主講老師：陳慶威第二章：第4節(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)（兩課時(shí)）高中物理必修第一冊(cè)課件目錄CONTENT高中物理必修第一冊(cè)課件推理與實(shí)驗(yàn)自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體加速度自由落體規(guī)律及應(yīng)用問題與思考01.無邊落木蕭蕭下飛流直下三千尺高中物理必修第一冊(cè)課件物體下落的運(yùn)動(dòng)是司空見慣的，輕重不同的物體哪個(gè)下落的快呢？亞里士多德的觀點(diǎn)02.

最早研究這個(gè)問題的，大概要算古希臘的學(xué)者亞里士多德了。平常日常觀察到的事實(shí)，如一塊石頭比一片樹葉落得快些……二千多年前，古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為物體下落的快慢跟它的輕重有關(guān)，重的物體下落得快。他的這一論斷符合人們的常識(shí)，以至于其后兩千年的時(shí)間里，大家都奉為經(jīng)典。高中物理必修第一冊(cè)課件權(quán)威面前誰敢質(zhì)疑推理與實(shí)驗(yàn)第一部分邏輯推理01.高中物理必修第一冊(cè)課件伽利略v12＞8v1=8v2=44<v12<8結(jié)論與假設(shè)

出現(xiàn)了矛盾！

伽利略通過邏輯推理指出了亞里士多德的錯(cuò)誤，最后通過實(shí)驗(yàn)證明重物與輕物下落得同樣快。重物被輕物拖累重物輕物綁一起

那么，輕重不同的物體下落的情況到底怎樣？我們也可以用實(shí)驗(yàn)證明嗎？自制實(shí)驗(yàn)02.高中物理必修第一冊(cè)課件實(shí)驗(yàn)一:一張紙片、一個(gè)硬幣，從同一高度下落實(shí)驗(yàn)三:兩張紙疊在一起，第三張卷成團(tuán)，從同一高度下落實(shí)驗(yàn)二:兩張一樣的紙，一張卷成團(tuán)，從同一高度下落輕物和重物都有可能下落得快，那么到底是什么因素造成了這種結(jié)果呢？下面我們一起來做個(gè)比較精細(xì)的實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)研究一下。牛頓管實(shí)驗(yàn)03.高中物理必修第一冊(cè)課件實(shí)驗(yàn)規(guī)律04.高中物理必修第一冊(cè)課件實(shí)驗(yàn)條件控制

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1未抽出空氣2抽出大部分空氣

3抽出所有空氣羽毛下落的很慢相同速度接近實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在完全沒有空氣阻力的情況下，輕重物體下落的一樣快。央視科學(xué)實(shí)驗(yàn)05.高中物理必修第一冊(cè)課件國外實(shí)驗(yàn)（參考）06.高中物理必修第一冊(cè)課件高中物理必修第一冊(cè)課件月球?qū)嶒?yàn)07.1971年美國宇航員大衛(wèi)·斯科特在月球上讓一把錘子和一根羽毛同時(shí)下落，觀察到它們同時(shí)落到月球表面。問題與思考08.高中物理必修第一冊(cè)課件通過上面的實(shí)驗(yàn)可以看出：物體下落的快慢與質(zhì)量無關(guān)，下落得快慢不同是由空氣阻力造成的。G鉛球f鉛球G羽毛f羽毛無空氣阻力下，只受重力的運(yùn)動(dòng)是否隱藏著某種普遍性的規(guī)律？自由落體運(yùn)動(dòng)第二部分自由落體運(yùn)動(dòng)01.高中物理必修第一冊(cè)課件1.定義:物體在只受重力作用下，從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)。(1)v0=0(2)只受重力作用2.特點(diǎn):(3)軌跡為直線當(dāng)空氣阻力與重力相比很小，可忽略不計(jì)時(shí)，物體下落也可看作自由落體運(yùn)動(dòng)。問題與思考02.高中物理必修第一冊(cè)課件

它的加速度在下落過程中是否變化呢？我們可以通過什么方法測(cè)量它的加速度大小呢？

從前面的實(shí)驗(yàn)中我們看到，物體自由下落的速度越來越快，那么自由落體運(yùn)動(dòng)是什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)呢？接下來我們用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)方法來研究自由落體運(yùn)動(dòng)。研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律第三部分器材與原理01.高中物理必修第一冊(cè)課件打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺(tái)、幾個(gè)質(zhì)量不同的重物、夾子、交流電源、毫米刻度尺.實(shí)驗(yàn)器材：重物拖著紙帶豎直下落時(shí)，如果阻力比重物的重力小得多，可近似認(rèn)為重物僅在重力作用下運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)原理：注意手的位置！實(shí)驗(yàn)操作02.高中物理必修第一冊(cè)課件1.將計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上3.先打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，再松開紙帶4.關(guān)閉電源，取下紙帶5.更換重物，重復(fù)幾次上面的實(shí)驗(yàn)，選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶處理2.豎直提起紙帶，使重物靠近計(jì)時(shí)器下端數(shù)據(jù)處理03.高中物理必修第一冊(cè)課件1.用刻度尺測(cè)量打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)之間的距離.2.用各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度用平均速度來代替，即

，做v-t圖像，圖像為一條傾斜的直線。

3.根據(jù)v－t圖像的斜率求加速度，或根據(jù)Δx=xN－xN-1＝aT2，求得Δx近似為常量，可得上圖中對(duì)應(yīng)的加速度等于9.81m/s2。實(shí)驗(yàn)演示04.高中物理必修第一冊(cè)課件實(shí)驗(yàn)結(jié)論05.高中物理必修第一冊(cè)課件

自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零、加速度恒定(約為9.8m/s2，與物體的質(zhì)量無關(guān))的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

在地球的不同地方，自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度大小都是9.8m/s2嗎？自由落體加速度第三部分自由落體加速度01.方向：豎直向下在一般的計(jì)算中g(shù)=9.8m/s2，粗略計(jì)算取10m/s2;題目中有字母出現(xiàn)時(shí)，g不用具體數(shù)據(jù)代入。研究表明：在同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的加速度都相同，這個(gè)加速度叫自由落體加速度，也叫做重力加速度。通常用g表示。地點(diǎn)緯度重力加速度赤道0°9.780廣州23°06'9.788武漢30°33'9.794上海31°12'9.794東京35°43'9.798北京39°56'9.801紐約40°40'9.803莫斯科55°45'9.816北極90°9.832你能從表中發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律嗎？高中物理必修第一冊(cè)課件地球表面不同地點(diǎn)，g值有所不同。緯度越高，g值越大。g極地>g赤道同一地點(diǎn)不同高度，g值有所不同。高度越高，g值越小。g低>g高自由落體加速度的規(guī)律02.除了用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的方法測(cè)量某地的自由落體加速度的大小之外，你有其他測(cè)量方法嗎？高中物理必修第一冊(cè)課件用手機(jī)測(cè)自由落體加速度03.高中物理必修第一冊(cè)課件用頻閃照相法測(cè)自由落體加速度04.速度幾乎是均勻增加

?v0.3270.32550.3270.327時(shí)間間隔1/30s用頻閃照相法測(cè)自由落體加速度04.291.讓水龍頭的水一滴一滴地落到正下方的盤子里，調(diào)節(jié)閥門，直到前一滴水落在盤子里時(shí)，下一滴水恰好離開水龍頭做自由落體運(yùn)動(dòng)；2.記錄下N滴水下落的總時(shí)間T，則一滴水下落的時(shí)間

t=T/N；3.用米尺量出水龍頭滴水處到盤子的距離h，利用

h=1/2gt2可計(jì)算出重力加速度的值。用滴水法測(cè)自由落體加速度05.通過上面的研究你能發(fā)現(xiàn)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律嗎？主講老師：陳慶威第二課時(shí)高中物理必修第一冊(cè)課件自由落體規(guī)律及應(yīng)用第四部分常用公式01.高中物理必修第一冊(cè)課件

自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以，勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式也適用于自由落體運(yùn)動(dòng)。a=gv0=0（x=h）高中物理必修第一冊(cè)課件學(xué)以致用1：測(cè)人的反應(yīng)時(shí)間02.是否可以用一把刻度尺測(cè)一下你的反應(yīng)時(shí)間，測(cè)完后大家可以比較一下誰反應(yīng)快？提示：捏尺的手指應(yīng)位于尺下部的0刻度位置,且手的任何部位不要碰到直尺.高中物理必修第一冊(cè)課件學(xué)以致用2：測(cè)相機(jī)曝光時(shí)間03.

已知石子從距地面以上

2.5m的高度下落，每塊磚的平均厚度為6cm，請(qǐng)估算這架照相機(jī)的曝光時(shí)間？石子下落的徑跡高中物理必修第一冊(cè)課件學(xué)以致用2：測(cè)相機(jī)曝光時(shí)間03.

已知石子從距地面以上

2.5m的高度下落，每塊磚的平均厚度為6cm，請(qǐng)估算這架照相機(jī)的曝光時(shí)間？石子下落的徑跡高中物理必修第一冊(cè)課件學(xué)以致用2：測(cè)相機(jī)曝光時(shí)間03.

已知石子從距地面以上

2.5m的高度下落，每塊磚的平均厚度為6cm，請(qǐng)估算這架照相機(jī)的曝光時(shí)間？ht解法三（精確計(jì)算法）石子下落的徑跡高中物理必修第一冊(cè)課件問題與思考04.生活在現(xiàn)代化時(shí)代的我們有很多方法可以研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。伽利略除了應(yīng)用邏輯推理的方法證明了重物與輕物下落的同樣快之外，有沒有用實(shí)驗(yàn)的方法研究過自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律呢？伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究第五部分高中物理必修第一冊(cè)課件猜想與假說01.伽利略猜想自由落體運(yùn)動(dòng)是一種最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)，它的速度應(yīng)該是均勻變化的，有兩種可能性∶1.速度v與時(shí)間t成正比;2.速度v與位移x成正比。后來他發(fā)現(xiàn)，如果v與x成正比，將會(huì)推導(dǎo)出十分荒謬的結(jié)果。那只能想辦法證明v與t成正比的猜想是真實(shí)的。40伽利略時(shí)代無法測(cè)定瞬時(shí)速度，但他可以通過數(shù)學(xué)推理得出初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)有v∝t和x∝t2.因此，只要測(cè)出物體通過不同位移所用的時(shí)間，就可以檢驗(yàn)這個(gè)物體的速度是否隨時(shí)間均勻變化。數(shù)學(xué)推理02.但是，落體下落的很快，而當(dāng)時(shí)只能靠滴水計(jì)時(shí)，這樣的計(jì)時(shí)工具還是不能測(cè)量自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間的。高中物理必修第一冊(cè)課件為了克服自由落體運(yùn)動(dòng)中下落時(shí)間太短難以測(cè)量的困難，伽利略巧妙地采用了間接的驗(yàn)證方法,即先研究銅球在斜面上的運(yùn)動(dòng)("沖淡"重力)1.如圖所示，讓銅球沿阻力很小的斜面滾下。2.銅球通過的位移跟所用時(shí)間的平方之比是不變的，即

….，換用不同質(zhì)量的小球，結(jié)果都是相同的。斜面實(shí)驗(yàn)03.高中物理必修第一冊(cè)課件3.結(jié)論：銅球沿斜面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且只要斜面傾角一定，銅球的加速度都是相同的，跟銅球的質(zhì)量無關(guān)。4.不斷增大斜面的傾角，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，可知銅球的加速度隨斜面傾角的增大而增大。高中物理必修第一冊(cè)課件斜面實(shí)驗(yàn)03.5.合理外推：當(dāng)斜面傾角很大時(shí)、銅球的運(yùn)動(dòng)跟落體運(yùn)動(dòng)差不多，如果斜面傾角增大到90°，這時(shí)銅球的運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng)，銅球仍會(huì)保持勻加速直線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。伽利略的結(jié)論：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，而且所有物體下落時(shí)的加速度都是一樣的。對(duì)現(xiàn)象觀察研究→提出假說→邏輯推理→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→對(duì)假說進(jìn)行修正和推廣。高中物理必修第一冊(cè)課件伽利略的科學(xué)方法04.伽利略第一次把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理（包括數(shù)學(xué)演算）和諧地結(jié)合起來，從而發(fā)展了人類的科學(xué)思維方式和科學(xué)研究方法.44伽利略相信，自然界的規(guī)律是簡(jiǎn)潔明了的.他猜想落體的速度應(yīng)該是均勻變化的。為驗(yàn)證自己的猜想,他做了“斜面實(shí)驗(yàn)”，發(fā)現(xiàn)銅球在斜面上運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的平方成正比。改變銅球的質(zhì)量或增大斜面傾角,上述規(guī)律依然成立。于是,他外推到傾角為90°的情況,得出落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,如圖所示。結(jié)合以上信息，判斷下列說法正確的是（）【參考答案：A】A．由“斜面實(shí)驗(yàn)”的結(jié)論可知，銅球做落體運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間均勻增大B．由“斜面實(shí)驗(yàn)”的結(jié)論可知，銅球做落體運(yùn)動(dòng)的速度隨位移均勻增大C．伽利略通過“斜面實(shí)驗(yàn)”來研究落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律是為了便于測(cè)量速度D．伽利略通過“斜面實(shí)驗(yàn)”來研究落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律是為了便于測(cè)量加速度學(xué)以致用05.高中物理必修第一冊(cè)課件鞏固提升第六部分高中物理必修第一冊(cè)課件課堂小結(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)條件只受重力作用從靜止開始特征初速度為零豎直下落勻加速運(yùn)動(dòng)自由落體公式實(shí)質(zhì):初速度為零勻加速直線運(yùn)動(dòng)自由落體加速度大?。?.8m/s2方向：豎直向下一題多解00.高中物理必修第一冊(cè)課件【典例】一個(gè)物體從高度h處自由下落,測(cè)得物體落地前最后1秒內(nèi)下落了25米,求：物體下落的高度h.(g取10m/s2)解法一01.高中物理必修第一冊(cè)課件【典例】一個(gè)物體從高度h處自由下落,測(cè)得物體落地前最后1秒內(nèi)下落了25米,求：物體下落的高度h.(g取10m/s2)【解析】畫出運(yùn)動(dòng)示意圖，設(shè)落地總時(shí)間為t,則依題意，h25m1s（t-1）stsOAB由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律得O到Bh=1/2×gt2(1)O到Ah-25=1/2×g(t-1)2(2)解得

t=3s,h=45m高中物理必修第一冊(cè)課件解法二02.【解析】A→B由豎直下拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律hAB=vA×1+1/2×g×12=25m得vA=20m/sO到A由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律得h-25=vA2/2g=20m得h=45m【典例】一個(gè)物體從高度h處自由下落,測(cè)得物體落地前最后1秒內(nèi)下落了25米,求：物體下落的高度h.(g取10m/s2)h25m1s（t-1）stsOAB高中物理必修第一冊(cè)課件解法三03.【解析】O→A自由落體運(yùn)動(dòng)vA=g（t–1）O→B自由落體運(yùn)動(dòng)vB=gtA→B豎直下拋運(yùn)動(dòng)vB2-vA2=2g×25g2t2-g2

（t–1）2=2g×25解得t=3s,h=45mh25m1s（t-1）stsOAB【典例1】一個(gè)物體從高度h處自由下落,測(cè)得物體落地前最后1秒內(nèi)下落了25米,求：物體下落的高度h.(g取10m/s2)高中物理必修第一冊(cè)課件解法四04.【解析】

A→B平均速度為（vA+vB）/2=25mA→B豎直下拋運(yùn)動(dòng)vB-vA=g×1

得vB=30m/sO→B自由落體運(yùn)動(dòng)得

h=vB2/2g=45m【典例】一個(gè)物體從高度h處自由下落,測(cè)得物體落地前最后1秒內(nèi)下落了25米,求：物體下落的高度h.(g取10m/s2)h25m1s（t-1）stsOAB高中物理必修第一冊(cè)課件解法五05.【解析】自由落體運(yùn)動(dòng)第一秒下落的位移為hⅠ=1/2g×1=5m由自由落體運(yùn)動(dòng)的比例關(guān)系hⅠ﹕hⅡ﹕hⅢ﹕…=1﹕3﹕5﹕…=5﹕15﹕25﹕…得t=3s故h=5+15+25=45m【典例】一個(gè)物體從高度h處自由下落,測(cè)得物體落地前最后1秒內(nèi)下落了25米,求：物體下落的高度h.(g取10m/s2)h25m1s（t-1）stsOAB高中物理必修第一冊(cè)課件解法六06.【解析】由自由落體運(yùn)動(dòng)的速度圖線，0t/sv/ms-1t-1tdabc梯形面積等于最后1s內(nèi)的位移，ab=g(t-1)cd=gtbc=1s25=1/2×[gt+g(t-1)]×1解得t=3sh=1/2×gt2=45m【典例】一個(gè)物體從高度h處自由下落,測(cè)得物體落地前最后1秒內(nèi)下落了25米