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高中物理必修一
第二章 匀变速直线运动
第五节 自由落体运动
用一把刻度尺就可以粗略测量你的反应时间，你相信吗？
从发现释放刻度尺，到抓住刻度尺的时间便是反应时间。
操作：一个人捏住尺子的上端，保持直尺竖直不动，另一个人手指呈捏的姿势，在直尺的下端零刻度处等待。前者释放，后者捏住。注意后者要紧盯着前者的手，发现前者释放时马上捏住。且在捏的过程中手不能上下移动。
=
刻度尺下落的时间
刻度尺下落的位移
刻度尺下落的位移，即后者所捏处的刻度值。
知道下落的位移就能知道下落的时间！
一、自由落体运动的特点
物体下落是一种常见的运动。不同物体下落规律是否相同？
亚里士多德
物体下落快慢由物体重力决定
如是说：物体越重 下落越快
研究方法：观察——思考
伽利略
？
假设重快轻慢成立
将重与轻绑一起
更重
落得更快
互相影响
落得比轻快比重慢
矛盾！
一、自由落体运动的特点
羽毛和硬币下落得一样快吗？
物体下落是一种常见的运动。不同物体下落规律是否相同？
硬币比羽毛下落快很多
羽毛与硬币下落的快慢几乎一样
羽毛下落比硬币慢，速度接近硬币
在真空环境时，羽毛与硬币下落的快慢相同。
质量不同的物体在真空环境中下落运动规律是一样的
在物理学中，将物体只在重力作用下从静止开始下落的运动称为自由落体运动
一、自由落体运动的特点
理解：
1、只受“重力”和“从静止开始下落”是判断是否为自由落体运动的条件。
2、只要V0=0，G>>f (其他作用力）的运动可以看作自由落体运动。
例1
下列哪个物体的运动可视为自由落体运动？
A、枯黄的树叶从树枝上落下
B、钢笔从桌子边缘被碰落
C、石头从水面沉到水底
D、熟透的柚子从树上掉下
空气阻力不能忽略
初速度不为0
受到浮力作用
重力远大于空气阻力，空气阻力可忽略，初速度为0
在物理学中，将物体只在重力作用下从静止开始下落的运动称为自由落体运动
一、自由落体运动的特点
自由落体运动有什么规律呢？
打点计时器研究自由落体运动
由刻度尺测得
OA = 6.63 cm
AB = 8.16 cm
BC = 9.70cm
CD = 11.23 cm
1.53 cm
1.54 cm
1.53 cm
相同时间相邻位移差：
在误差范围内相等
结论：自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动
一、自由落体运动的特点
自由落体运动有什么规律呢？
用频闪相机研究自由落体运动
28.0cm
36.6cm
46.2cm
57.0cm
69.0cm
82.2cm
96.5cm
在误差范围内，测得相同时间相邻位移差相等。
结论：自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动
二、自由落体运动的加速度
自由落体运动是一种初速度为 0 的匀加速直线运动
速度时间规律：
位移时间规律：
速度位移规律：
科学研究表明，物体自由下落时具有的加速度源于物体所受的重力作用，称为重力加速度，用g表示。若下落位移改用h表示
根据自由落体运动的规律，利用前面测反应时间的小实验，你能够计算出自己的反应时间吗？
1.在同一地点，不同物体作自由落体运动时的加速度相同；
2.不同的地理位置，重力加速度的大小不同，通常情况下g 取9.8m/s2 ，粗略计算时g 取10m/s2 .（初中学过的常数g =9.8N/㎏，实质上是这里的重力加速度）
3.重力加速度是矢量，它的方向总是竖直向下的，与重力方向相同。
二、自由落体运动的加速度
赤道：g=9.780m/s2
北京：g=9.801m/s2
北极：g=9.832m/s2
随纬度升高，重力加速度增大。
莫斯科：g=9.816m/s2
离地心越远，重力加速度越小
测塔高
一个小球从塔顶做自由落体运动，最后1s内落下的距离是塔高的9/25,求塔高。
分析：
1、物体做自由落体运动，如果能求出物体下落所用的全部时间，则可以利用自由落体规律求出塔高。
2、设物体共用时间为t，则最后1s内下落的高度是塔高的9/25转化为数学语言是：
t
t-1
H
h
三、自由落体运动规律探索回眸
自由落体运动是一种最简单的变速运动，即匀变速直线运动。
如何证实？
：落体运动时间太快，无法准确测量。
困难
解决思路
：使物体运动速度尽量放慢，运动时间尽量延长。
方法
：从直接研究自由落体运动，转向研究物体在斜面上的运 动，然后进行逻辑推理。
猜想假设
逻辑推理
实验验证
合理外推
当物体从静止开始运动时，只要物体的位移与所用时间的平方成正比，就可判定。
三、自由落体运动规律探索回眸
让小球从斜面的不同位置自由滚下
观测小球多次从不同起点滚动的位移与所用时间平方的比值
是否能够观测到
小球沿光滑斜面向下的运动是匀变速直线运动
三、自由落体运动规律探索回眸
不断加大斜面的倾角，重复实验。
发现：相同倾角时，
说明小球在斜面上的运动还是匀变速直线运动
将此结论合理推至斜面倾角为 90°（即物体自由下落）仍然会有
说明小球的自由落体运动是匀变速直线运动
三、自由落体运动规律探索回眸
伽利略在《关于两门新科学的对话》一书中详细介绍的实验方法，伽利略间接地证明了自由落体运动是匀变速直线运动。爱因斯坦在《物理学的进化》一书中曾评价说，伽利略的发现以及他所运用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。
作业
课本P60 3

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