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(共46张PPT)
4.自由落体运动
为什么轻羽毛和重球下落一样快呢？
1.通过实验，认识自由落体运动规律。
2.结合物理学史的相关内容，认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用。
3.了解亚里士多德关于力与运动的主要观点和研究方法。
4.了解伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法。
1.知道自由落体运动的特点，掌握其运动规律，能利用规律解决实际问题。(物理观念)
2.理解自由落体运动的加速度概念，知道其方向。（物理观念）
3.了解伽利略研究自由落体运动的过程，领悟理想化的思维方法和价值。（科学态度与责任）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起
吧！
进
走
课
堂
站在高层建筑物上，让轻重不同的两个物体从同一高度同时落下，你认为哪个物体下落得快？
在教室内拿两张同样大小的纸，将其中一张揉成一个团。让纸团和另一张纸在同样的高度落下，看看哪一个下落得快？
结合实验及生活中的经验，讨论：什么因素影响物体下落的快慢？
1.轻重不同的物体从同一地点同一高度下落,哪个物体落得快？
2.一纸片下落,与一支笔下落,看到笔下落快,能否说重物落得快？
3.如何说明在没有空气阻力的情况下,轻重物体落得一样快？
【思考与讨论】
重的物体下落得快
轻的物体下落得慢
猜
想
逻辑的力量
V12>8
V1=8
V2=4
4问题1：落体运动的快慢与什么有关？
器材：两张纸
实验探究一：
结论：重的物体下落得快。（亚里士多德）
器材：两张纸（轻的一张揉成团）
结论：轻的物体下落得快。
问题2：重的物体一定下落得更快吗？
实验探究二：
问题3：没有空气阻力，轻重物体谁下落得快？
器材：真空实验室
结论：没有空气阻力，轻重物体下落得一样快
实验探究三：
1971年阿波罗飞船登上无大气的月球后，美国宇航员大卫·斯哥特在月球上同时释放了一把铁锤子和一根羽毛，
无数观众从屏幕上看到：它们并排下落，同时落到月球表面。
【结论】
影响落体运动快慢的因素是空气阻力的作用，没有空气阻力时，只有在重力作用下轻重不同的物体下落快慢相同。
总结:
1.自由落体运动的定义:
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动
2.做自由落体运动的条件:
(1)只受重力
(2)初速度为零
探究一：什么是自由落体运动？
两条件缺一不可
理想化模型
【例1】（多选）关于自由落体运动，下列说法正确的是(
)
A．自由落体运动是物体沿竖直方向下落的运动
B．自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始下落的运动
C．理想的自由落体运动只有在没有空气的空间里才能发生
D．在有空气阻力时，只要空气阻力不变，物体仍可做自由落体运动
BC
提出问题：
做出猜想：
自由落体运动是什么性质的运动？
自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动？
实验验证：方法一
打点计时器
纸带
重物
实验验证：方法二
自由落体频闪照片的拍摄
=
自由落体频闪照片的拍摄
若SⅡ-SⅠ=SⅢ-SⅡ=SⅣ-SⅢ=SⅤ-SⅣ=△S
在实验误差范围内是定值，就可以说明此运动为匀加速运动。
结论：
1、自由落体运动是初速度为
0
的匀加速直线运动；
2、加速度相同。
1.定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度。
2.方向：竖直向下。
3.大小：通过多种方法用实验测定。
4.在地球上的不同地方
g
值不同。
二、自由落体加速度
一般取
g
=
9.8m/s2
粗略计算可以取g
=10m/s2
不同地点的自由落体加速度g的值:
通常的计算中一般都取g=9.8m/s2，在粗略的计算中还可以取g=10m/s2。
随纬度升高，重力加速度怎么变？
地点
赤道
广州
武汉
上海
东京
北京
纽约
莫斯科
北极
纬度
重力加速度
0°
9.780
23°06′
9.788
30°12′
9.794
31°06′
9.794
35°43′
9.798
39°56′
9.801
40°40′
9.803
55°45′
9.816
90°
9.832
是一种什么性质的运动？
【总结】自由落体运动的性质：
对重力加速度g的理解：
1.同一地点，任何物体的自由落体加速度相同，跟物体的质量无关。
2.重力加速度的方向始终竖直向下，大小跟高度和纬度有关。
3.地面附近一般取9.8m/s2，粗略计算时可取10m/s2。
0
g
探究二：自由落体运动的性质
有什么特点？
v0
=
a
=
a=g
v0=0
探究三：自由落体运动的规律及应用
1.规律:
请结合匀变速直线运动规律自主推导？
v=v0+at
【例2】（多选）以下对物体做自由落体运动的说法中正确的是(
)
A.物体开始下落时，速度为零，加速度也为零
B.物体下落过程中速度增加，加速度保持不变
C.物体下落过程中，速度和加速度同时增大
D.物体下落过程中，速度的变化率是个恒量
BD
例3:让一个小球从楼顶自由下落，测得小球下落到地面处所用的时间约为2s，重力加速度取10m/s2，估算楼的高度以及求小球落地时的速度。
解：楼的高度
落地速度
v=gt=20m/s
测反应
时间
人从发现情况到做出反应所需的时间叫反应时间
2.应用
原理是什么？
例4一架直升飞机在灾区某地上空做定点空投救灾物资，已知每隔1秒释放一包物资,当第1包物资刚着地时,第五包刚好离开机舱开始下落。(g=10m/s2)
求:(1)直升飞机距离地面的高度。
(2)第一包与第二包之间的距离。
解题关键：
1.相邻两包的间隔时间相等。
2.每包都做自由落体运动。
解析:(1)飞机与地面的距离是
(2)第一包下落的高度：x1=80m
第二包下落的高度：
第一、二包之间的距离：
第五包开始下落时，第一包运动时间
t1=?
第一包着地时第二包运动时间
t2=?
若v0＝0,且
必有
t1
x1
t1
x2
t1
x3
3x1
5x1
困难二：落体运动太快，无法准确测量时间，怎样突破该困难？
困难一：速度无法直接测量，怎样突破该困难？
【实验验证】
突破方法：间接验证
突破方法：“冲淡”重力，使其加速度减小
v0=0
质量不同的小球从同一斜面下落，加速度相同；增大斜面倾角，加速度变大；倾角很大，接近落体运动→倾角90°,就是自由落体运动！
对现象的
一般观察
提出
假设
运用逻辑
得出结论
实验
验证
修正
推广
伽利略的研究之路
超越伽利略
现在我们不必用斜面来“冲淡重力”，可以对落体运动精确地“计时”“定位”，直接研究落体运动的性质。
现代研究落体运动的方法：
1.用“自由落体频闪照片”求加速度
2.用打点计时器研究纸带求加速度
3.其他方法(测速器等)
自由落体
条件
v0=0
a=g
规律
自由落体加速度
大小：g=9.8m/s2
方向：竖直向下
测定方法
打点计时器法
频闪相机法
滴水法
1.拿一个长约1.5
m的玻璃筒,一端封闭,另一端有开关,把金属片和小
羽毛放到玻璃筒里,把玻璃筒倒立过来,观察它们下落的情况。然后把
玻璃筒里的空气抽出,再把玻璃筒倒立过来,再次观察它们下落的情况。
下列说法正确的是(　　)　
A.玻璃筒充满空气时,金属片和小羽毛下落一样快
B.玻璃筒充满空气时,金属片和小羽毛均做自由落体运动
C.玻璃筒抽出空气后,金属片和小羽毛下落一样快
D.玻璃筒抽出空气后,金属片比小羽毛下落快
C
2.（多选）甲物体的质量是乙物体质量的2倍，甲从H（H
>5m）高处
自由落下，乙从2H
高处与甲同时自由落下，下面说法中正确的
是(
)
A.下落过程中第1s末，甲的速度比乙的速度大
B.下落过程中第1s末，它们的速度相同
C.下落过程中各自下落1m时，它们的速度相同
D.下落过程中，甲的加速度比乙的大
BC
3．从塔顶释放一个小球A,1s后从同一地点再释放一个小球B，设两球都做自由落体运动，则落地前，A、B两球之间的距离(　　)
A．保持不变
B．不断增大
C．不断减小
D．有时增大，有时减小
解析：选B。设B球运动了时间t，则hB＝gt2
/2，hA
＝g(t＋1)2/2。A、B两球间的距离h＝hA－hB＝g(2t＋1)/2，可见A、B两球间距离h随时间的延长而逐渐增大，故B项正确。
解题关键：
1.两球都做自由落体运动，但运动时间不相等。
2.根据自由落体运动规律推导两球间距离随时间的变化规律。
4.（多选）如图所示的各v－t图像能正确反映自由落体运动过程的
是(
)　
BD
解题关键：
1.自由落体运动的加速度不变，v-t图像是一条倾斜直线。
2.题中没有规定正方向。
【互动探究】请作出自由落体运动的位移—时间图像和加速度—时间图像
5.水滴由屋檐自由下落，当它通过屋檐下高为1.4m
的窗户时，用时0.2s，不计空气阻力，g取10m/s2，求窗户下沿距屋檐的高度。
提示：可以用匀变速直线运动的推论：
答案：3.2m
互动探究：请换用其他方法求解本题，
体会不同方法的优劣及适用情景
6.如图所示,把一直杆AB自然下垂地悬挂在天花板上,放开后直杆做自由落体运动,已知直杆通过A点下方3.2m处一点C历时0.5s,求直杆的长度是多少?
(不计空气阻力,
g=10m/s2).
答案：2.75m
解题关键：直杆通过C点就是从B点运动到C点至A端运动到C点的过程。
在学业的峰峦上，有汗水的溪流飞淌；在智慧的珍珠里，有勤奋的心血闪光。

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