资源简介

(共35张PPT)
第二章 匀变速直线运动的研究
第四节 自由落体运动
核心素养
1.观察轻重不同、形状不同物体的下落快慢，思考“什么因素影响物体下落的快慢”，以此引出课题，从而培养学生勤于观察、善于思考的习惯。
2.通过研究自由落体运动的规律的实验及数据分析，总结出自由落体运动的特点、规律.
学习目标
1.知道物体做自由落体运动的条件。
2.通过实验探究自由落体运动加速度的特点，知道重力加速度的大小、方向。
3.掌握自由落体运动的规律，并能解决相关实际问题。
4.了解伽利略对自由落体运动的研究方法，领会伽利略的科学思想。
新课引入新知初感悟
创设情境，导入新课
站在高层建筑物上，让轻重不同的两个物体从同一高度同时落下，你认为哪个物体下落得快
思考
在教室内拿两张同样的纸，将其中一张揉成团，让纸团和另一张纸从同样的高度同时落下，你认为哪一个下落得快
结合实验及生活中的经验，讨论：什么因素影响物体下落的快慢
基础知识探究
一、自由落体运动
1.定义：物体只在① 重力 作用下从② 静止 开始下落的运动。
2.物体的下落可看作自由落体运动的条件：空气阻力的作用③ 比较小 ，可以忽略。
二、自由落体加速度
1.定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都④ 相同 ，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作⑤ 重力加速度 ，通常用g表示。
2.方向：⑥ 竖直向下 。
3.大小
在地球表面不同的地方，g的大小一般是不同的。在赤道的海平面处g为9.780 m/s2，在北京g为
9.801 m/s2。在一般的计算中，g可以取9.8 m/s2 或10 m/s2。
三、自由落体运动的规律
自由落体运动是初速度为0的⑦ 匀加速直线 运动，且加速度为⑧ 重力加速度 g 。将匀变速直线运动的公式中的v0取为0,a取为g，x换为h，就可以得到自由落体运动的公式。
四、伽利略对自由落体运动的研究
1.亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的重量决定的。
2.伽利略的研究
（1）逻辑归谬：伽利略从亚里士多德的论断出发，通过逻辑推理，否定了“⑨ 重的物体下落得快 ”的论断。
（2）猜想与假说：伽利略猜想自由落体运动是一种最简单的变速运动，它的速度应该是⑩ 均匀变化 的。
（3）数学推理：伽利略通过数学推理得出初速度为0的匀变速运动的位移与所用时间的二次方成正比。
（4）间接验证：让小球从斜面上的不同位置滚下，测出小球滚下的位移x和所用时间t。实验表明：小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动；斜面倾角一定时，小球的加速度相同；小球的加速度随斜面倾角的增大而增大。
（5）合理外推：伽利略认为当斜面倾角为90°时，小球将自由下落，仍会做匀加速直线运动。
重难考点突破
一、自由落体运动的特点
自由落体运动是一种理想化模型。当自由下落的物体所受的空气阻力远小于重力时，物体的运动才可以视为自由落体运动。自由落体运动有以下特点：
（1）运动特点：初速度为零的匀加速直线运动。
（2）受力特点：只受重力作用，无空气阻力或空气阻力可以忽略不计。
（3）加速度就是重力加速度，a=g，大小不变，方向竖直向下。
二、自由落体加速度
（1）产生原因：地球上的物体受到地球的吸引力而产生的。
（2）大小：与地球上的位置及距地面的高度有关，在地球表面，重力加速度随纬度的增加而增大，在赤道处重力加速度最小，在两极处重力加速度最大，但差别很小。在地面上的同一地点，随高度的增加，重力加速度减小，在一般的高度内，可认为重力加速度的大小不变。
（3）方向：竖直向下。由于地球是一个球体，所以各处的重力加速度的方向是不同的。
三、自由落体运动的规律
（1）速度公式：v=gt
（2）位移公式：
（3）速度与位移关系式： 。
四、竖直上抛运动
1.定义：将物体以一定的初速度沿竖直方向向上抛出，物体只在重力作用下的运动，叫作竖直上抛运动.
2.特点：
（1）上升阶段：速度越来越小，加速度与速度方向相反，做的是匀减速直线运动.
（2）在最高点：速度v=0，但加速度仍为重力加速度g，所以物体此时并不处于平衡状态.
（3）下降阶段：速度越来越大，加速度与速度方向相同，做的是自由落体运动
3.规律：取初速度方向为正方向，则竖直上抛运动的加速度为 a=-g 。把 a=-g 代入匀变速直线运动的公式中，即可得到竖直上抛运动的公式：
①
②
③
4.竖直上抛运动的基本结论：
（1）上升到最高点的时间为 。
（2）上升到最高点所用的时间与从最高点落回到抛出点所用的时间相等，落回到抛出点的速度与抛出的速度大小相等，方向相反，上升过程与下落过程具有对称性。
经典例题分析
【典例一】
一个物体从 H 高处自由下落，经过最后196 m 所用的时间是4 s,求：
（1）物体下落 H 所用的时间 t；
（2）物体落地时的速度。
解析：
（1）物体做自由落体运动，根据 得：
下落时间为 t 时，下落高度为 ，
下落时间为(t - 4 s)时，下落高度为 ，
又H-h=196 m，
联立解得t =7 s.
（2）由 v=gt 得落地时速度为
v = 9.8×7 m/s= 68.6 m/s.
答案：(1)7 s (2)68.6 m/s
【方法总结】
解题的关键是知道自由落体运动是初速度为零、加速度为 g 的匀加速直线运动，要掌握自由落体运动的规律，灵活运用运动学公式求解.
【典例二】
以10 m/s的初速度从地面竖直上抛一石子，该石子两次经过小树顶端的时间间隔为1.2 s，则小树的高度约为 （ ）
A.1.2 m B.2.4 m
C.3.2 m D.4.2 m
解析：
石子到达小树顶端时的速度为 ，则小树的高度为 。
故选C。
答案 C
【方法总结】
1.竖直上抛运动，从整体上对全过程进行讨论，匀变速运动的规律对其完全适用，关键是要规定正方向，注意vt、v0、a、s的正、负号的判断及其意义.若分成上升和下降两个阶段来考虑，要充分利用对称性，考虑两段运动间的联系.
2.分析竖直上抛运动既要重视过程分析，又要注意特征量的求解和运用。如上升最大高度、上升时间等。
3.抛体运动在空中的加速度均为重力加速度，在追击、相遇问题中选好参考系，可使问题简化。
1.自由落体运动
（1）亚里士多德的观点
（2）伽利略的观点
（3）自由落体运动
课堂小结
2.重力加速度
（1）重力加速度
（2）方向
（3）大小
3.自由落体运动的规律
（1）速度与时间的关系
（2）位移与时间的关系
（3）速度与位移的关系
课堂小结
谢谢！

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