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(共28张PPT)
自由落体运动
年 级：高一年级 学 科：物理（教科版）
主讲人： 学 校：
落体运动
树叶飘落
跳伞
亚里士多德
重的物体比轻的物体下落得快
通过生活的现象总结得到：
这个观点持续了近2000年
1. 如果你一只手拿一块橡皮，另一只手拿一张薄纸，举到同一高度，同时松手，会看到什么现象？
2. 再拿两张相同的薄纸，一张捏成一团，另一张则展开，模仿上述情况， 举等高同时松手，会看到什么现象？
探究物理下落的快慢
是什么原因导致两次实验现象不同呢？
以上实验说明：亚里士多德的观点是错误的
月球上的落体实验
1971 年阿波罗15号（Apollo 15）登月，宇航员大卫·斯科特在没有空气的月球上将一根羽毛和一把铁锤同时释放，发现它们同时竖直地落到月球表面。
自由落体运动
定义：物理学中把只在重力作用下，物体由静止开始下 落的运动称为自由落体运动（free fall）。
特点：只受重力、静止下落（初速度为0）
说明：严格地说，只有在真空中由静止开始下落的运动才是自由落体运动。生活中的落体是在重力和空气阻力的共同作用下的运动，但在空气阻力的影响很小而可以忽略的情况下，若下落高度不是很大，则可近似地看作自由落体运动。
理想模型
伽利略对落体运动规律的探究
我不相信给了我们感觉、理性和智能的上帝却又想让我们不要用它们。
—伽利略
伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。
—爱因斯坦
伽利略（1564-1642)
物理学家、天文学家、哲学家，近代实验科学的先驱者
1．问题提出：
v12＞8 m/s
v1=8 m/s
v2=4m/s
4 m/s 通过逻辑推理，伽利略不仅推翻了亚里士多德的论断，还想找到落体运动的规律。
矛盾
2．提出猜想：
①物体下落的过程是一个速度随时间均匀增大的过程，其速度与时间成正比，即v∝t。
②基于v∝t 的假设，通过构造几何图形进行推理，伽利略得出自由落体运动应满足 x∝t2 的推论。
想一想：什么运动速度随时间均匀增大？
他是怎么通过几何图形推理的？
3．实验验证：
伽利略在做铜球沿斜面运动的实验（油画)
先“转换变通”后“合理外推”
让小球在斜面上运动
困难：落体运动时间太短，无法准确测量
冲淡重力
伽利略发现，斜面的倾角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数的值随着θ的增大而增大。
时间单位 1 2 3 4 5 6 7 8
距离单位 32 130 298 526 824 1192 1600 2104
用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，并记录下滑距离和下滑时间
结果表示为：
x∝t2
v∝t
先“转换变通”后“合理外推”
请计算距离(x)与时间平方( t2 )的比值
4．合理外推：当斜面的倾角逐渐加大到90°，小球就成为落体运动，小球的运动仍应当满足下落距离与时间的平方成正比的关系。
伽利略终于成功地验证了原先的猜想，不但否定了亚里士多德的错误论断，而且得到了物体下落的规律。
得出规律：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
自由落体运动的规律
1.性质：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
2.速度方程：vt＝at
3.位移方程： x＝at2
a为自由落体加速度
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相同，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度，通常用g表示。
2．方向：总是竖直向下。
3．大小：在地球表面不同的地方，g的大小一般是不同的。一般的计算中，g取9.8m/s2，近似计算时，g取10m/s2。
4．影响g值的因素：海拔、纬度。（两极最大，赤道最小；海拔越高，g越小）
自由落体运动的公式
匀变速直线运动
特殊形式
自由落体运动
速度方程
位移方程
速度-位移关系
vt＝ v0+at
x＝ v0t +at2
vt2 - v02=2ax
vt＝ at
x＝ at2
vt2 =2ax
vt＝ gt
h＝ t2
vt2 =2gh
v0=0
a=g
自由落体运动中加速度g是个常数，知一求二
v0=0
判断下列说法是否正确。
(1)地球上任一点的重力加速度都相同。(　　)
(2)不同物体的重力加速度都相同。(　　)
(3)在地球的不同地点，g的大小一般不同。(　　)
(4)加速度为g的运动就是自由落体运动。(　　)
(5)物体仅在重力作用下的运动就是自由落体运动。(　　)
(6)自由落体运动的速度与下落时间成正比。(　　)
(7)自由落体运动的位移与下落时间成正比。(　　)
角度1　自由落体运动的研究
　　　(2023·广东东莞统考期末)如图可以大致反映伽利略对自由落体运动研究的实验和推理过程，下列说法正确的是(　　)
A．实验验证了小球在斜面上运动的位移与时间成正比
B．实验验证了小球在斜面上运动的速度与位移成正比
C．伽利略利用斜面“冲淡”重力，便于测量小球的运动时间
D．丁是实验现象，甲、乙、丙是经过合理外推得到的结论
角度2　对自由落体运动的理解
　　　某同学在探究自由落体运动规律时，从生活情景中选出处于不同状态的四种物体进行探究，你认为哪一个选项中的物体所做的运动是自由落体运动(　　)
A．从树上飘落的树叶的运动
B．由静止开始下落的小钢球的运动
C．被运动员推出去的铅球的运动
D．从水面自由落到水底的石子的运动
√
　　　关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　)
A．物体质量越大下落得越快
B．物体刚下落时速度和加速度都为0
C．物体下落过程中，加速度越来越大
D．物体下落过程中，相等时间内的速度变化量相同
探究二　自由落体运动规律的应用
请根据匀变速直线运动的规律写出自由落体运动的规律
vt＝gt　
Δh＝gT2
　　　一个物体从足够高的某处做自由落体运动，已知该物体在某一秒的位移是9 m，空气阻力不计，重力加速度g取10 m/s2，则该物体在下一秒的位移是(　　)
A.19 m　　　　　　　 B．19.6 m
C．14.7 m D．24 m
√
√
　　　(2023·福建厦门外国语学校高一月考)一个物体从某一高度做自由落体运动，已知它第1秒内的位移是它落地前最后一秒内位移的一半，g取10 m/s2，则它开始下落时距地面的高度为(　　)
A．5 m B．20 m
C．31.25 m D．11.25 m
探究三　“等效法”处理自由落体运动
　　　(2023·甘肃天水高一期中)雨后，屋檐还在不断滴着水滴，如图所示。小红认真观察后发现，这些水滴都是在质量积累到足够大时才由静止开始下落。她测得，屋檐到窗台的距离H＝3.2 m，窗户的高度为h＝1.4 m。如果g取10 m/s2，试计算：
(2)水滴经过窗户的时间。
(1)水滴下落到达窗台时的速度大小；
　　　(2023·陕西汉中联考期末)一矿井深为125 m，在井口每隔一定时间自由下落一个小球，当第11个小球刚从井口开始下落时，第1个小球恰好到达井底，g取10 m/s2。求：
(1)相邻两个小球开始下落的时间间隔；
(2)此时第5个小球的瞬时速度大小；
(3)此时第3个小球和第5个小球相隔的距离。
探究四　自由落体运动中的“贯穿问题”
√
　匀变速直线运动规律在自由落体中的应用
钢球由静止开始做自由落体运动，落地速度为30 m/s，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是(　　)
A．钢球下落的高度为90 m
B．钢球在前2 s内的平均速度为15 m/s
C．钢球在最后1 s内下落的高度为25 m
D．钢球从第1 s末到第3 s初速度增加了20 m/s
√

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