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第二章　匀变速直线运动的研究
8
自由落体运动(一)
生活中的物体下落现象
重难点
2
能够通过实验判断自由落体的运动性质.
3
能够运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题.
1
知道物体做自由落体运动的条件，知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.
重点
重点
自由落体运动
影响落体运动快慢的因素是什么？
平常观察到的事实：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，以至于其后差不多两千年的时间里，大家都奉为经典，你能举例推翻这一结论吗？
v12>8 m/s
v1=8 m/s
v2= 4 m/s
4 m/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。
让硬币和纸片从同一高度同时下落
重的硬币下落得快
学生实验1：
将同样大小的两张纸其中一张揉成团，让纸团和纸片从相同高度同时下落.
纸团下落得快
学生实验2：
空气中，羽毛受到的空气阻力大，所以下落比铁片慢。
真空中，羽毛与铁片下落快慢相同，说明下落快慢与轻重无关。
实验结论：物体下落的快慢与轻重无关，影响落体快慢的因素是空气阻力.
伽利略落体实验
据《伽利略传》记载，1589年伽利略在比萨斜塔上做了“重量不同的两个铁球同时落地”的实验，
推翻了古希腊哲学家亚里士多德的结论：重的物体下落速度比轻的物体下落速度快，落体速度与重量成正比。
自由落体运动
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。
苹果从树上落下来能认为是自由落体运动吗？
可以.当所受空气阻力的作用比较小且可以忽略时，物体的下落可近似看作自由落体运动.
1.下列物体的运动可以看成自由落体运动的是
A.树叶自由下落的运动
B.被用力掷向地面的石块
C.从桌边自由滑落的钢笔的运动
D.从水面自由落到水底的石子的运动
√
自由落体运动是物体从静止开始只在重力作用下的运动，是初速度为零的匀加速直线运动，C正确；
树叶下落的过程中受到的空气阻力不能忽略，A错误；
被用力掷向地面的石块具有初速度，B错误；
落到水底的石子受到的水的阻力作用，D错误.
实验：研究自由落体运动的规律
研究自由落体运动规律
纸带
夹子
重物
铁架台、打点计时器、纸带、电源、重物、夹子、刻度尺.
纸带在重物的作用下自由下落，根据打出的纸带上的点迹，分析重物的运动规律.
先启动电源，再释放纸带，打完点后立刻关闭电源.
数据分析
1.实验装置
2.实验原理
3.操作要点
1.实验时，重物的选取有何要求？
(1)要选择体积小质量大的重物(即密度大)，以减小空气阻力，使其由静止下落近似做自由落体运动.
(2)可以改变重物的质量，重复上面的实验.
2.如何判断自由落体运动是否为匀变速直线运动？
答案　(1)先根据 求出各计数点的速度vn＝ ，作出v－t图像.
图像为一条倾斜直线说明该运动为匀变速直线运动.图像斜率即为物体的加速度.
(2)任何连续相等的时间间隔T内的位移差在误差允许范围内近似相等，也说明该运动为匀变速直线运动.
可以利用逐差法求解物体的加速度.
实验数据
4.数据分析
数据处理
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)
导练2
自由落体加速度
自由落体加速度
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.方向：竖直向下。
3.大小：一般的计算中，可以取 g=9.8 m/s2 或 g=10 m/s2。
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
纬度大g大，两极g最大
自由落体运动规律的应用
自由落体运动的规律
a=g
v0=0
（x=h）
3.在高为80 m的楼房阳台上，自由释放一颗质量为50 g的石子(空气阻力不计，g取10 m/s2)，求：
(1)石子经过多长时间落到地面？
答案　4 s
(2)石子落地的速度是多大？
答案　40 m/s
v＝gt＝40 m/s
(3)石子最后1 s内运动的位移大小.
答案　45 m
最后1 s内的位移x＝(80－45) m＝35 m.
4.(课本第54页A组第3题改编)钢球由静止开始做自由落体运动，不计空气阻力，落地时的速度为30 m/s，g取10 m/s2.
(1)它下落的高度是多少？
答案　45 m
(2)它在前2 s内的平均速度是多少？
答案　10 m/s
第2 s末的速度v2＝gt＝20 m/s
反应时间测量尺
5.(课本第53页第6题改编)同学们利用如图所示方法估测反应时间.首先，甲同学捏住直尺上端，使直尺保持竖直状态，直尺零刻度线位于乙同学的两指之间.当乙看见甲放开直尺时，立即用手指捏直尺，若捏住位置的刻度读
数为x，则乙同学的反应时间为______(重力加速度为g).
基于上述原理，某同学用直尺制作测量反应时间的工具，若测量范围为0～0.4 s，则所用直尺的长度至少为___ cm(g取10 m/s2)；若以相等时间间隔在该直尺的另一面标记出表示反应时间的刻度线，则每个时间间隔在直尺上对应的长度是________(选填“相等”或“不相等”)的.
80
不相等
直尺下降时间即为乙同学的反应时间，直尺做自由落体运动，
故直尺长度至少为80 cm，
在相等时间间隔通过的位移是不断增加的，
所以每个时间间隔在直尺上对应的长度是不相等的.
2.如图甲所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度.
(1)所需器材有：电磁打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需_____(填器材字母代号).
A.直流电源
B.天平及砝码
C.8 V交流电源
D.毫米刻度尺
CD
打点计时器要用交流电源，A错误，C正确；
实验不需要测量重物质量，B错误；
实验需要测量各点间距离，D正确.
(2)已知交流电源的频率为50 Hz，实验中得到的一条纸带如图乙所示，图中五个数据中不符合有效数字要求的一组数据应改为______ cm；物体在打下点D时的速度大小为____ m/s.物体的加速度大小为______ m/s2.(以上两空结果均保留3位有效数字)该实验中测得的重力加速度偏小，其主要原因是_____________________________.
2.00
1.48
9.63
实验中存在摩擦力及空气的阻力
毫米刻度尺估读到毫米的下一位，所以AB之间距离应改为2.00 cm；
自
由
落
体
运
动
(一)
目标一：自由落体运动
目标二：研究自由落体运动的规律
2.实验器材
4.实验结论：自由落体运动是匀加速直线运动
1.实验装置
特点：只受重力，初速度为0
3.操作要点
目标三：自由
落体加速度
方向：竖直向下
大小： 9.8m/s
目标四：自由落体
运动规律的应用
公式
v=gt
h= gt2
v2=2gh
反应时间测量尺
减少空气阻力的影响

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