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第二章 匀变速直线运动的研究
第 4 节 自由落体运动
教学目标
1.知道物体做自由落体运动的条件。
2. 建立重力加速度的概念，知道重力加速度的方向。
3.掌握自由落体运动的特点和规律。
物体下落的运动是司空见惯的，例如雨滴下落、雪花纷飞、树叶飘落等，但人类对它的认识却经历了差不多两千年的时间。
情景引入
平常日常观察到的事实，如一块石头比一片树叶落得快些…二千多年前，古希腊哲学家亚里士多德认为物体下落的快慢跟它的轻重有关，重的物体下落得快。
他的这一论断符合人们的常识，以至于其后两千年的时间里，大家都奉为经典，你能举例推翻这一结论吗？
取两张质量不同的纸，将质量小的揉成纸团，再让它们同时下落。可观察到什么现象？
现象：质量小的纸团下落的快。
影响落体运动快慢的因素可能是空气阻力的作用。
可见亚里士多德的观点是错误的。
v12>8m/s
v1=8m/s
v2=4m/s
4m/s伽利略认为，根据亚里士多德“重的物体下落得快”论断，会推出相互矛盾的结论。
这种相互矛盾的结论，说明亚里士多德“重的物体下落得快”的看法是错误的。
演示实验：轻重不同的物体下落快慢的研究
一个两端封闭的玻璃管（也称牛顿管），其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通。把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中，把玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落的情况。把牛顿管里的空气抽出，再次观察物体下落的情况。
甲：有空气 乙：真空
实验结论：
在没有空气的空间里，物体下落的快慢相同。
说一说你看到的实验现象和实验结论。
1、概念：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、特点：只受重力、v0=0
3、说明：空气阻力作用比较小，可以忽略时，物体下落的运动也可以近似的看成自由落体运动。
自由落体运动
例1、关于自由落体运动，下列说法正确的是（ ）
A、物体竖直向下的运动一定是自由落体运动
B、不同的物体做自由落体运动，它们的运动规律是不同的
C、物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动
D、自由落体运动的加速度与物体的质量无关
CD
典型例题
思考：自由落体运动是一种初速度为零的加速直线运动，
那么，它的加速度在下落过程中是否变化呢？
用怎样的实验方案可以研究自由落体运动的规律？
前后四人一组讨论，设计实验操作方案：
实验方案、仪器选择、操作步骤
实验方案（一）：用打点计时器来研究自由落体运动
纸带
夹子
重物
重物+纸带，穿过打点计时器。
(1)实验装置：
竖直放置打点计时器固定在铁架台上
(3)操作要点：
先启动电源，再释放纸带，打完点后立刻关闭电源
纸带在重物的作用下自由下落，根据打出的纸带点的情况，分析出重物的运动规律。
(2)原理：
数据处理
实验探究：
在误差允许的范围内，连续相等时间间隔的位移之差是一个常数。
标记 时间间隔T/s 距离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
说明：自由落体运动是一个初速度为0的匀加速直线运动！
a(m/s2)
(4)数据处理：
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
实验方案(二)：频闪照相法
自由落体运动为匀变速直线运动
1、定义：物体做自由落体运动时的加速度叫做自由落体加速度或重力加速度，
用字母 g 表示。
2、特点：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，是一个定值，与物体的轻 重无关，与物体下落的高度无关。
3、方向：竖直向下。
4、大小：①地球上不同的地方，g 值略有不同，
一般的计算中，可以取 g=9.8 m/s2 或 g=10 m/s2。
②题目有说明时 g 按照说明取值；题目没有说明时，g 以计算简单为原则取值；
需精确计算时取 g =9.8 m/s2。
③题目中有字母出现时，g不用具体数据代入。
自由落体加速度
地点 纬度 g值
北极 90° 9.832m/s2
莫斯科 55°45′ 9.816m/s2
纽约 40°46′ 9.803m/s2
北京 39°56′ 9.801m/s2
东京 35°43′ 9.798m/s2
上海 31°12′ 9.794m/s2
武汉 30°33′ 9.794m/s2
广州 23°06′ 9.788m/s2
赤道 0° 9.780m/s2
问题：你能发现地球上不同位置g值的分布规律吗？
随纬度升高，重力加速度增大
④纬度越大，重力加速度越大。
极大g大，两极g最大
总结：
自由落体运动是初速度为0，
加速度为g的匀加速直线运动。
自由落体运动是一种特殊的匀变速直线运动，所以所有匀变速直线运动的基本公式和推论也都可以应用，请大家推导一下化简了的自由落体运动的公式和推论。
a=g
v0=0
（x=h）
思考探索
在光滑斜面上，从不同位置由静止开始下滑的小球做匀加速直线运动
不断增大斜面倾角
倾角增大至90度，其比值保持不变
合理外推
自由落体运动规律回眸
做匀变速直线运动的小球从斜面上不同
位置下滑时，
其对于每个对应的倾角，小球从斜面不
同高度滑下时 保持不变
例2、一位青年奋勇接住从 15 层高楼窗口跌出的孩子.设每层楼的高度是 3 m ，这位青年从他所在的地方冲到楼下需要的时间是 1.3 s ，请你估算一下他要接住孩子，最多允许他有多长的反应时间 （g 取 10 m/s2 )
典型例题
解析：由公式 得
孩子自由落地所用时间
最多允许该青年反应时间
3.0 s-1.3 s=1.7 s
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
竖直向下
三、自由落体运动规律：
初速度为零的匀加速直线运动。
二、自由落体加速度
一般g可取 9.8m/s2 或 10m/s2
1.定 义：
1.大小：
2.方向：
2.运动性质：
一、自由落体运动
课堂总结
1、请同学们回答：反应尺的原理是什么
反应时间等于长尺自由下落的时间。
跟踪练习
2、关于自由落体运动，则下列说法正确的是(　　)
A．物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动
B．运动员抛出的铅球在空中做自由落体运动
C．跳伞运动员从飞机上由静止开始下落，打开降落伞以前的运动可以看做自由落体运动，打开降落伞以后的运动不能看作自由落体运动
D．竖直上升的热气球吊篮中掉下的物体做自由落体运动
C
3、以下对物体做自由落体运动的说法中正确的是(　　)
A．物体自由下落时，速度为零，加速度也为零
B．物体下落过程中速度增加，加速度保持不变
C．物体下落过程中，速度和加速度同时增大
D．物体下落过程中，速度的变化率是个变量
B
4、甲、乙两物体在同一地点分别从4h和h高处开始做自由落体运动，若甲的质量是乙的4倍，则下列说法中正确的是（ ）
A．甲乙两物体落地时速度相等
B．落地时甲的速度是乙的两倍
C．甲乙两物体同时落地
D．甲在空中运动的时间是乙的两倍
BD
5、 从离地500m的空中自由落下一个小球，取 ，求：
（1）经过多少时间落到地面；
（2）下落一半时间的位移。
g=10m/s2
谢谢
大家

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