自由落體運(yùn)動課件

5．自由落體運(yùn)動※理解自由落體運(yùn)動，知道它是初速為零的勻加速直線運(yùn)動※認(rèn)識自由落體加速度，知道它的方向※※掌握自由落體運(yùn)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，你的拇指與食指拳曲成環(huán)狀放在尺下端的零刻度周圍(手的任何部位都不要碰到尺，見下圖)．當(dāng)他一松手、尺子開始下落時，你立刻把尺握?。浵挛兆〕叩奈恢茫x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理嗎？1．物體只在

作用下從

下落的運(yùn)動，叫做自由落體運(yùn)動．2．拿一個長約1.5m，一端封閉，另一端有開關(guān)的玻璃筒(如圖)，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，這些物體下落的 ．當(dāng)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 ．重力靜止開始快慢不同快慢就相同了3．

仔細(xì)研究過物體下落的運(yùn)動以后指出：自由落體運(yùn)動是

的勻加速直線運(yùn)動．4．在地球上同一地點(diǎn)，一切物體的重力加速度g都．在地球上不同的地方，g的大小是不同的，在赤道g＝ ，在北京g＝

.一般的計算中，通常取g＝

.伽利略初速度為零相同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(yùn)動，叫做自由落體運(yùn)動．(2)實驗探究：用打點(diǎn)計時器可以研究自由落體運(yùn)動的規(guī)律，實驗裝置如下圖所示．注意：①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．②打點(diǎn)計時器應(yīng)豎直固定好．③重物應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器釋放，且要先開打點(diǎn)計時器電源再放手讓重物運(yùn)動．④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(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動．(3)自由落體運(yùn)動的特點(diǎn)．①初速度v0＝0.②受力特點(diǎn)：只受重力作用，嚴(yán)格地講只有在真空中才能發(fā)生自由落體運(yùn)動．在有空氣的空間里，當(dāng)空氣阻力對運(yùn)動的影響可以忽略不計時，物體自由下落的運(yùn)動可以近似看作是自由落體運(yùn)動．③加速度就是重力加速度g.1.定義：在同一地點(diǎn)，一切物體在自由落體運(yùn)動中的加速度都相同，這個加速度叫做自由落體的加速度，也叫重力加速度．2．方向：自由落體加速度的方向總是豎直向下．3．大?。篻＝9.8m/s2注意：在同一地點(diǎn)重力加速度g的大小是相同的，在不同的地方，g的值略有不同．(1)緯度越大的地方，g越大．(2)高度越高的地方，g越?。?，在通常情況下，g的變化不大，一般取g＝9.8m/s2，粗略計算時，取g＝10m/s2.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，它的方向可以用重垂線來確定．(湖南瀏陽一中09－10學(xué)年高一上學(xué)期期中)小明同學(xué)在某城市用小球做自由落體運(yùn)動的實驗，它測得第2s內(nèi)的位移為14.697m(取小球剛開始運(yùn)動時為計時零點(diǎn))，則小明同學(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)表城市廣州武漢東京北京紐約重力加速度9.7889.7949.7989.8019.803A.廣州 B．東京C．北京 D．紐約答案：B(1)自由落體運(yùn)動是勻變速直線運(yùn)動在v0＝0、a＝g時的一個特例．所以勻變速直線運(yùn)動的基本公式以及推論都適用于自由落體運(yùn)動．(2)公式：①速度與時間關(guān)系式：v＝gt.⑤推論：Δh＝gT2.⑥連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之比：h1∶h2∶h3∶…∶hn＝1∶3∶5∶…∶(2n－1)．操作1：取一根長2m左右的細(xì)線，5～6個鐵墊圈和一個金屬盤．在線端系上一個墊圈，隔12cm再系一個，以后墊圈之間的距離為36cm、60cm、84cm，即各墊圈之間的距離之比為1∶3∶5∶7∶…，如右圖甲所示．操作2：仍取2m長的線，5個鐵墊圈；線端系第一個墊圈，以后每隔48cm系一個，如右圖乙所示．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．比較兩種方法之間聲音間隔有什么不同．答案：操作1中的聲音間隔不變，操作2中的聲音間隔越來越?。铝姓f法錯誤的是 ()A．從靜止開始下落的物體一定做自由落體運(yùn)動B．若空氣阻力不能忽略，則一定是重的物體下落得快C．自由落體加速度的方向總是垂直向下D．滿足速度跟時間成正比的下落運(yùn)動一定是自由落體運(yùn)動解析：自由落體運(yùn)動是指物體只在重力作用下從靜止開始的下落運(yùn)動．而選項A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A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B錯誤．自由落體加速度的方向是豎直向下的，故選項C錯誤．由公式vt＝gt可知，自由落體運(yùn)動的速度與時間成正比，比例常數(shù)為重力加速度g；但初速度為零的勻加速直線運(yùn)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(yùn)動，故選項D錯誤．答案：ABCD點(diǎn)評：要準(zhǔn)確把握自由落體運(yùn)動的概念、條件和性質(zhì)．關(guān)于自由落體運(yùn)動，下列說法正確的是()A．物體從靜止開始下落的運(yùn)動，叫做自由落體運(yùn)動B．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(yùn)動稱為自由落體運(yùn)動C．跳傘運(yùn)動員從飛機(jī)中由靜止開始下落，打開傘以前的運(yùn)動可視為自由落體運(yùn)動，打開傘以后的運(yùn)動，不是自由落體運(yùn)動D．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(yùn)動為自由落體運(yùn)動答案：C解析：自由落體運(yùn)動是初速度為零，只受重力作用的運(yùn)動，必須同時具備這兩個條件．A、B中沒有敘述物體只受重力作用，所以錯誤．C中符合這兩個條件．正確．D中經(jīng)過窗子的一段運(yùn)動的初速不為零．因而錯誤.(2006·重慶理綜)某同學(xué)用如下圖甲所示裝置測量重力加速度g，所用交流電頻率為50Hz.在所選紙帶上取某點(diǎn)為0號計數(shù)點(diǎn)，然后每3個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，所有測量數(shù)據(jù)及其標(biāo)記符號如下圖乙所示．從數(shù)據(jù)處理方法看，在s1、s2、s3、s4、s5、s6中，對實驗結(jié)果起作用的，方法一中有________；方法二中有________．因此，選擇________(“方法一”或“方法二”)更合理，這樣可以減小實驗的________(填“系統(tǒng)”或“偶然”)誤差．本實驗誤差的主要來源有________(試舉出兩條)，并計算物體經(jīng)過第4點(diǎn)的瞬時速度v4＝__________m/s；重力加速度g＝________m/s2.解析：方法一中g(shù)1、g2、g3、g4、g5相加后，s2、s3、s4、s5相互抵消，只有s1、s6(或37.5、193.5)起作用．方法二中數(shù)據(jù)s1、s2、s3、s4、s5、s6(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．這是由于計算方法不當(dāng)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(空氣阻力、振針的阻力、限位孔的阻力、復(fù)寫紙的阻力等)、交流電頻率波動、長度測量、數(shù)據(jù)處理方法等．第4點(diǎn)的瞬時速度等于第3、5點(diǎn)之間的平均速度，可以求得v4＝2.45m/s；由方法二求出g＝8.673m/s2.點(diǎn)評：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)生的原因，并對結(jié)果進(jìn)行論證，還考查學(xué)生對實驗方案進(jìn)行評估的能力．一位同學(xué)進(jìn)行“用打點(diǎn)計時器測量自由落體加速度”的實驗．(1)現(xiàn)有下列器材可供選擇：鐵架臺、電火花計時器及碳粉紙、電磁打點(diǎn)計時器及復(fù)寫紙、紙帶若干、220V交流電源、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、電鍵．其中不必要的器材是：________________________________________________________________________；缺少的器材是________________________________________________________________________．(2)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(diǎn)標(biāo)為A，隨后連續(xù)的幾個點(diǎn)依次標(biāo)記為點(diǎn)B、C、D、E和F，測量出各點(diǎn)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________m/s2；比標(biāo)準(zhǔn)值________(填“偏大”或“偏小”)．(4)該實驗誤差的主要來源是________；可用________的方法減小該誤差．

答案：(1)其中不必要的器材是：電火花計時器及碳粉紙、220V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．(3)9.63m/s2；偏小(4)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(dāng)?shù)?滴正欲滴下時，第1滴剛好落到地面，而第3滴與第2滴分別位于高1m的窗子的上、下沿，如圖所示，問：(1)此屋檐離地面多高？(2)滴水的時間間隔是多少？解析：由圖所示，如果將這5滴水的運(yùn)動等效為一滴水的自由落體，并且將這一滴水運(yùn)動的全過程分成時間相等的4段，設(shè)時間間隔為T，則這一滴水在0時刻，Ts末、2Ts末、3Ts末、4Ts末所處的位置，分別對應(yīng)圖示第5滴水、第4滴水、第3滴水、第2滴水、第1滴水所處的位置，據(jù)此可作出解答．解法Ⅰ：利用基本規(guī)律求