自由落体运动公开课.ppt

位移公式
x
v0t
1 2
at 2
位移速度公式 v2 v02 2ax
平均速度公式 v v0 v 2
vo= 0
a=g
自由落体运 动
v gt
h 1 gt 2 2
v2 2gh
vv 2
【例1】从离地500m的空中自由落下一个小球，取 g=10m/s2，求：（1）经过多少时间落到地面；（2） 从开始落下的时刻起，在第1s内的位移、最后1s内的 位移；（3）落下一半时间的位移 解析（：1）由公式：h= gt2，得落地时间：
2.伽利略的观点
1. 16世纪，意大利的 科学家伽利略用假设的方法 巧妙地推翻了这种观点。
2. 实验：在比萨斜塔 用实验证明了这种观点（？）
1590年，传说伽利略在 比萨斜塔上做了“两个铁球 同时落地”的著名实验，从 此推翻了亚里斯多德“物体 下落速度和重量成比例”的 学说，纠正了这个持续了 1900年之久的错误结论。
（2）第1s内的位移：h1= gt12= ×10×12=5m
因为前9s内的位移为：h2= gt22= ×10×92=405m
所以最后1s内的位移为：h10=h-h9=500m-405m=95m
（3）落下一半时间即t0=5s，其位移为：h5= ×10×52=125m
四. 实际应用(一)--测高度 测高度
实验3:
把半张纸片捏成纸团，将纸团和一张展开的完整的 纸片从同一高度自由下落
原因: 空气阻力对运动快慢有影响
牛顿管
注意：观察实验 得出结论 抽气后，就排除了 空气阻力 的影响 现象：___在__真___空__中__同___时__落__地_______ 结论：_在__真___空__中__下___落__快__慢___与__物__体___的__重__量___无__关___
900
重力加速度 9.780 9.788 9.794 9.794 9.798 9.801 9.803 9.816 9.832
特点：g随纬度的升高而增大；赤道处最小，两极最大
随 海 拔 高 度 升 高 ， 重 力 加 速 度 减 小
5. 自由落体的运动规律
速度公式
匀变速直线运 动
v v0 at
间ห้องสมุดไป่ตู้
有一种“傻瓜”照相机，其光圈 （进光孔径）随被拍摄物体的亮度自动
A
调节，而快门（曝光时间）是固定不变
的。为估测该照相机的曝光时间，实验
B
者从某砖墙前的高处使一个石子自由落
下，拍摄石子在空中的照片如图所示。
由于石子的运动，它在照片上留下了一
条模糊的径迹。
月球上物体 下落的实验
锤子 羽毛
知识链接： 1971年，乘坐阿波罗15号飞船登月的宇航员大
卫·斯科特(David Scott)将一把锤子和一根羽毛带上了 月球，在没有大气的月球上做了有趣的自由落体试验。 通过电视直播，全球观众看到的结果当然是轻柔的羽 毛和沉重的铁锤同时落到月球表面。
三 . 自由落体运动
第二章 匀变速直线运动的研究
2.5 自由落体运动
一. 历史的回顾
1.亚里士多德的观点
重的快！
亚里士多德 (Aristotle，前384—322)
亚里士多德通过对大量的
物体自由下落的观察，直接得 出结论：重的物体比轻的物体 下落的快，即“重快轻慢”。 由于他在学术界的崇高地位， 且该结论符合生活经验，这种 论断流传了近2000年。
1.定义： 物体只在重力作用下从静止开 始下落的运动
注意：在有空气的空间里，如物体 重力远远大于所受空气阻力，此阻 力可忽略不计，则物体下落的运动 也可看作自由落体运动
2.特点：（１）物体只受重力作用 （２）物体由静止开始下落
3.运动性质：
探究：自由落体 运动的运动性质
设计实验方案（一）
用打点计时器研 究自由落体运动
x1 探究：自由落体运动的运动性质 x2
x3
设计实验方案（二）
x4
也可以用频闪照相来
研究自由落体运动 x5
x6
∵v-t 图象是一条倾斜的直线
∴ 自由落体运动是初速度为0 的匀加速直线运动。
4.自由落体加速度
（1）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的加速 度，也叫做重力加速度。用g 来表示。
H = gt2
……①
……②
解①、②两式得：t=4s H=80m
四. 实际应用（二）
测反应
做
时间
一
做
测
h
1 2
gt 2
定
反 应
t 2h
时
g
间
人从发现情况到做出反应所需的时间叫反应时间
1.思考一下，测定反应时间的原理是什么？
原理: 人的反应时间等于直尺下落的时间 2.如何操作，需要读哪些数据？
四. 实际应用(三)--测曝光时
（2）方向：竖直向下
（3）大小：与地理位置（高度和纬度）有关 从低处到高处重力加速度在减小； 从两极到赤道重力加速度在减小。
注意：通常取g=9.8m/s2 粗略计算时可取g=10m/s2
重力加速度的数值 g /(m/s2)
地点 赤道 广州 武汉 上海 东京 北京 纽约 莫斯科 北极
纬度 00
23006’ 30033’ 31012’ 35043’ 39056’ 40040’ 55045’
h
1 2
gt 2
比如测一口井的深度, 测山涯、房的高度等 等.
四. 实际应用---测高 度
【例1】为了测出井口到井里水面的深度，让一个小石块 从井口落下，经过2s后听到石块落到水面的声音。求井 口到水面的大约深度（不考虑声音传播所用的时间）。
解：由题意物体做自由落体运动，t=2s，g取9.8m/s2
一样快！
3.爱因斯坦评价：
伽利略的发现以及他所应 用的科学的推理方法，是人类 思想史上最伟大的成就之一， 而且标志着物理学的真正开端
——爱因斯坦
真正的物理学开始了……
二. 探究影响落体运动快慢因素
实验1:
将一粉笔头和一张展开的纸片从同一高度自由下落
实验2:
把一张纸片捏成纸团，将纸团和一张展开的纸片从 同一高度自由下落
所以 h 1 gt 2 1 9.8m / s2 (2s)2 19.6m
2
2
四. 实际应用(一)--测高度
【例2】从某一高塔自由落下一石子，落地前最后一 秒下落的高度为塔高的7/16，求塔高？
分析：石子的下落可以近似看作自由落体运动，
因此可以自由落体运动的规律来求解本问题
解法一：设石下落的总时间为t，塔高为H， 则下落距离为塔高的9/16时经过时间（t-1）， 根据自由落体运动的位移公式：