自由落体运动ppt完美版1

【典例示范】 例2
如图所示，屋檐上水滴下落的过程可以近似地看做是自由落体运 动．假设水滴从 10 m 高的屋檐上无初速度滴落，水滴下落到地面时的 速度大约是多大？(g 取 10 m/s2)
水滴的下落过程可以看作自由落体运动．
解析：选取水滴最初下落点为位移的起点，竖直向下为正方向，由自
由落体运动规律知 h＝21gt2，v＝gt 联立得 v＝ 2gh 代入数据得 v＝ 2×10×10 m/s≈14 m/s 即水滴下落到地面的瞬间，速度大约是 14 m/s. 答案：14 m/s
4．自由落体运动
知识网络导引
核心素养目标
物理观念
物体做自由落体运动的条件，自由落体运动，自由落体运 动加速度
科学思维
逻辑推理、实验法、公式法
科学探究
(1)探究自然规律的科学方法； (2)探究自由落体运动加速度的大小
科学态度 与责任
(1)分析生活中的自由落体问题； (2)增强运动规律服务生产的意识
训练 1 关于自由落体运动，下列说法正确的是( ) A．物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动 B．如果空气阻力比重力小得多，空气阻力可以忽略不计，这时 由静止开始下落的运动是自由落体运动 C．一个棉花团由静止开始下落的运动是自由落体运动 D．雨滴经过窗子的这段运动可以看作是自由落体运动 解析：当物体只受重力，且由静止下落的运动为自由落体运动，故 A 错误；如果空气阻力比重力小得多，空气阻力可以忽略不计，这时由静止 开始下落的运动是自由落体运动，B 正确；一个棉花团由静止开始下落， 棉花团受到的阻力相对于重力不可以忽略不计，故不是自由落体运动，C 错误；雨滴经过窗子的这段运动的初速度不为零，因而不是自由落体运动， D 错误． 答案：B
Βιβλιοθήκη Baidu 【思考判断】
(1) 初 速 度 为 零 、 竖 直 向 下 的 匀 加 速 直 线 运 动 是 自 由 落 体 运 动．( × )
(2)仅在重力作用下的运动叫作自由落体运动．( × ) (3)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．( √ ) (4)当空气阻力可以忽略不计时，物体由静止开始自由下落的运动 可视为自由落体运动．( √ ) (5)自由落体加速度的方向在地球上任何位置都相同．( × ) (6)重力加速度是一个矢量，其方向竖直向下．( √ ) (7)在同一地点、同一高度，一切物体的重力加速度都相同．( √ )
答案：D
要点二 自由落体运动规律的应用 【问题探究】
1．自由落体是一种初速度为 0，只受重力作用的运动．前面所学 的匀变速直线运动的基本公式，有哪些适用于自由落体运动？哪些不 适用？
提示：前面所学的匀变速直线运动的基本公式对自由落体运动都适 用．
2．小强和小明星期天去野外春游，遇到一口 深不见底的地洞，他们想测出洞的深度，如图 所示．
(2)根据匀变速运动的推论 Δh＝gT2 可求出重力加速度 g＝ΔT2h.也 可以根据 v2t ＝－v ＝xt，求出物体在某两个时刻的速度，由 g＝v－t v0求 出重力加速度 g.
拓展：(1)重力加速度的方向尽管都是竖直向下的，但因为地球是 一个球体，而竖直向下是指与水平面垂直向下，所以在不同位置，重 力加速度的方向并不相同，如图所示．
【探究总结】 1．自由落体运动的基本公式 匀变速直线运动规律―特―例→自由落体运动规律
v＝v0＋at xv＝2－vv0t20＋＝122aatx2
v＝gt ―va0―＝＝→g0 xv＝2＝122ggt2x
2．自由落体运动的中间一段过程的分析方法 (1)自由落体运动法：从物体开始下落研究，物体做自由落体运动， 如求物体下落后第 4 s 内的位移，可以用自由落体前 4 s 的位移与前 3 s 的位移的差求得． (2)匀加速直线运动法：如求物体下落后第 4 s 内的位移，可以先
根据 v0＝gt1 求出第 4 s 内的初速度，再利用 x＝v0t2＋12gt22求出相应的 位移．
拓展 (1)由 v＝gt 知，运动时间越长，速度越大，运动速度与时间成正 比； (2)由 v2＝2gh⇒v＝ 2gh，可知下落高度越大，速度越大，下落高 度决定速度的大小．
(3)由 h＝12gt2⇒t＝ 2gh，可知自由落体运动的时间由下落高度决 定．
解析：自由落体运动是物体只在重力作用下由静止开始下落的运动， 它的初速度为零．若空气阻力比较小，可以忽略不计时，物体由静止开始 自由下落可视为自由落体运动．故正确答案为 C、D.
答案：CD
自由落体运动的判断
根据条初速度为零 (1)件判定只受重力 (2)根据题目中的一些暗示语来判定，例如根据“忽略阻力”“阻 力远小于重力”“月球上”等暗示语来判定．
(2)第二张图片两个铁球同时着地，意味着空气阻力对铁球几乎没影 响．小结：影响落体运动快慢的因素是空气阻力，如果能忽略空气阻力的 影响，只在重力作用下运动，所有物体下落的情况都是一样的，与物体的 质量无关．
【探究总结】 1．自由落体运动的条件 (1)运动条件：初速度为零． (2)受力条件：除重力外，不受其他力的作用． 2．自由落体运动是一种理想化模型 (1)这种模型忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素—— 重力．实际中，物体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体 运动． (2)当空气阻力远小于重力时，物体由静止开始的下落可看作自由 落体运动． 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动．
h2＝v0t＋21gt2 得 v0＝7 m/s 又 v02＝2gh1，得 h1＝2.45 m. (2)设树的总高度为 H，苹果落地的速度为 v1 则 v12＝2gH，H＝h1＋h2＝4.05 m， 得 v1＝9 m/s. 答案：(1)2.45 m (2)9 m/s
应用自由落体运动的规律时“3 步”走 ①先确定研究对象，选定研究过程；②明确物体的运动情况；③ 结合自由落体运动规律进行求解．
你认为他们的测量方法可行吗？
提示：他们的方法可以测洞深．因为石块 的运动可以看作自由落体运动，当测出石块下 落的时间时，因为 a＝g，可由 x＝21at2 求出洞 深．此法只能粗测洞的深度，结果不精确，因 为没有考虑声音的传播时间．
物体的实际运动与物理模型 自由落体运动是一种特殊的匀变速运动，是理想模型，实际物体 在下落过程中，难免受空气阻力的作用，不符合自由落体模型的条件， 但在空气阻力远小于重力的情况下，可忽略空气阻力的影响，将物体 由静止下落的运动视为自由落体运动．如石块自某高处静止释放、水 滴自水龙头滴落等．类似树叶脱落后的运动，空气阻力的影响不可忽 略，就不能视为自由落体运动．
【典例示范】
例 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
3．滴水法 (1)让水滴落到垫起来的盘子上，可以清晰地听到水滴碰盘子的声 音，细心地调整水龙头的阀门，使第一个水滴碰到盘子听到响声的瞬
间，注视到第二个水滴正好从水龙头滴水处开始下落．
训练 3 如图所示，某同学测出一棵苹果树树干部分的高度约为 1.6 m，一个苹果从树冠顶端的树梢上由于受到扰动而自由下落，该同 学测出苹果经过树干所用的时间为 0.2 s，重力加速度取 10 m/s2，求：
(1)苹果树树冠部分的高度约为多少？ (2)苹果落地时的速度为多大？
解析：(1)设树冠高度为 h1，树干高度为 h2，苹果从树冠顶部下落到 树干顶部的速度为 v0，则
训练 2 关于自由落体运动，下列说法中正确的是( ) A．不考虑空气阻力的运动是自由落体运动 B．物体做自由落体运动时不受任何外力作用 C．被运动员推出去的铅球的运动是自由落体运动 D．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
解析：自由落体运动的特点是初速度为零，仅受重力．不考虑空气阻 力的运动不一定是自由落体运动，故 A，B 错误；被运动员推出去的铅球 具有水平初速度，不满足自由落体运动的条件，C 错误；自由落体运动是 初速度为零的匀加速直线运动，故 D 正确．
要点三 自由落体运动加速度的测量 1.打点计时器法
(1)按图示连接好线路，并用手托重物将纸带拉到最上端．
(2)安装打点计时器时要使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦 阻力．
(3)应选用质量和密度较大的重物．增大重力可使阻力的影响相对 减小；增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小．
(4)先接通电路再放开纸带．打完一条纸带后立刻断开电源． (5)对纸带上计数点间的距离 h 进行测量．利用 hn－hn－1＝gT2 求出重力加速度．
注意事项： (1)应选用质量和密度较大的重物．增大重物的重力可使阻力的影 响相对减小． (2)打点计时器应竖直放置，以减小阻力． (3)重物应从靠近打点计时器处释放，要先接通打点计时嚣的电 源，再释放纸带．
2.频闪照相法
(1)频闪照相机可以间隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机的 这一特点可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置．
[拓展] 在[例 2]中水滴下落过程中经 2 m 高的窗户所需时间为 0.2 s．那么窗户上沿到屋檐的距离为多少？
解析：设水滴下落到窗户上沿时的速度为 v0，则由 h＝v0t＋21gt2 得 2＝v0×0.2＋21×10×0.22 解得 v0＝9 m/s 根据 v2＝2gh 得 窗户上沿到屋檐的距离 h＝2vg20＝2×9210 m＝4.05 m. 答案：4.05 m
(2)也不能认为 g 的方向指向地心，只有在赤道或两极处重力加速 度才指向地心．
拓展
重力加速度的大小与纬度和高度的关系
与纬度 的关系
在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增 大，即赤道处重力加速度最小，两极处重力加 速度最大，但差别很小
与高度 的关系
在地面上的同一地点，重力加速度随高度的增 加而减小，但在一定的高度范围内，可认为重 力加速度的大小不变
【思考】 羽毛和硬币在空气中同时由静止下落，分析哪个是自由落体运
动？
提示：羽毛受的重力稍稍大于空气阻力，不是自由落体运动；硬币受 的重力远远大于空气阻力，近似是自由落体运动．
二、自由落体加速度(自学教材第 47 页“自由落体加速度”部分) 1．定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都__相__同____， 这个加速度叫作自由落体加速度(free-fall acceleration)，也叫作重力加 速度(gravitational acceleration)，通常用 g 表示． 2．方向：_竖__直__向__下_. 3．大小 (1)在地球上同一地点，一切物体自由下落的加速度都__相__同____． (2)在地球上不同地点，g 的大小一般__不__相__等__，g 值随纬度的增 大而逐渐__增__大____． (3)一般取值：g＝___9_.8____ m/s2 或 g＝10 m/s2. 4．自由落体运动规律 速度公式 v＝___g_t____； 位移公式 x＝_21_g_t_2____.
课堂互动·合作探究 要点一 对自由落体运动的理解
【问题探究】
自由落体运动在其他星球上也可以发生，但物体下落的加速度和在地 球上的一般不同．
(1)第一幅图左边管中有空气，右边管中是抽成真空的，钱币和羽毛 在两种情况下下落有什么不同？
(2)观察第二张图片，然后从两张图片中总结物体下落的运动规律．
提示：(1)抽成真空的钱币和羽毛下落快慢一样，有空气的羽毛下落 得慢．
基础导学·研读教材 一、自由落体运动(自学教材第 45～46 页“自由落体运动”部分) 1．亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的__重__量____决定 的．
2．伽利略的观点：重物与轻物应该下落得同样快． 3．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(free-fall motion)． (2)特点： ①受力特点：只受__重__力____作用． ②运动特点：初_速__度__为__零_的匀加速直线运动．