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第二章 匀变速直线运动的研究
第4节 自由落体运动
1.知道自由落体运动的概念和条件。
2.通过实验了解重力加速度的概念，掌握其大小、方向。
3.能够运用匀变速直线运动规律解决有关自由落体运动的问题。
生活中物体下落的运动随处可见，例如树上掉下的苹果，秋天的落叶……
那么轻重不同的苹果和树叶哪个下落得更快呢？
重的物体下落得快
亚里士多德
v1=8
v2=4
4重物被轻物拖累
矛盾
你错了！
伽利略
伽利略分析后认为：重的物体和轻的物体应该下落的同样快。
一、自由落体运动
逻辑推理
演示道具：硬币、相同的纸片若干
实验 现象
1.一张纸和一枚硬币同一高度同时由静止释放
2.同质量的纸团和纸片同一高度同时由静止释放
3.两张同质量纸片叠放，第三张同质量纸片卷成团，同一高度同时由静止释放
硬币下落得快
纸团下落得快
纸团下落得快
思考：根据以下道具，如何设计实验推翻亚里士多德的观点？
猜想：物体下落的快慢与质量无关。
影响物体下落快慢可能的因素什么？
空气阻力的作用。
思考：
若没有空气阻力影响，轻重不同的物体下落快慢又是怎么样？
演示：轻重不同的物体下落快慢的研究
甲 有空气 乙 真空
质量不同的铁片和羽毛
实验器材：
牛顿管、质量不同的铁片和羽毛
实验内容：
观察牛顿管内有空气和真空两种状态下，铁片和羽毛下落的速度
实验现象：
（1）有空气
（2）真空
羽毛
铁片
羽毛、铁片
没有空气阻力
铁片和羽毛下落一样快
没有空气阻力影响，所有物体下落快慢都一样
自由落体运动
2.条件：①只受重力作用；②从静止开始
实际问题中，空气阻力远小于重力，可以忽略，物体的下落可以近似看作自由落体运动。
1.定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
3.理想模型
速度如何变化？
二、实验：研究自由落体运动的规律
纸带保持竖直
思考：怎么减小阻力的影响？
①重物的选择：质量大、体积小
②纸带竖直释放
近似看做自由落体
实验方案：
用打点计时器测量自由落体运动的加速度
1.实验过程演示
2.数据分析
发现了什么规律？
相邻距离的差值几乎相等
匀加速直线运动
思考：如何计算加速度？
逐差法计算加速度
a ≈ 9.67 m/s2
用频闪照相研究
ΔS4=S5-S4=2.1cm
ΔS1=S2-S1=2.1cm
ΔS2=S3-S2=2.1cm
ΔS3=S4-S3=2.0cm
ΔS5=S6-S5=2.1cm
做自由落体运动的物体，在连续相等的时间里的位移之差是个恒量----说明自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动
三、自由落体加速度
1.定义：
2.符号：
通常用g表示
3.方向：
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
4.大小：
一般计算中g可以取9.8 m/s2或10 m/s2
思考：为什么实验中测出的重力加速度和标准值不同？
①实验误差
②在地球表面不同的地方，g的大小一般不同
地 点 纬 度 g/（m·s-2）
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？
重力加速度随纬度的增加而增大。
5.自由落体运动的规律
自由落体运动
初速度为0的匀变速直线运动
匀变速直线运动
速度-时间
位移-时间
速度-位移
自由落体运动
v0＝0
a＝g
自由落体运动
定义
条件
自由落体运动的公式
大小
方向
①只受重力作用；②从静止开始
物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动
自由落体加速度
g = 9.8m/s2，不同纬度大小不同，两极最大
竖直向下
1.（多选）关于自由落体运动，下列说法正确的是（ ）
A．初速度为零、竖直向下的匀加速直线运动是自由落体运动
B．仅在重力作用下的运动叫自由落体运动
C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动
D．当空气阻力的作用较小，可以忽略不计时，物体由静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动
CD
2.（多选）关于重力加速度的下列说法中正确的是（ ）
A．重力加速度g是标量，只有大小，没有方向，通常计算中g取9.8m/s2
B．在地球上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大
C．在地球上同一地点同一高度，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同
D．在地球上的同一地方，离地面高度越大，重力加速度g越小
BCD
3.从离地面80m的空中自由落下一个小球，取g＝10m/s2，求：
（1）小球落到地面时的速度大小；
（2）自开始下落计时，最后1s内的位移；
解析：
（1）由 得下落总时间为
小球落地时的速度
（2）小球前3s内的位移为
最后1s内的位移即第3s末到第4s末的位移为：

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