運動的規律和特點解決有關問題.
1
知道物體做自由落體運動的條件，知道自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動.
重點
重點
自由落體運動
影響落體運動快慢的因素是什么？
平常觀察到的事實：一塊石頭比一片樹葉落得快些。
二千多年前，古希臘哲學家亞里士多德認為物體下落的快慢跟它的輕重有關，重的物體下落得快。
他的這一論斷符合人們的常識，以至于其后差不多兩千年的時間里，大家都奉為經典，你能舉例推翻這一結論嗎？
v12>8 m/s
v1=8 m/s
v2= 4 m/s
4 m/s伽利略認為，根據亞里士多德“重的物體下落得快”論斷，會推出相互矛盾的結論。
這種相互矛盾的結論，說明亞里士多德“重的物體下落得快”的看法是錯誤的。
讓硬幣和紙片從同一高度同時下落
重的硬幣下落得快
學生實驗1：
將同樣大小的兩張紙其中一張揉成團，讓紙團和紙片從相同高度同時下落.
紙團下落得快
學生實驗2：
空氣中，羽毛受到的空氣阻力大，所以下落比鐵片慢。
真空中，羽毛與鐵片下落快慢相同，說明下落快慢與輕重無關。
實驗結論：物體下落的快慢與輕重無關，影響落體快慢的因素是空氣阻力.
伽利略落體實驗
據《伽利略傳》記載，1589年伽利略在比薩斜塔上做了“重量不同的兩個鐵球同時落地”的實驗，
推翻了古希臘哲學家亞里士多德的結論：重的物體下落速度比輕的物體下落速度快，落體速度與重量成正比。
自由落體運動
1.概念：物體只在重力作用下，從靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動。
2.特點：只受重力、v0=0
3.說明：空氣阻力作用比較小，可以忽略時，物體下落的運動也可以近似的看成自由落體運動。
蘋果從樹上落下來能認為是自由落體運動嗎？
可以.當所受空氣阻力的作用比較小且可以忽略時，物體的下落可近似看作自由落體運動.
1.下列物體的運動可以看成自由落體運動的是
A.樹葉自由下落的運動
B.被用力擲向地面的石塊
C.從桌邊自由滑落的鋼筆的運動
D.從水面自由落到水底的石子的運動
√
自由落體運動是物體從靜止開始只在重力作用下的運動，是初速度為零的勻加速直線運動，C正確；
樹葉下落的過程中受到的空氣阻力不能忽略，A錯誤；
被用力擲向地面的石塊具有初速度，B錯誤；
落到水底的石子受到的水的阻力作用，D錯誤.
實驗：研究自由落體運動的規律
研究自由落體運動規律
紙帶
夾子
重物
鐵架臺、打點計時器、紙帶、電源、重物、夾子、刻度尺.
紙帶在重物的作用下自由下落，根據打出的紙帶上的點跡，分析重物的運動規律.
先啟動電源，再釋放紙帶，打完點后立刻關閉電源.
數據分析
1.實驗裝置
2.實驗原理
3.操作要點
1.實驗時，重物的選取有何要求？
(1)要選擇體積小質量大的重物(即密度大)，以減小空氣阻力，使其由靜止下落近似做自由落體運動.
(2)可以改變重物的質量，重復上面的實驗.
2.如何判斷自由落體運動是否為勻變速直線運動？
答案　(1)先根據 求出各計數點的速度vn＝ ，作出v－t圖像.
圖像為一條傾斜直線說明該運動為勻變速直線運動.圖像斜率即為物體的加速度.
(2)任何連續相等的時間間隔T內的位移差在誤差允許范圍內近似相等，也說明該運動為勻變速直線運動.
可以利用逐差法求解物體的加速度.
實驗數據
4.數據分析
數據處理
在誤差允許的范圍內，連續相等時間間隔的位移之差是一個常數。
標記 時間間隔T/s 距離x/cm 位移之差 (xn-xn-1)/m cm
x1 0.02 2.95
x2 0.02 3.40 x2-x1 0.45
x3 0.02 3.75 x3-x2 0.35
x4 0.02 4.25 x4-x3 0.50
x5 0.02 4.55 x5-x4 0.30
x6 0.02 4.85 x6-x5 0.30
說明：自由落體運動是一個初速度為0的勻加速直線運動！
a(m/s2)
導練2
自由落體加速度
自由落體加速度
1.定義：物體做自由落體運動時的加速度叫做自由落體加速度或重力加速度，用字母 g 表示。
2.方向：豎直向下。
3.大小：一般的計算中，可以取 g=9.8 m/s2 或 g=10 m/s2。
地點 緯度 g值
北極 90° 9.832m/s2
莫斯科 55°45′ 9.816m/s2
紐約 40°46′ 9.803m/s2
北京 39°56′ 9.801m/s2
東京 35°43′ 9.798m/s2
上海 31°12′ 9.794m/s2
武漢 30°33′ 9.794m/s2
廣州 23°06′ 9.788m/s2
赤道 0° 9.780m/s2
問題：你能發現地球上不同位置g值的分布規律嗎？
隨緯度升高，重力加速度增大
緯度大g大，兩極g最大
自由落體運動規律的應用
自由落體運動的規律
a=g
v0=0
（x=h）
3.在高為80 m的樓房陽臺上，自由釋放一顆質量為50 g的石子(空氣阻力不計，g取10 m/s2)，求：
(1)石子經過多長時間落到地面？
答案　4 s
(2)石子落地的速度是多大？
答案　40 m/s
v＝gt＝40 m/s
(3)石子最后1 s內運動的位移大小.
答案　45 m
最后1 s內的位移x＝(80－45) m＝35 m.
4.(課本第54頁A組第3題改編)鋼球由靜止開始做自由落體運動，不計空氣阻力，落地時的速度為30 m/s，g取10 m/s2.
(1)它下落的高度是多少？
答案　45 m
(2)它在前2 s內的平均速度是多少？
答案　10 m/s
第2 s末的速度v2＝gt＝20 m/s
反應時間測量尺
5.(課本第53頁第6題改編)同學們利用如圖所示方法估測反應時間.首先，甲同學捏住直尺上端，使直尺保持豎直狀態，直尺零刻度線位于乙同學的兩指之間.當乙看見甲放開直尺時，立即用手指捏直尺，若捏住位置的刻度讀
數為x，則乙同學的反應時間為______(重力加速度為g).
基于上述原理，某同學用直尺制作測量反應時間的工具，若測量范圍為0～0.4 s，則所用直尺的長度至少為___ cm(g取10 m/s2)；若以相等時間間隔在該直尺的另一面標記出表示反應時間的刻度線，則每個時間間隔在直尺上對應的長度是________(選填“相等”或“不相等”)的.
80
不相等
直尺下降時間即為乙同學的反應時間，直尺做自由落體運動，
故直尺長度至少為80 cm，
在相等時間間隔通過的位移是不斷增加的，
所以每個時間間隔在直尺上對應的長度是不相等的.
2.如圖甲所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測定重力加速度.
(1)所需器材有：電磁打點計時器、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需_____(填器材字母代號).
A.直流電源
B.天平及砝碼
C.8 V交流電源
D.毫米刻度尺
CD
打點計時器要用交流電源，A錯誤，C正確；
實驗不需要測量重物質量，B錯誤；
實驗需要測量各點間距離，D正確.
(2)已知交流電源的頻率為50 Hz，實驗中得到的一條紙帶如圖乙所示，圖中五個數據中不符合有效數字要求的一組數據應改為______ cm；物體在打下點D時的速度大小為____ m/s.物體的加速度大小為______ m/s2.(以上兩空結果均保留3位有效數字)該實驗中測得的重力加速度偏小，其主要原因是_____________________________.
2.00
1.48
9.63
實驗中存在摩擦力及空氣的阻力
毫米刻度尺估讀到毫米的下一位，所以AB之間距離應改為2.00 cm；
自
由
落
體
運
動
(一)
目標一：自由落體運動
目標二：研究自由落體運動的規律
2.實驗器材
4.實驗結論：自由落體運動是勻加速直線運動
1.實驗裝置
特點：只受重力，初速度為0
3.操作要點
目標三：自由
落體加速度
方向：豎直向下
大小： 9.8m/s
目標四：自由落體
運動規律的應用
公式
v=gt
h= gt2
v2=2gh
反應時間測量尺
減少空氣阻力的影響

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