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第二章 勻變速直線運(yùn)動
第5節(jié) 自由落體運(yùn)動
一個人捏住尺子的上端，另一個人手指在直尺的下端零刻度處等待。前者釋放，后者捏住。直尺下落的時間就是你的反應(yīng)時間。
如何求直尺下落的時間？
1.知道通過實(shí)驗(yàn)建構(gòu)自由落體運(yùn)動模型的過程，知道自由落體的條件。
2.知道自由落體運(yùn)動是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動。
3.知道重力加速度的方向和大小，知道地球不同地點(diǎn)的重力加速是不一樣的。
4.了解伽利略對自由落體運(yùn)動的研究方法，領(lǐng)會伽利略的科學(xué)思想。
01 自由落體運(yùn)動的特點(diǎn)
在日常生活中，我們時常能看見落體運(yùn)動，如果實(shí)下落、屋檐滴水等。
思考：不同物體下落的快慢與哪些因素有關(guān)？其下落規(guī)律是否相同？
1.邏輯推理
v12＞8
v1=8
v2=4
4結(jié)論與假設(shè)出現(xiàn)了矛盾！
伽利略通過邏輯推理指出了亞里士多德的錯誤，最后通過實(shí)驗(yàn)證明重物與輕物下落得同樣快。
重物被輕物拖累
重物輕物
綁一起
羽毛和硬幣下落得一樣快嗎？
如圖所示，將羽毛與硬幣放入有空氣的玻璃管，將玻璃管倒立過來，觀察羽毛和硬幣下落的快慢。觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)是 。
抽去玻璃管內(nèi)的部分空氣，在將玻璃管倒立過來，觀察羽毛和硬幣下落的快慢。觀察結(jié)果是 。
繼續(xù)抽去玻璃管內(nèi)的空氣，使其逐漸接近真空，在觀察羽毛和硬幣下落的快慢。觀察結(jié)果是 。
羽毛比硬幣下落慢
下落快慢相同
紙片比硬幣下落得還是慢，但落地時差變小
2.自制實(shí)驗(yàn)
結(jié)論：影響物體下落快慢的因素是空氣阻力的作用，如沒有空氣阻力，只有重力作用、在同一高度下落的輕重不同的物體下落快慢相同。
3.自由落體運(yùn)動
(1)定義：
物體只在重力作用下，從靜止開始下落的運(yùn)動。
(2)特點(diǎn)：
只受重力、v0=0
(3)當(dāng)空氣阻力的作用比較小，可以忽略不計(jì)時，從靜止開始下落的物體可視為自由落體運(yùn)動。
s1
s2
s3
s4
s5
s6
△s=s2-s1=9.88cm
△s=s3-s2=9.83cm
△s=s4-s3=9.81cm
△s=s5-s4=9.86cm
△s=s6-s5=9.83cm
在誤差允許的范圍內(nèi)，ΔS=S2-S1=S3-S2=……=aT2=9.8cm
自由落體運(yùn)動是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動。
（1）用打點(diǎn)計(jì)時器進(jìn)行研究
思考：自由落體是一種怎樣的運(yùn)動呢？自由落體運(yùn)動有什么規(guī)律呢？
4. 自由落體運(yùn)動的性質(zhì)
（2）用頻閃照相研究
ΔS4=S5-S4=2.1cm
ΔS1=S2-S1=2.1cm
ΔS2=S3-S2=2.1cm
ΔS3=S4-S3=2.0cm
ΔS5=S6-S5=2.1cm
做自由落體運(yùn)動的物體，在連續(xù)相等的時間里的位移之差是個恒量----說明自由落體運(yùn)動是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動
1.定義：
2.符號：
通常用g表示
3.方向：
對不同物體進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的加速度都相同。
物體在自由落體運(yùn)動中的加速度叫做自由落體加速度，也叫重力加速度。
豎直向下
精確的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，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,粗略計(jì)算 g=10m/s2
02 自由落體加速度
不同地點(diǎn)的重力加速度
你從表中發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律嗎？
總結(jié)：重力加速度隨緯度的增加而增大。
勻變速直線運(yùn)動
速度公式
位移公式
位移速度公式
平均速度公式
自由落體運(yùn)動
5.自由落體運(yùn)動的規(guī)律
伽利略
（1564—1642）
意大利物理學(xué)家
物體下落的快慢由它們的重力大小決定
物體下落的速度不受其重力大小的影響
亞里士多德
（公元前4世紀(jì)）
希臘哲學(xué)家
03 自由落體運(yùn)動規(guī)律探索回眸
伽利略斜面實(shí)驗(yàn)
s
1
s
2
s
3
伽利略得實(shí)驗(yàn)方法如圖所示，讓小球從斜面得不同位置自由滾下，觀察小球多次從不同起點(diǎn)滾動得位移與所用得時間平放得比值是否保持不變，即是否能夠觀測到
===…
不斷增大斜面傾角
對于每個對應(yīng)的傾角，小球從斜面不同高度滑下時=a保持不變
傾角增大至90度，其比值保持不變
合理外推
伽利略將上述結(jié)果合理外推到傾角為90°的情況，此情況下是自由落體運(yùn)動，是加速度都一樣的勻加速直線運(yùn)動。
伽利略科學(xué)方法
1.關(guān)于自由落體運(yùn)動，下列說法正確的是 (　　)
A.物體從靜止開始下落的運(yùn)動就是自由落體運(yùn)動
B.如果空氣阻力比重力小得多，空氣阻力可以忽略不計(jì)，這時由靜止開始下落的運(yùn)動可以看成自由落體運(yùn)動
C.一個棉花團(tuán)由靜止開始下落的運(yùn)動是自由落體運(yùn)動
D.雨滴經(jīng)過窗子的這段運(yùn)動可以看作是自由落體運(yùn)動
B
2.(多選)關(guān)于自由落體運(yùn)動，下列說法正確的是(　　)
A.自由落體運(yùn)動是一種勻變速直線運(yùn)動
B.物體剛下落時，速度和加速度都為零
C.物體的質(zhì)量越大，下落時加速度就越大
D.當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8 m/s2，則物體在該處自由下落的過程中，每秒速度都增加9.8 m/s
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3.頻閃攝影是研究變速運(yùn)動常用的實(shí)驗(yàn)手段.在暗室中，照相機(jī)的快門處于常開狀態(tài)，頻閃儀每隔一定時間發(fā)出一次短暫的強(qiáng)烈閃光，照亮運(yùn)動的物體，于是膠片上記錄了物體在幾個閃光時刻的位置.如圖是小球在沒有阻力時自由下落的頻閃照片，頻閃儀每隔0.04 s閃光一次.(照片中的數(shù)字是小球距起落點(diǎn)的距離，單位：cm)
(1)試判斷小球的運(yùn)動是否是勻變速直線運(yùn)動？(請說出判斷依據(jù))
(2)若是勻變速直線運(yùn)動，加速度是多大？
解：（1）是勻變速直線運(yùn)動，因?yàn)樵谡`差允許范圍內(nèi)小球在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差為定值。
（2）從上到下，兩相鄰小球間的距離為x1、x2、x3、x4，根據(jù)逐差法求加速度
4.有A、B兩個小球，在不同高度上做自由落體運(yùn)動，A球下落1 s后，B球開始下落，兩球同時落到地面。已知B球離地面高度為15m，問A球從多高處下落？g取10m/s2。
解：設(shè)A球下落的高度為hA,下落的時間為t,B球下落高度為hB,下落時間為t-1s,由自由落體運(yùn)動規(guī)律可得：
hA=gt2 ①
hB= g(t-1)2 ②
將數(shù)據(jù)代入① ②聯(lián)立解得：hA=37.32m
所以A球從37.32m高處下落。
自由落體運(yùn)動的特點(diǎn)
自由落體運(yùn)動加速度
自由落體運(yùn)動規(guī)律探索回眸
定義：在物理學(xué)中，將物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動稱為自由落體。
特點(diǎn)：只受重力；初速度為0
性質(zhì)：初速度為零的勻加速直線運(yùn)動
物體自由下落時具有的加速度叫做重力加速度。
方向：豎直向下
大小： g=9.8 m/s2
自由落體運(yùn)動

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