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第4节 自由落体运动
第二章 匀变速直线运动的研究
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？
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。
1.了解伽利略研究自由落体运动的实验，经历抽象和概括得到自由落体的条件。
2.通过实验测定自由落体运动的加速度，掌握其大小，方向及影响因素。
3.能推导自由落体运动的基本公式。
1.伽利略认为，根据亚里士多德的论断，会推出相互矛盾的结论。
（1）假定大石头的下落速度为8，小石头的下落速度为4，当把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而变慢。
（2）把两块石头捆在一起后，整体重量增加，则速度增加。
知识点一：自由落体运动
逻辑的力量
v1=8
v2=4
v12>8
4伽利略的逻辑推理
重物和轻物拴在一起
重物被轻物拖着而减慢，轻物被重物拖着而加快
总质量增加
速度小于重物单独下落的速度
速度大于重物单独下落的速度
两个结论相互矛盾
伽利略认为只有一种可能：重物与轻物应该下落的同样快。
轻重不同的物体下落的情况到底怎样？下面我们一起来做个比较精细的实验，仔细研究一下。
2.演示实验：轻重不同的物体下落快慢的研究
甲有空气 乙真空
（1）实验器材：牛顿管（一个两端封闭的玻璃管，其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通）、真空泵、质量不相同的铁片和羽毛等。
（2）实验步骤
①在有空气阻力时，把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中；
②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；
③启动真空泵，把牛顿管里的空气抽出一些，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；
④把牛顿管里的空气几乎全部抽出，重复步骤③，观察物体下落的情况。
（3）演示牛顿管的实验视频
说一说你看到的实验现象和实验结论
（5）实验结论：
（4）实验现象
如果牛顿管里有空气，金属片和羽毛下落的快慢不同；把牛顿管里的空气抽出一些，金属片和羽毛下落的快慢就变得接近；当把牛顿管里的空气几乎全部抽出时，金属片和羽毛下落的快慢就相同了。
在没有空气的空间里，物体下落的快慢相同
3.自由落体运动
(1)定义：
物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动。
(2)特点：
只受重力、v0=0
(3)当空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，从静止开始下落的物体可视为自由落体运动。
(1)实验器材：
(2)实验原理：
知识点二：自由落体运动的规律
铁架台、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。
纸带在重物的作用下自由下落，纸带受到的阻力较小，近似认为纸带做自由落体运动，根据打出的纸带点的情况，分析出重物的运动规律。
1.实验：研究自由落体运动的规律
(4)实验结论：
(3)进行实验
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
2.自由落体加速度
(1)定义：
(2)符号：
通常用g表示
(3)方向：
对不同物体进行的实验结果表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同。
物体在自由落体运动中的加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度。
竖直向下
精确的实验发现，在地球表面不同的地方，g的大小一般是不同的。
(4)大小：
一般 g =9.8m/s2,粗略计算 g=10m/s2
匀变速直线运动
速度公式
位移公式
位移速度公式
平均速度公式
自由落体运动
3.自由落体运动的规律
一些地点的重力加速度
地 点 纬 度 重力加速度
赤道海平面 0° 9.780
马尼拉 14°35′ 9.784
广州 23°06′ 9.788
武汉 30°33′ 9.794
上海 31°12′ 9.794
东京 35°43′ 9.798
北京 39°56′ 9.801
纽约 40°40′ 9.803
莫斯科 55°45′ 9.816
北极 90° 9.832
你从表中发现了什么规律吗？
总结：重力加速度随纬度的增加而增大。
1.做一做：用手机测自由落体加速度
阅读课文用手机自己测一测自由落体加速度。
用手托着手机，打开加速度传感器，手掌迅速向下运动，让手机脱离手掌而自由下落，然后接住手机，观察手机屏幕上加速度传感器的图像。
2.制作一把“人的反应时间测量尺”。
如图甲，A同学用两个手指捏住直尺的准备，但手不碰到直尺。在A同学放开手指让直尺下落时，B同学立刻捏住直尺。读出B同学捏住直尺的刻度，就是直尺下落的高度，根据自由落体运动公式算出直尺下落的时间，就是B同学的反应时间。
利用这种方法，你能不能把下面刻度尺的长度刻度，直接标注为时间刻度，使它变为“人的反应时间测量尺”？请尝试在下图乙的长度刻度旁标注时间刻度。
甲
乙
处理：根据位移公式可计算出直尺下落的时间。
h
1.小明摇动苹果树，从同一高度有一个苹果和一片树叶同时从静止下落，发现苹果先落地，则以下说法正确的是(　　)
A．苹果和树叶的运动都是自由落体运动
B．苹果和树叶的运动都能看成自由落体运动
C．苹果的运动可以近似看成自由落体运动，树叶的运动则不能看成自由落体运动
D．假如地球上没有空气，则苹果和树叶也不会同时落地
C
练一练
2.(多选)关于自由落体运动，下列说法中正确的是(　　)
A．它是v0＝0、a＝g、方向竖直向下的匀加速直线运动
B．在开始连续的三个1 s内通过的位移之比是1∶3∶5
C．在开始连续的三个1 s末的速度之比是1∶2∶3
D．从开始运动到下落4.9 m、9.8 m、14.7 m所经历的时间之比为1∶2∶3
ABC
3.有A、B两个小球，在不同高度上做自由落体运动，A球下落1 s后，B球开始下落，两球同时落到地面。已知B球离地面高度为15m，问A球从多高处下落？g取10m/s2。
解：设A球下落的高度为hA,下落的时间为t,B球下落高度为hB,下落时间为t-1s,由自由落体运动规律可得：
hA=gt2/2 ①
hB=g(t-1)2 ②
将数据代入① ②联立解得：hA=37.32m
所以A球从37.32m高处下落。
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：v0=0，只受重力。
3、性质：初速度为零的匀加速直线运动。
1、定义：物体在自由落体运动中的加速度叫做自由落体加速度，也叫做重力加速度。
2、符号：g
3、方向：竖直向下
4、大小：一般 g =9.8m/s2,粗略计算 g=10m/s2
说明：同一地点g值不变，g值随纬度的增加而增大。
v= gt
h＝ gt2
v2＝2gh
三、自由落体运动规律
二、自由落体加速度
一、自由落体运动

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