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(共22张PPT)
第5节 自由落体运动
第二章 匀变速直线运动的研究
学习目标
1. 知道自由落体的条件，知道自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。
2.知道重力加速度的方向和大小，知道地球不同地点的重力加速是不一样的。
3.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。
用一把刻度尺就可以粗略测量你的反应时间，你相信吗？
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。
从发现释放刻度尺，到抓住刻度尺的时间便是反应时间。
=
刻度尺下落的时间
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！
刻度尺下落的位移
羽毛和硬币下落得一样快吗？
如图所示，将羽毛与硬币放入有空气的玻璃管，将玻璃管倒立过来，观察羽毛和硬币下落的快慢。观察实验结是 。
抽去玻璃管内的部分空气，在将玻璃管倒立过来，观察羽毛和硬币下落的快慢。观察结果是 。
继续抽去玻璃管内的空气，使其逐渐接近真空，在观察羽毛和硬币下落的快慢。观察结果是 。
羽毛比硬币下落慢
下落快慢相同
纸片比硬币下落得还是慢，但落地时差变小
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？
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：物体下落的快慢与它的轻重无关，影响物体下落快慢的因素是空气阻力。
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，叫作自由落体运动。
2.特点：（1）只受重力作用；（2）初速度为0。
3.说明：空气阻力可以忽略时，物体下落的运动也可以近似看成自由落体运动。
如图所示，一个两端封闭的玻璃管（也称牛顿管），其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通。把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中，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。第一次打开开关使管内空气与大气连通，观察两物体同时下落的情况。第二次把玻璃管里的空气抽出去，关闭开关，再次观察两物体同时下落的情况。则以下说法中正确的是（ ）
A.抽气前和抽气后羽毛的下落均可近似看作自由落体运动
B.抽气前铁片比羽毛下落的时间短，这说明重的物体下落更快
C.抽气后，羽毛下落的加速度大于铁片下落的加速度
D.抽气后，在赤道和北极分别做该实验，测得重力加速度略有差异
D
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
（1）从静止下落的物体都可以看成自由落体运动。（ 　　）
（2）物体只在重力作用下的运动是自由落体运动。（ 　　）
（3）苹果从树上落下来，苹果的运动可以近似看成自由落体运动。（ 　 ）
（4）雪花从空中下落，雪花的运动可以看成自由落体运动。（ 　　）
（5）从竖直上升的热气球吊篮中掉下的物体的运动是自由落体运动。（ ）
×
√
×
×
×
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：
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？
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
重力加速度
1.定义：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，通常用字母g表示。
2.方向：竖直向下。
3.大小：一般情况下，取g＝9.8 m/s2，粗略计算时可取g＝10 m/s2。
(多选)关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　)
A.自由落体运动是一种匀变速直线运动
B.物体刚下落时，速度和加速度都为零
C.物体的质量越大，下落时加速度就越大
D.当地重力加速度为9.8 m/s2，则物体在该处自由下落的过程中，每秒速度都增加9.8 m/s
AD
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。
t
t-1
H
h
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 .
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。
随纬度升高，重力加速度增大
赤道：g=9.780m/s2
北京：g=9.801m/s2
北极：g=9.832m/s2
莫斯科：g=9.816m/s2
离地心越远，重力加速度越小
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， 物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的，物体越重，下落得越快；反之，则下落得越慢。
亚里士多德
自由落体运动规律探索回眸
亚里士多德
v12＞8
v1=8
v2=4
4结论与假设
出现了矛盾！
物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的，物体越重，下落得越快；反之，则下落得越慢。
伽利略
老亚，你错了
重物被轻物拖累
重物轻物
绑一起更重
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。
在发明打点计时器、频闪照相技术之前，伽利略就已经提出“自由落体运动是一种最简单的变速运动”的猜想，那他是怎么证实的呢？
难点1：各个时刻的速度难以测得
t2
x
∝
间接验证
难点2：难以精确测量时间
延长运动时间
物体在斜面上的运动+逻辑推理
冲淡重力
v0=0
a=g
在光滑斜面上，从不同位置由静止开始下滑的小球做匀加速直线运动
对于每个对应的倾角，小球从斜面不同高度滑下时 保持不变
倾角增大至90o，其比值保持不变
合理外推
不断增大斜面倾角
①小球沿斜面滚下的运动是匀变速直线运动。
②只要斜面的倾角一定，小球的加速度都是相同的。
③增大斜面的倾角，小球的加速度随斜面倾角的增大而增大 。
实验结果
伽利略认为当斜面倾角为90°时，小球将自由下落，仍会做匀变速直线运动。

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