自由落體運動課件

1、5自由落體運動自由落體運動理解自由落體運動，知道它是初速為零理解自由落體運動，知道它是初速為零的勻加速直線運動的勻加速直線運動認識自由落體加速度，知道它的方向認識自由落體加速度，知道它的方向掌握自由落體運動的規(guī)律掌握自由落體運動的規(guī)律請一位同學(xué)與你合作，讓他用兩個手指捏住長尺上端，請一位同學(xué)與你合作，讓他用兩個手指捏住長尺上端，你的拇指與食指拳曲成環(huán)狀放在尺下端的零刻度周圍你的拇指與食指拳曲成環(huán)狀放在尺下端的零刻度周圍(手的手的任何部位都不要碰到尺，見下圖任何部位都不要碰到尺，見下圖)當他一松手、尺子開始當他一松手、尺子開始下落時，你立刻把尺握住記下握住尺的位置，讀出尺下下落時，你立刻把尺握住

2、記下握住尺的位置，讀出尺下落的高度，就能算出你的反應(yīng)時間，你想知道這樣做的原落的高度，就能算出你的反應(yīng)時間，你想知道這樣做的原理嗎？理嗎？1物體只在物體只在 作用下從作用下從下落的運動，叫下落的運動，叫做自由落體運動做自由落體運動2拿一個長約拿一個長約1.5m，一端封閉，另一端有開關(guān)的玻，一端封閉，另一端有開關(guān)的玻 璃筒璃筒(如圖如圖)，把形狀和質(zhì)量都不同的一些物體，把形狀和質(zhì)量都不同的一些物體，如金屬片、小羽毛、小軟木塞、小玻璃球如金屬片、小羽毛、小軟木塞、小玻璃球等，放到這個玻璃筒里如果玻璃筒里有等，放到這個玻璃筒里如果玻璃筒里有空氣，把玻璃筒倒立過來以后，這些物體空氣，把玻璃筒倒立過來以

3、后，這些物體下落的下落的當把筒中的空氣幾乎抽當把筒中的空氣幾乎抽盡，把玻璃筒倒立過來，這些物體下落的盡，把玻璃筒倒立過來，這些物體下落的重力重力靜止開始靜止開始快慢不同快慢不同快慢就相同了快慢就相同了3仔細研究過物體下落的運動以后指出：仔細研究過物體下落的運動以后指出：自由落體運動是自由落體運動是的勻加速直線運動的勻加速直線運動4在地球上同一地點，一切物體的重力加速度在地球上同一地點，一切物體的重力加速度g都都 在地球上不同的地方，在地球上不同的地方，g的大小是的大小是不同不同的，在赤的，在赤道道g ，在北京在北京g.一般的計算中，一般的計算中，通常取通常取g.伽利略伽利略初速度為零初速度為零

4、相同相同9.78m/s29.80m/s29.8m/s2(1)定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動，定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動叫做自由落體運動(2)實驗探究：實驗探究：用打點計時器可以研究自由落體運動的規(guī)律，實驗裝用打點計時器可以研究自由落體運動的規(guī)律，實驗裝置如下圖所示置如下圖所示注意：注意：為盡量減小空氣阻力的影響，重物應(yīng)選密度為盡量減小空氣阻力的影響，重物應(yīng)選密度大的，如鐵錘等大的，如鐵錘等打點計時器應(yīng)豎直固定好打點計時器應(yīng)豎直固定好重物應(yīng)靠近打點計時器釋放，且要先開打點計時器重物應(yīng)靠近打點計時器釋放，且要先開打點計時器電源再放手讓重物運動電源再

5、放手讓重物運動改變重物的重量，重復(fù)打出幾條紙帶改變重物的重量，重復(fù)打出幾條紙帶通過對紙帶的分析可發(fā)現(xiàn)，自由落體運動是初速度為通過對紙帶的分析可發(fā)現(xiàn)，自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動零的勻加速直線運動(3)自由落體運動的特點自由落體運動的特點初速度初速度v00.受力特點：只受重力作用，嚴格地講只有在真空中受力特點：只受重力作用，嚴格地講只有在真空中才能發(fā)生自由落體運動在有空氣的空間里，當空氣阻力才能發(fā)生自由落體運動在有空氣的空間里，當空氣阻力對運動的影響可以忽略不計時，物體自由下落的運動可以對運動的影響可以忽略不計時，物體自由下落的運動可以近似看作是自由落體運動近似看作是自由落體運動加速

6、度就是重力加速度加速度就是重力加速度g.1.定義：在同一地點，一切物體在自由落體運動中的定義：在同一地點，一切物體在自由落體運動中的加速度都相同，這個加速度叫做自由落體的加速度，也叫加速度都相同，這個加速度叫做自由落體的加速度，也叫重力加速度重力加速度2方向：自由落體加速度的方向總是豎直向下方向：自由落體加速度的方向總是豎直向下3大小：大小：g9.8m/s2注意：在同一地點重力加速度注意：在同一地點重力加速度g的大小是相同的，在的大小是相同的，在不同的地方，不同的地方，g的值略有不同的值略有不同(1)緯度越大的地方，緯度越大的地方，g越大越大(2)高度越高的地方，高度越高的地方，g越小越小但是

7、，在通常情況下，但是，在通常情況下，g的變化不大，一般取的變化不大，一般取g9.8m/s2，粗略計算時，取，粗略計算時，取g10m/s2.特別提醒：特別提醒：重力加速度的方向為豎直向下，而非垂直地面向下，重力加速度的方向為豎直向下，而非垂直地面向下，它的方向可以用重垂線來確定它的方向可以用重垂線來確定(湖南瀏陽一中湖南瀏陽一中0910學(xué)年高一上學(xué)期期中學(xué)年高一上學(xué)期期中)小明同學(xué)小明同學(xué)在某城市用小球做自由落體運動的實驗，它測得第在某城市用小球做自由落體運動的實驗，它測得第2s內(nèi)的內(nèi)的位移為位移為14.697m(取小球剛開始運動時為計時零點取小球剛開始運動時為計時零點)，則小明，則小明同學(xué)是在

8、下面哪個城市做的實驗同學(xué)是在下面哪個城市做的實驗()下表是某些城市與相應(yīng)的重力加速度對應(yīng)表下表是某些城市與相應(yīng)的重力加速度對應(yīng)表城市城市廣州廣州武漢武漢東京東京北京北京紐約紐約重力加速度重力加速度9.788 9.794 9.7989.801 9.803A.廣州廣州B東京東京C北京北京 D紐約紐約答案：答案：B(1)自由落體運動是勻變速直線運動在自由落體運動是勻變速直線運動在v00、ag時時的一個特例所以勻變速直線運動的基本公式以及推論都的一個特例所以勻變速直線運動的基本公式以及推論都適用于自由落體運動適用于自由落體運動(2)公式：公式：速度與時間關(guān)系式：速度與時間關(guān)系式：vgt.推論：推論：h

9、gT2.連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之比：連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之比：h1 h2 h3 hn1 3 5 (2n1)操作操作1：取一根長：取一根長2m左右的細線，左右的細線，56個鐵墊圈和一個鐵墊圈和一個金屬盤在線端系上一個墊圈，隔個金屬盤在線端系上一個墊圈，隔12cm再系一個，以后再系一個，以后墊圈之間的距離為墊圈之間的距離為36cm、60cm、84cm，即各墊圈之間的，即各墊圈之間的距離之比為距離之比為1 3 5 7 ，如右圖甲所示，如右圖甲所示操作操作2：仍?。喝匀?m長的線，長的線，5個鐵墊圈；線個鐵墊圈；線端系第一個墊圈，以后每隔端系第一個墊圈，以后每隔48cm系一個，系一個，如右圖乙所示如右圖

10、乙所示站在椅子上，向上提起線的上端，讓線自由垂下松站在椅子上，向上提起線的上端，讓線自由垂下松手后，注意聽各墊圈落到盤上的聲音間隔比較兩種方法手后，注意聽各墊圈落到盤上的聲音間隔比較兩種方法之間聲音間隔有什么不同之間聲音間隔有什么不同答案：答案：操作操作1中的聲音間隔不變，操作中的聲音間隔不變，操作2中的聲音間隔中的聲音間隔越來越小越來越小下列說法錯誤的是下列說法錯誤的是()A從靜止開始下落的物體一定做自由落體運動從靜止開始下落的物體一定做自由落體運動B若空氣阻力不能忽略，則一定是重的物體下落得若空氣阻力不能忽略，則一定是重的物體下落得快快C自由落體加速度的方向總是垂直向下自由落體加速度的方向

11、總是垂直向下D滿足速度跟時間成正比的下落運動一定是自由落滿足速度跟時間成正比的下落運動一定是自由落體運動體運動解析：解析：自由落體運動是指物體只在重力作用下從靜止自由落體運動是指物體只在重力作用下從靜止開始的下落運動而選項開始的下落運動而選項A中沒有說明是什么樣的物體，中沒有說明是什么樣的物體，因而不能確定所受空氣阻力能否忽略，故選項因而不能確定所受空氣阻力能否忽略，故選項A錯誤錯誤B選項所述與多數(shù)人的經(jīng)驗一致，似乎是正確的，為選項所述與多數(shù)人的經(jīng)驗一致，似乎是正確的，為什么說它錯了呢？我們設(shè)想有一大捆棉花和一個小鋼球，什么說它錯了呢？我們設(shè)想有一大捆棉花和一個小鋼球，這一大捆棉花的重量大于小

12、鋼球的重量，在高處將它們同這一大捆棉花的重量大于小鋼球的重量，在高處將它們同時釋放，誰下落得快呢？顯然是小鋼球下落得快，故選項時釋放，誰下落得快呢？顯然是小鋼球下落得快，故選項B錯誤錯誤自由落體加速度的方向是豎直向下的，故選項自由落體加速度的方向是豎直向下的，故選項C錯錯誤誤由公式由公式vtgt可知，自由落體運動的速度與時間成正可知，自由落體運動的速度與時間成正比，比例常數(shù)為重力加速度比，比例常數(shù)為重力加速度g；但初速度為零的勻加速直線；但初速度為零的勻加速直線運動的速度都與時間成正比，顯然不能說它一定是自由落運動的速度都與時間成正比，顯然不能說它一定是自由落體運動，故選項體運動，故選項D錯誤

13、錯誤答案：答案：ABCD點評：點評：要準確把握自由落體運動的概念、條件和性要準確把握自由落體運動的概念、條件和性質(zhì)質(zhì)關(guān)于自由落體運動，下列說法正確的是關(guān)于自由落體運動，下列說法正確的是()A物體從靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動物體從靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動B如果空氣阻力比重力小很多，空氣阻力可以忽略如果空氣阻力比重力小很多，空氣阻力可以忽略不計，這時由靜止開始的運動稱為自由落體運動不計，這時由靜止開始的運動稱為自由落體運動C跳傘運動員從飛機中由靜止開始下落，打開傘以跳傘運動員從飛機中由靜止開始下落，打開傘以前的運動可視為自由落體運動，打開傘以后的運動，不是前的運動可視為自由落

14、體運動，打開傘以后的運動，不是自由落體運動自由落體運動D一雨滴從屋頂落下，途中經(jīng)過一窗子時，經(jīng)過窗一雨滴從屋頂落下，途中經(jīng)過一窗子時，經(jīng)過窗子的這一段運動為自由落體運動子的這一段運動為自由落體運動答案：答案：C解析：解析：自由落體運動是初速度為零，只受重力作用的自由落體運動是初速度為零，只受重力作用的運動，必須同時具備這兩個條件運動，必須同時具備這兩個條件A、B中沒有敘述物體只中沒有敘述物體只受重力作用，所以錯誤受重力作用，所以錯誤C中符合這兩個條件正確中符合這兩個條件正確D中中經(jīng)過窗子的一段運動的初速不為零因而錯誤經(jīng)過窗子的一段運動的初速不為零因而錯誤.(2006重慶理綜重慶理綜)某同學(xué)用如

15、下圖甲所示裝置測量重力某同學(xué)用如下圖甲所示裝置測量重力加速度加速度g，所用交流電頻率為，所用交流電頻率為50Hz.在所選紙帶上取某點為在所選紙帶上取某點為0號計數(shù)點，然后每號計數(shù)點，然后每3個點取一個計數(shù)點，所有測量數(shù)據(jù)及其個點取一個計數(shù)點，所有測量數(shù)據(jù)及其標記符號如下圖乙所示標記符號如下圖乙所示從數(shù)據(jù)處理方法看，在從數(shù)據(jù)處理方法看，在s1、s2、s3、s4、s5、s6中，對實中，對實驗結(jié)果起作用的，方法一中有驗結(jié)果起作用的，方法一中有_；方法二中有；方法二中有_因此，選擇因此，選擇_(“方法一方法一”或或“方法二方法二”)更合理，這樣可以減小實驗的更合理，這樣可以減小實驗的_(填填“系統(tǒng)系統(tǒng)

16、”或或“偶偶然然”)誤差本實驗誤差的主要來源有誤差本實驗誤差的主要來源有_(試舉出兩試舉出兩條條)，并計算物體經(jīng)過第，并計算物體經(jīng)過第4點的瞬時速度點的瞬時速度v4_m/s；重力加速度重力加速度g_m/s2.解析：解析：方法一中方法一中g(shù)1、g2、g3、g4、g5相加后，相加后，s2、s3、s4、s5相互抵消，只有相互抵消，只有s1、s6(或或37.5、193.5)起作用方法二中起作用方法二中數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)s1、s2、s3、s4、s5、s6(或或37.5、69.0、100.5、131.5、163.0、193.5)都用上了，所以選擇方法二更合理這是由都用上了，所以選擇方法二更合理這是由于計算方法不當所

17、帶來的誤差，是偶然誤差于計算方法不當所帶來的誤差，是偶然誤差本實驗中誤差的來源很多，主要有：阻力本實驗中誤差的來源很多，主要有：阻力(空氣阻力、空氣阻力、振針的阻力、限位孔的阻力、復(fù)寫紙的阻力等振針的阻力、限位孔的阻力、復(fù)寫紙的阻力等)、交流電頻、交流電頻率波動、長度測量、數(shù)據(jù)處理方法等率波動、長度測量、數(shù)據(jù)處理方法等第第4點的瞬時速度等于第點的瞬時速度等于第3、5點之間的平均速度，可點之間的平均速度，可以求得以求得v42.45m/s；由方法二求出；由方法二求出g8.673m/s2.點評：點評：本題不僅考查學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)處理，根據(jù)實驗本題不僅考查學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)處理，根據(jù)實驗結(jié)果分析實驗誤差產(chǎn)生

18、的原因，并對結(jié)果進行論證，還考結(jié)果分析實驗誤差產(chǎn)生的原因，并對結(jié)果進行論證，還考查學(xué)生對實驗方案進行評估的能力查學(xué)生對實驗方案進行評估的能力 一位同學(xué)進行一位同學(xué)進行“用打點計時器測量自由落體加速用打點計時器測量自由落體加速度度”的實驗的實驗(1)現(xiàn)有下列器材可供選擇：鐵架臺、電火花計時器及現(xiàn)有下列器材可供選擇：鐵架臺、電火花計時器及碳粉紙、電磁打點計時器及復(fù)寫紙、紙帶若干、碳粉紙、電磁打點計時器及復(fù)寫紙、紙帶若干、220V交流交流電源、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、電鍵其中不電源、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、電鍵其中不必要的器材是：必要的器材是：_；缺少的器材是缺少的器材是_(2)這位

19、同學(xué)從打出的幾條紙帶中，挑出較為理想的一這位同學(xué)從打出的幾條紙帶中，挑出較為理想的一條紙帶把開始打的第一個點標為條紙帶把開始打的第一個點標為A，隨后連續(xù)的幾個點，隨后連續(xù)的幾個點依次標記為點依次標記為點B、C、D、E和和F，測量出各點間的距離，如，測量出各點間的距離，如下圖所示請你在這位同學(xué)工作的基礎(chǔ)上，思考求紙帶加下圖所示請你在這位同學(xué)工作的基礎(chǔ)上，思考求紙帶加速度的方法，寫出你所依據(jù)的公式：速度的方法，寫出你所依據(jù)的公式：_.(3)由該紙帶求出的自由落體加速度為由該紙帶求出的自由落體加速度為_m/s2；比標準值比標準值_(填填“偏大偏大”或或“偏小偏小”)(4)該實驗誤差的主要來源是該實驗

20、誤差的主要來源是_；可用；可用_的方法減小該誤差的方法減小該誤差 答案：答案：(1)其中不必要的器材是：電火花計時器及碳粉其中不必要的器材是：電火花計時器及碳粉紙、紙、220V交流電源、低壓直流電源、天平、秒表；缺少的交流電源、低壓直流電源、天平、秒表；缺少的器材是：低壓交流電源、刻度尺、重錘器材是：低壓交流電源、刻度尺、重錘(3)9.63m/s2；偏??；偏小(4)空氣的阻力和紙帶的摩擦；增大重錘重力空氣的阻力和紙帶的摩擦；增大重錘重力屋檐每隔一定時間滴下一滴水，當?shù)谖蓍苊扛粢欢〞r間滴下一滴水，當?shù)?滴正欲滴下時，滴正欲滴下時，第第1滴剛好落到地面，而第滴剛好落到地面，而第3滴與第滴與第2滴分

21、別位于高滴分別位于高1m的窗的窗子的上、下沿，如圖所示，問：子的上、下沿，如圖所示，問：(1)此屋檐離地面多高？此屋檐離地面多高？(2)滴水的時間間隔是多少？滴水的時間間隔是多少？解析：解析：由圖所示，如果將這由圖所示，如果將這5滴水的運動等效為一滴滴水的運動等效為一滴水的自由落體，并且將這一滴水運動的全過程分成時間相水的自由落體，并且將這一滴水運動的全過程分成時間相等的等的4段，設(shè)時間間隔為段，設(shè)時間間隔為T，則這一滴水在，則這一滴水在0時刻，時刻，Ts末、末、2Ts末、末、3Ts末、末、4Ts末所處的位置，分別對應(yīng)圖示第末所處的位置，分別對應(yīng)圖示第5滴水、滴水、第第4滴水、第滴水、第3滴水

22、、第滴水、第2滴水、第滴水、第1滴水所處的位置，據(jù)此滴水所處的位置，據(jù)此可作出解答可作出解答解法解法：利用基本規(guī)律求解利用基本規(guī)律求解(1)設(shè)屋檐離地面高為設(shè)屋檐離地面高為x，滴水間隔為，滴水間隔為T.解法解法：用比例法求解用比例法求解(1)由于初速為零的勻加速直線運動從開始運動起，在由于初速為零的勻加速直線運動從開始運動起，在連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移比為連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移比為1357(2n1)，據(jù)此令相鄰兩水滴之間的間距從上到下依次是，據(jù)此令相鄰兩水滴之間的間距從上到下依次是x03x05x07x0.顯然，窗高為顯然，窗高為5x0，即，即5x01m，得，得x00.2m屋檐總高屋檐總高

23、xx03x05x07x016x03.2m解法解法：用平均速度求解用平均速度求解答案：答案：(1)3.2m，(2)0.2s點評：點評：對于初速為零的勻加速直線運動的規(guī)律和有關(guān)對于初速為零的勻加速直線運動的規(guī)律和有關(guān)推論，同樣適用于自由落體運動推論，同樣適用于自由落體運動 (云南昆明一中云南昆明一中0910學(xué)年高一上學(xué)期期中學(xué)年高一上學(xué)期期中)2007年年10月月24日我國成功發(fā)射了日我國成功發(fā)射了“嫦娥一號嫦娥一號”繞月衛(wèi)星，我國計繞月衛(wèi)星，我國計劃劃2020年實現(xiàn)載人登月，若你通過努力學(xué)習、刻苦訓(xùn)練有年實現(xiàn)載人登月，若你通過努力學(xué)習、刻苦訓(xùn)練有幸成為中國登月第一人，而你為了測定月球表面附近的重

24、幸成為中國登月第一人，而你為了測定月球表面附近的重力加速度進行了如下實驗：力加速度進行了如下實驗：在月球表面上空讓一個小球由靜止開始自由下落，測在月球表面上空讓一個小球由靜止開始自由下落，測出下落高度出下落高度h20m時，下落的時間正好為時，下落的時間正好為t5s，則：，則：(1)月球表面的重力加速度月球表面的重力加速度g月月為多大？為多大？(2)小球下落小球下落2.5秒時的瞬時速度為多大？秒時的瞬時速度為多大？答案：答案：(1)1.6m/s2(2)4m/s 有一種有一種“傻瓜傻瓜”照相機，其光圈照相機，其光圈(進光孔徑進光孔徑)隨被拍攝隨被拍攝的亮度自動調(diào)節(jié)，而快門的亮度自動調(diào)節(jié)，而快門(曝光時間曝光時間)是固定不變的為估是固定不變的為估測該照相機的曝光時間，實驗者從某磚墻前的高處使一個測該照相機的曝光時間，實驗者從某磚墻前的高處使一個石子自由落下，拍攝石子在空中的照片如下圖所示由于石子自由落下，拍攝石子在空中的照片如下圖所示由于石子的運動，它在照片上留下了一條模糊的徑跡