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(共25張PPT)
第二章 勻變速直線運動
第4節 自由落體運動
無邊落木蕭蕭下
飛流直下三千尺
物體下落的運動是司空見慣的，輕重不同的物體哪個下落的快呢？
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？
1、知道自由落體運動的條件以及運動性質。
2、掌握自由落體加速度的大小和方向。
3、能夠運用勻變速直線運動規律分析、解決有關自由落體運動的問題。
01 影響物體下落快慢的因素
1.邏輯推理
v12＞8
v1=8
v2=4
4結論與假設出現了矛盾！
伽利略通過邏輯推理指出了亞里士多德的錯誤，最后通過實驗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
(1)將面積相同的硬幣和紙片同時從同一高度由靜止釋放，仔細觀察，看看有什么發現？把紙片搓成團，再次實驗，看看又有什么發現？
2.實驗探究
硬幣落得快，紙片落得慢
硬幣和紙團落得一樣快
(2)按下表的實驗內容進行實驗，看看有什么發現，填好實驗現象及對應的結論。
實驗內容 實驗結果 結論
兩張一樣的紙，將其中一張搓成團，另一張鋪平，從同一高度同時由靜止開始釋放
一張大紙和一張小紙，將小紙搓成團，大紙鋪平，從同一高度同時由靜止開始釋放
搓成團的紙下落得快
小紙下落得快
紙片下落快慢與輕重無關
紙片下落快慢與輕重無關
實驗結論：物體下落快慢與物體的輕重無關
　　輕物和重物都有可能下落得快，那么到底是什么因素造成了這種結果呢？下面我們一起來做個比較精細的實驗，仔細研究一下。
演示實驗：輕重不同的物體下落快慢的研究
（1）實驗器材：牛頓管（一個兩端封閉的玻璃管，其中一端有一個開關，玻璃管可以與外界相通）、真空泵、質量不相同的鐵片和羽毛等。
甲 有空氣 乙 真空
（2）實驗步驟
①在有空氣阻力時，把質量不相同的鐵片和羽毛放到玻璃管中；
②把玻璃管豎直放置，讓鐵片和羽毛從玻璃管上方同時開始下落，觀察物體下落的情況；
③啟動真空泵，把牛頓管里的空氣抽出一些，把玻璃管豎直放置，讓鐵片和羽毛從玻璃管上方同時開始下落，觀察物體下落的情況；
④把牛頓管里的空氣幾乎全部抽出，重復步驟③，觀察物體下落的情況。
（3）演示牛頓管的實驗視頻
（5）實驗結論：
在沒有空氣的空間里，物體下落的快慢相同。
（4）實驗現象：
如果牛頓管里有空氣，金屬片和羽毛下落的快慢不同；把牛頓管里的空氣抽出一些，金屬片和羽毛下落的快慢就變得接近；當把牛頓管里的空氣幾乎全部抽出時，金屬片和羽毛下落的快慢就相同了。
(1)定義：
物體只在重力作用下，從靜止開始下落的運動。
(2)特點：
只受重力、v0=0
(3)當空氣阻力的作用比較小，可以忽略不計時，從靜止開始下落的物體可視為自由落體運動。
02 自由落體運動
實驗：研究自由落體運動的規律
（1）任意兩個連續相等的時間里，小球下落的位移之差是否相同？是否驗證“自由落體運動是勻加速直線運動”猜想？
右圖是小球做自由落體運動的頻閃照片，請根據照片提供的信息思考下列問題：
溫馨提示：在勻變速直線運動中，各個連續相等的時間里的位移之差是個恒量
小球的加速度為
a= = =980cm/s2
=9.8/s2
（2）如果猜想正確，小球做自由落體運動的加速度是多少？
(1)定義：
(2)符號：
通常用g表示
(3)方向：
對不同物體進行的實驗結果表明，在同一地點，一切物體自由下落的加速度都相同。
物體在自由落體運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
精確的實驗發現，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,粗略計算 g=10m/s2
03 自由落體加速度
勻變速直線運動
速度公式
位移公式
位移速度公式
平均速度公式
自由落體運動
自由落體運動的規律
一些地點的重力加速度
地 點 緯 度 重力加速度
赤道海平面 0° 9.780
馬尼拉 14°35′ 9.784
廣州 23°06′ 9.788
武漢 30°33′ 9.794
上海 31°12′ 9.794
東京 35°43′ 9.798
北京 39°56′ 9.801
紐約 40°40′ 9.803
莫斯科 55°45′ 9.816
北極 90° 9.832
你從表中發現了什么規律嗎？
總結：重力加速度隨緯度的增加而增大。
例題：如圖 所示，椰子從距地面高度 h 為 20 m的樹上由靜止落下.不計椰子下落時受到的空氣阻力，取g=10 m/s2.求椰子落地的時間和到達地面時的速度.
分析：椰子下落過程是初速度為零的勻加速直線運動，忽略空氣阻力影響，椰子做的是自由落體運動，可以運用自由落體運動規律求解，物體運動的加速度和速度都是矢量，解題時要考慮其方向性，首先要選定一個正方向.本題選定豎直向下為正方向.
解：選定椰子最初下落點為位移的起點，豎直向下為正方向.由自由落體運動的位移公式
可得：
又 v = gt = 10 ×2 m/s = 20 m/s.
即椰子下落到地面的時間是2s，瞬時速度大約是20 m/s.
1.關于自由落體運動，下列說法正確的是 (　　)
A.物體從靜止開始下落的運動就是自由落體運動
B.如果空氣阻力比重力小得多，空氣阻力可以忽略不計，這時由靜止開始下落的運動可以看成自由落體運動
C.一個棉花團由靜止開始下落的運動是自由落體運動
D.雨滴經過窗子的這段運動可以看作是自由落體運動
B
2.(多選)關于自由落體運動，下列說法正確的是(　　)
A.自由落體運動是一種勻變速直線運動
B.物體剛下落時，速度和加速度都為零
C.物體的質量越大，下落時加速度就越大
D.當地重力加速度為9.8 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動常用的實驗手段.在暗室中，照相機的快門處于常開狀態，頻閃儀每隔一定時間發出一次短暫的強烈閃光，照亮運動的物體，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.(照片中的數字是小球距起落點的距離，單位：cm)
(1)試判斷小球的運動是否是勻變速直線運動？(請說出判斷依據)
(2)若是勻變速直線運動，加速度是多大？
解：（1）是勻變速直線運動，因為在誤差允許范圍內小球在連續相等時間內的位移差為定值。
（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,由自由落體運動規律可得：
hA=gt2/2 ①
hB=g(t-1)2 ②
將數據代入① ②聯立解得：hA=37.32m
所以A球從37.32m高處下落。
1、自由落體運動：初速度為零的勻加速直線運動
2、條件：初速度為零，只受重力
3、大?。阂话?g =9.8m/s2,粗略計算 g=10m/s2
4、自由落體運動規律

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