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4 自由落体运动
第二章 匀变速直线运动的研究
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导入新课
思考：
1、这些落体运动有什么相同点，有什么不同点？
都从静止开始下落，下落的快慢不同，羽毛下落的慢
2、什么因素影响物体下落的快慢？
空气阻力
3、落体运动有怎样的运动规律？
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☆交流讨论
1、让树叶和苹果从在同样的高度由静止下落，哪个下落的快，为什么？
2、什么因素影响物体下落的快慢？
3、如果没有空气阻力，什么物体下落的快？
苹果下落的快，苹果重、体积、形状、空气阻力小
猜想：一样快
重力、空气阻力
4、怎样证明你的猜想？
钥匙和橡皮从同一高度同时释放，观测是否同时落地
5、伽利略什么观点，怎样证明的？
一、自由落体运动
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两位伟人的思想撞击
v12>8m/s
v1=8m/s
v2=4m/s
4m/s矛盾！
如果“重快轻慢”是正确的：
逻辑的力量！
一、自由落体运动
亚里士多德
伽利略
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逻辑推理 归谬法
重的物体与轻的物体下落的同样快
我认识的伽利略精神，是向任何权威为基础的教条展开热烈战斗。---爱因斯坦
（1）伽利略的逻辑推理
（2）实验验证：伽利略的比萨斜塔实验
一、自由落体运动
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（1）老师演示牛顿管实验
（2）阿波罗月球锤子和羽毛的落体实验
6、利用现代科技实验证明：
一、自由落体运动
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☆梳理深化
1、定义：
物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。
2、条件：
（1）初速度为0 （2）只受重力作用(受力的唯一性）
自由落体运动的定义及条件
一、自由落体运动
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☆巩固提升
例题1：以下关于自由落体运动的说法正确的是（ ）
A.物体从静止开始下落的运动叫做自由落体运动
B.物体在只有重力作用下的运动叫做自由落体运动
C.自由落体运动是初速度为零，仅受重力作用的落体运动
D.在有空气的空间里，如果空气阻力的作用较小，可能忽略不计时，物体的下落运动就可以看做是自由落体运动
一、自由落体运动
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练习1、由于风的吹动作用，从树上同一高度处，一个果实和一片黄叶同时从静止开始下落到地面上，下列说法正确的是（ ）
A.果实和树叶的运动都不能看成是自由落体运动
B.果实可以看成是自由落体运动，而树叶不能看成是自由落体运动
C.假如地球上没有空气，则果实和树叶会同时落地
D.在月球表面无初速度放开果实和树叶，果实的运动能看成是自由落体运动，而树叶的运动不能看成是自由落体运动
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一、自由落体运动
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☆交流讨论
（1）如何测量自由落体运动的加速度？有哪些实验步骤？
（2）自由落体加速度有什么特点？
二、自由落体加速度
研究自由落体运动规律
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☆梳理深化
【实验原理】
【实验装置】
重物拖着纸带竖直下落时,如果纸带阻力和空气阻力比重物的重力小得多,可近似认为重物做自由落体运动.
把打点计时器竖直固定在铁架台上,使两个纸带限位孔上下对齐,如图所示.
二、自由落体加速度
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【实验步骤】
①把打点计时器竖直固定在铁架台上,连接好电源.
②把纸带穿过两个纸带限位孔,下端用铁夹连到重物上,让重物靠近打点计时器.
③用手捏住纸带上端,把纸带拉成竖直状态,打开打点计时器电源,松开手让重物和纸带自由下落.
④重复几次,选取一条点迹清晰的纸带分析计算.
二、自由落体加速度
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【注意事项】
①打点计时器安装时要使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力.
②应选用质量和密度较大的重物，可使阻力的影响相对减小.
③应先接通电源，待打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物下落.
④手捏纸带松手之前，不要晃动，保证打出的第一个点清晰.
⑤多打几条纸带，选取所打点迹清晰、成一条直线的纸带进行研究.
二、自由落体加速度
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【数据处理】
在“研究自由落体运动”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。计时器所用电源的频率为50Hz，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有一个点未画出（T=2×0.02s=0.04s），按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个计数点，用米尺量出1、2、3、4、5、6点分别到0点的距离如图所示（单位：cm）。
二、自由落体加速度
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【数据处理】
法一：图像法：由公式 ,计算出1、2、3、4、5点的瞬时速度，作出v-t图像，v-t图像是一条过原点的倾斜直线，直线斜率表示加速度即自由落体加速度。
二、自由落体加速度
法二：逐差法：由公式 计算加速度的数值即为重力加速度的大小。
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2、自由落体运动的加速度g
（1）定义：自由落体运动的加速度又叫重力加速度，用符号
g表示，大小为g＝9.8 m/s2，g的方向总是竖直向下。
（2）特点：
①同一地点一切物体下落的加速度都相同.在一般的运算中，
g可以取 9.8 m/s2或10m/s2 。
②纬度越大,g越大;海拔越高,g越小。
二、自由落体加速度
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☆巩固提升
例2.关于自由落体加速度g，下列说法正确的是(　　)
A.重的物体的g值大
B.g值在任何地方都一样大
C.g值在赤道处大于南北两极处
D.同一地点轻重物体的g值一样大
D
二、自由落体加速度
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☆交流讨论
自由落体运动是匀变速直线运动的一种特殊形式，请根据匀变速直线运动的速度与时间关系式、位移与时间关系式分别推导出自由落体运动的速度与时间关系式和位移（h）与时间的关系式。
三、自由落体运动规律
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☆梳理深化
自由落体运动的规律
自由落体运动是初速度v0＝0、加速度a＝g的匀加速直线运动。
(2)运动规律
①速度与时间的关系式：v＝gt。
②位移与时间的关系式：
(1)运动性质
三、自由落体运动规律
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☆巩固提升
三、自由落体运动规律
例题3、从离地面80 m的空中自由落下一个小球，取g＝10 m/s2，
求：(1)小球落到地面时的速度大小；
(2)自开始下落计时，在第1 s内的位移、最后1 s内的位移；
(3)下落时间为总时间的一半时的位移。
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三、自由落体运动规律
例题3、从离地面80m的空中自由落下一个小球，取g＝10m/s2，求：(1)小球落到地面时的速度大小；
解析：(1)由 得，下落总时间为
小球落地时的速度
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三、自由落体运动规律
例题3、从离地面80m的空中自由落下一个小球，取g＝10m/s2，
求：(2)自开始下落计时，在第1s内的位移、最后1s内的位移；
(2)小球第1 s内的位移
小球前3 s内的位移为
小球从第3 s末到第4 s末的位移即最后1 s内的位移为
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三、自由落体运动规律
例题3、从离地面80m的空中自由落下一个小球，取g＝10m/s2，求：(3)下落时间为总时间的一半时的位移。
(3)小球下落时间的一半为 。
这段时间内的位移
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练习3、如图所示，测定一个人的反应速度，请甲同学
拿着一把长30cm的直尺，他的手抓在尺的上端处，尺
的零刻度端在下，乙同学的手候在尺的零刻度处准备听
到口令后就抓住尺子，当甲同学松开直尺，乙同学见到
直尺下落，立即用手抓住直尺，另一同学丙也重复乙的
做法，现记录乙抓住尺的刻度数据为20cm和丙同学抓住
尺的刻度数据为24cm，求：
(1)乙和丙同学哪个反应速度快？
(2)求出乙同学的反应时间为多少？(重力加速度g取10m/s2)
答案：(1)乙同学反应快　 (2)0.2s
三、自由落体运动规律
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课堂小结
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