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(共46張PPT)
4.自由落體運動
為什么輕羽毛和重球下落一樣快呢？
1.通過實驗，認識自由落體運動規律。
2.結合物理學史的相關內容，認識物理實驗與科學推理在物理學研究中的作用。
3.了解亞里士多德關于力與運動的主要觀點和研究方法。
4.了解伽利略研究自由落體運動的實驗和推理方法。
1.知道自由落體運動的特點，掌握其運動規律，能利用規律解決實際問題。(物理觀念)
2.理解自由落體運動的加速度概念，知道其方向。（物理觀念）
3.了解伽利略研究自由落體運動的過程，領悟理想化的思維方法和價值。（科學態度與責任）
體會課堂探究的樂趣，
汲取新知識的營養，
讓我們一起
吧！
進
走
課
堂
站在高層建筑物上，讓輕重不同的兩個物體從同一高度同時落下，你認為哪個物體下落得快？
在教室內拿兩張同樣大小的紙，將其中一張揉成一個團。讓紙團和另一張紙在同樣的高度落下，看看哪一個下落得快？
結合實驗及生活中的經驗，討論：什么因素影響物體下落的快慢？
1.輕重不同的物體從同一地點同一高度下落,哪個物體落得快？
2.一紙片下落,與一支筆下落,看到筆下落快,能否說重物落得快？
3.如何說明在沒有空氣阻力的情況下,輕重物體落得一樣快？
【思考與討論】
重的物體下落得快
輕的物體下落得慢
猜
想
邏輯的力量
V12>8
V1=8
V2=4
4問題1：落體運動的快慢與什么有關？
器材：兩張紙
實驗探究一：
結論：重的物體下落得快。（亞里士多德）
器材：兩張紙（輕的一張揉成團）
結論：輕的物體下落得快。
問題2：重的物體一定下落得更快嗎？
實驗探究二：
問題3：沒有空氣阻力，輕重物體誰下落得快？
器材：真空實驗室
結論：沒有空氣阻力，輕重物體下落得一樣快
實驗探究三：
1971年阿波羅飛船登上無大氣的月球后，美國宇航員大衛·斯哥特在月球上同時釋放了一把鐵錘子和一根羽毛，
無數觀眾從屏幕上看到：它們并排下落，同時落到月球表面。
【結論】
影響落體運動快慢的因素是空氣阻力的作用，沒有空氣阻力時，只有在重力作用下輕重不同的物體下落快慢相同。
總結:
1.自由落體運動的定義:
物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動
2.做自由落體運動的條件:
(1)只受重力
(2)初速度為零
探究一：什么是自由落體運動？
兩條件缺一不可
理想化模型
【例1】（多選）關于自由落體運動，下列說法正確的是(
)
A．自由落體運動是物體沿豎直方向下落的運動
B．自由落體運動是物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動
C．理想的自由落體運動只有在沒有空氣的空間里才能發生
D．在有空氣阻力時，只要空氣阻力不變，物體仍可做自由落體運動
BC
提出問題：
做出猜想：
自由落體運動是什么性質的運動？
自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動？
實驗驗證：方法一
打點計時器
紙帶
重物
實驗驗證：方法二
自由落體頻閃照片的拍攝
=
自由落體頻閃照片的拍攝
若SⅡ-SⅠ=SⅢ-SⅡ=SⅣ-SⅢ=SⅤ-SⅣ=△S
在實驗誤差范圍內是定值，就可以說明此運動為勻加速運動。
結論：
1、自由落體運動是初速度為
0
的勻加速直線運動；
2、加速度相同。
1.定義：在同一地點，一切物體自由下落的加速度都相同，這個加速度叫做自由落體加速度，也叫重力加速度。
2.方向：豎直向下。
3.大小：通過多種方法用實驗測定。
4.在地球上的不同地方
g
值不同。
二、自由落體加速度
一般取
g
=
9.8m/s2
粗略計算可以取g
=10m/s2
不同地點的自由落體加速度g的值:
通常的計算中一般都取g=9.8m/s2，在粗略的計算中還可以取g=10m/s2。
隨緯度升高，重力加速度怎么變？
地點
赤道
廣州
武漢
上海
東京
北京
紐約
莫斯科
北極
緯度
重力加速度
0°
9.780
23°06′
9.788
30°12′
9.794
31°06′
9.794
35°43′
9.798
39°56′
9.801
40°40′
9.803
55°45′
9.816
90°
9.832
是一種什么性質的運動？
【總結】自由落體運動的性質：
對重力加速度g的理解：
1.同一地點，任何物體的自由落體加速度相同，跟物體的質量無關。
2.重力加速度的方向始終豎直向下，大小跟高度和緯度有關。
3.地面附近一般取9.8m/s2，粗略計算時可取10m/s2。
0
g
探究二：自由落體運動的性質
有什么特點？
v0
=
a
=
a=g
v0=0
探究三：自由落體運動的規律及應用
1.規律:
請結合勻變速直線運動規律自主推導？
v=v0+at
【例2】（多選）以下對物體做自由落體運動的說法中正確的是(
)
A.物體開始下落時，速度為零，加速度也為零
B.物體下落過程中速度增加，加速度保持不變
C.物體下落過程中，速度和加速度同時增大
D.物體下落過程中，速度的變化率是個恒量
BD
例3:讓一個小球從樓頂自由下落，測得小球下落到地面處所用的時間約為2s，重力加速度取10m/s2，估算樓的高度以及求小球落地時的速度。
解：樓的高度
落地速度
v=gt=20m/s
測反應
時間
人從發現情況到做出反應所需的時間叫反應時間
2.應用
原理是什么？
例4一架直升飛機在災區某地上空做定點空投救災物資，已知每隔1秒釋放一包物資,當第1包物資剛著地時,第五包剛好離開機艙開始下落。(g=10m/s2)
求:(1)直升飛機距離地面的高度。
(2)第一包與第二包之間的距離。
解題關鍵：
1.相鄰兩包的間隔時間相等。
2.每包都做自由落體運動。
解析:(1)飛機與地面的距離是
(2)第一包下落的高度：x1=80m
第二包下落的高度：
第一、二包之間的距離：
第五包開始下落時，第一包運動時間
t1=?
第一包著地時第二包運動時間
t2=?
若v0＝0,且
必有
t1
x1
t1
x2
t1
x3
3x1
5x1
困難二：落體運動太快，無法準確測量時間，怎樣突破該困難？
困難一：速度無法直接測量，怎樣突破該困難？
【實驗驗證】
突破方法：間接驗證
突破方法：“沖淡”重力，使其加速度減小
v0=0
質量不同的小球從同一斜面下落，加速度相同；增大斜面傾角，加速度變大；傾角很大，接近落體運動→傾角90°,就是自由落體運動！
對現象的
一般觀察
提出
假設
運用邏輯
得出結論
實驗
驗證
修正
推廣
伽利略的研究之路
超越伽利略
現在我們不必用斜面來“沖淡重力”，可以對落體運動精確地“計時”“定位”，直接研究落體運動的性質。
現代研究落體運動的方法：
1.用“自由落體頻閃照片”求加速度
2.用打點計時器研究紙帶求加速度
3.其他方法(測速器等)
自由落體
條件
v0=0
a=g
規律
自由落體加速度
大小：g=9.8m/s2
方向：豎直向下
測定方法
打點計時器法
頻閃相機法
滴水法
1.拿一個長約1.5
m的玻璃筒,一端封閉,另一端有開關,把金屬片和小
羽毛放到玻璃筒里,把玻璃筒倒立過來,觀察它們下落的情況。然后把
玻璃筒里的空氣抽出,再把玻璃筒倒立過來,再次觀察它們下落的情況。
下列說法正確的是(　　)　
A.玻璃筒充滿空氣時,金屬片和小羽毛下落一樣快
B.玻璃筒充滿空氣時,金屬片和小羽毛均做自由落體運動
C.玻璃筒抽出空氣后,金屬片和小羽毛下落一樣快
D.玻璃筒抽出空氣后,金屬片比小羽毛下落快
C
2.（多選）甲物體的質量是乙物體質量的2倍，甲從H（H
>5m）高處
自由落下，乙從2H
高處與甲同時自由落下，下面說法中正確的
是(
)
A.下落過程中第1s末，甲的速度比乙的速度大
B.下落過程中第1s末，它們的速度相同
C.下落過程中各自下落1m時，它們的速度相同
D.下落過程中，甲的加速度比乙的大
BC
3．從塔頂釋放一個小球A,1s后從同一地點再釋放一個小球B，設兩球都做自由落體運動，則落地前，A、B兩球之間的距離(　　)
A．保持不變
B．不斷增大
C．不斷減小
D．有時增大，有時減小
解析：選B。設B球運動了時間t，則hB＝gt2
/2，hA
＝g(t＋1)2/2。A、B兩球間的距離h＝hA－hB＝g(2t＋1)/2，可見A、B兩球間距離h隨時間的延長而逐漸增大，故B項正確。
解題關鍵：
1.兩球都做自由落體運動，但運動時間不相等。
2.根據自由落體運動規律推導兩球間距離隨時間的變化規律。
4.（多選）如圖所示的各v－t圖像能正確反映自由落體運動過程的
是(
)　
BD
解題關鍵：
1.自由落體運動的加速度不變，v-t圖像是一條傾斜直線。
2.題中沒有規定正方向。
【互動探究】請作出自由落體運動的位移—時間圖像和加速度—時間圖像
5.水滴由屋檐自由下落，當它通過屋檐下高為1.4m
的窗戶時，用時0.2s，不計空氣阻力，g取10m/s2，求窗戶下沿距屋檐的高度。
提示：可以用勻變速直線運動的推論：
答案：3.2m
互動探究：請換用其他方法求解本題，
體會不同方法的優劣及適用情景
6.如圖所示,把一直桿AB自然下垂地懸掛在天花板上,放開后直桿做自由落體運動,已知直桿通過A點下方3.2m處一點C歷時0.5s,求直桿的長度是多少?
(不計空氣阻力,
g=10m/s2).
答案：2.75m
解題關鍵：直桿通過C點就是從B點運動到C點至A端運動到C點的過程。
在學業的峰巒上，有汗水的溪流飛淌；在智慧的珍珠里，有勤奮的心血閃光。

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