自由落体运动物理教学课件

自由落体运动自由落体运动2. 匀变速直线运动的几个推论匀变速直线运动的几个推论(1) 中间时刻与中间时刻与 中间位置：中间位置：22022txvvv(2) 相邻相等的时间的位移差为恒量相邻相等的时间的位移差为恒量: x = aT 2(3) 初速度为初速度为 0 的匀加速直线运动的匀加速直线运动 第第 n 秒的位移比：秒的位移比：1 : 3 : 5 : 7 前前 n 秒的位移比：秒的位移比： 1 : 4 : 9 : 16复习复习1. 匀变速直线运动的基本公式：匀变速直线运动的基本公式：2012xv tat2202tvvax0tvvat022ttvvvv演示演示 1：让一个纸片与硬币同时、同一高度自由下落，看到哪：让一个纸片与硬币同时、同一高度自由下落，看到哪 个物体下落得快？个物体下落得快？现象：硬币落得快。现象：硬币落得快。 结论：结论：质量大的物体下落的快质量大的物体下落的快。 演示演示 2：让纸团（轻）与纸片（重）从同一高度同时释放：让纸团（轻）与纸片（重）从同一高度同时释放 ，看，看 哪个物体下落得快？哪个物体下落得快？现象：现象： 纸团下落得快。纸团下落得快。结论：结论：质量小的物体下落快质量小的物体下落快。物体下落的快慢跟重力大小无关！物体下落的快慢跟重力大小无关！物体下落快慢由哪些因素决定？物体下落快慢由哪些因素决定？如果没有空气阻力，一切物体下落的快慢是否相同？如果没有空气阻力，一切物体下落的快慢是否相同？牛顿管实验牛顿管实验: :实验现象：实验现象：在没有空气阻力的作用下在没有空气阻力的作用下, ,羽毛和铁片下落一羽毛和铁片下落一样快。样快。实验结论：物体如果只受重力作用实验结论：物体如果只受重力作用, , 由静止下落由静止下落 , ,运动快运动快 慢相同。慢相同。 美国宇航员大美国宇航员大卫卫斯哥特在月球斯哥特在月球上同时释放了上同时释放了一把一把锤子和一根羽毛，锤子和一根羽毛， 他发现两者同时落他发现两者同时落地。地。一一、自由落体运动自由落体运动1. 定义定义: 物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动，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。叫自由落体运动。(1) v0 = 0 ，是加速运动；，是加速运动；(2) 只受重力作用；只受重力作用；2. 特点特点:3. 如果空气阻力的作用比较小，可以忽略，物体的下落也如果空气阻力的作用比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似看作自由落体运动。可以近似看作自由落体运动。(3) 轨迹是直线。轨迹是直线。 自由落体运动是什么性质的运自由落体运动是什么性质的运动呢？动呢？用打点计时器来研究自由落体运动用打点计时器来研究自由落体运动 纸带纸带夹子夹子重物重物所以所以自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动。1.95.89.613.417.3BACDEFx2x1 = x3 x2 = x4 x3 = x5 x4 = aT 2 打点计打点计时器时器1物体做自由落体运动的条件物体做自由落体运动的条件 (1) 初速度为零；初速度为零； (2) 除重力之外不受其他力的作用。除重力之外不受其他力的作用。2自由落体运动是一种理想化的运动模型自由落体运动是一种理想化的运动模型 。在实际中，物。在实际中，物体下落时由于受空气阻力的作用，物体并不是做自由落体运体下落时由于受空气阻力的作用，物体并不是做自由落体运动，当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体的下落可动，当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体的下落可以当作自由落体运动来处理。以当作自由落体运动来处理。3. 自由落体运动的性质：初速度为零的匀变速直线运动。自由落体运动的性质：初速度为零的匀变速直线运动。小结例例1. 下列各种运动中，属于自由落体运动的是下列各种运动中，属于自由落体运动的是 ( ) A. 从竖直向上运行的气球上释放一个物体从竖直向上运行的气球上释放一个物体 B. 纸片由静止释放，在空气中下落纸片由静止释放，在空气中下落 C. 小铁球在水中由静止下落小铁球在水中由静止下落 D. 小铁球在空气中由静止下落小铁球在空气中由静止下落 E. 跳伞运动员在空中把伞打开后竖直向下的运动跳伞运动员在空中把伞打开后竖直向下的运动D二、自由落体加速度二、自由落体加速度1. 定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同相同 ，这个加速度叫做自由落体加速度。也叫重力加，这个加速度叫做自由落体加速度。也叫重力加速度速度 ，通常用，通常用 g 表示。表示。2. 方向：方向：竖直向下竖直向下3.大小：通过多种方法用实验测定，在地球上的不同大小：通过多种方法用实验测定，在地球上的不同地方地方 g 不同，但变化很小。在一般计算中不同，但变化很小。在一般计算中 g 取取 9.8 m/s2，近似取近似取 10 m/s2 。 地地 点点 纬纬 度度g (ms-2)特特 点点 赤道赤道 09.780 最小最小 广州广州23069.788 武汉武汉30339.794 上海上海31129.794 东京东京35439.798 和田和田 3707 9.797 北京北京39569.801 纽约纽约40409.803 莫斯科莫斯科55459.816 北极北极909.832 最大最大海拔海拔1367 m不同地区重力加速度不同地区重力加速度 g 值比较值比较 对比可知，重力加速度对比可知，重力加速度 g 随着纬度的增加而增随着纬度的增加而增大，随着高度的增加而减小。大，随着高度的增加而减小。 vt gt h = gt2/2 vt 2 = 2gh三、自由落体的运动规律三、自由落体的运动规律1. 速度与时间关系式速度与时间关系式 vt at2. 位移与时间关系式位移与时间关系式 x = at2/23. 推论推论 1：vt 2 = 2as推论推论 2：位移与平均速度关系式：位移与平均速度关系式tvht2推论推论 3：中间时刻速度：中间时刻速度 22ttvvv推论推论 4：hgT 24.连续相等时间内的位移之比连续相等时间内的位移之比 h1 : h2 : h3 : : hn 1 : 3 : 5 : : (2n1)比如测一口井的深度，测楼房的高度等等。比如测一口井的深度，测楼房的高度等等。212sat212hgt自由落体运动的应用1. 测高度测高度2. 测反应时间测反应时间212hgt2htg解析：由图所示，如果将这解析：由图所示，如果将这 5 滴水的运动等效为一滴水的运动等效为一滴水的自由落体，并且将这一滴水运动的全过程分滴水的自由落体，并且将这一滴水运动的全过程分成时间相等的成时间相等的 4 段，设时间间隔为段，设时间间隔为 T，则这一滴水，则这一滴水在在 0 时刻，时刻，T s 末、末、2 T s末、末、3 T s末、末、4 T s 末所处末所处的位置，分别对应图示第的位置，分别对应图示第 5 滴水、第滴水、第 4 滴水、第滴水、第 3 滴水、第滴水、第 2滴水、第滴水、第 1 滴水所处的位置，据此可作滴水所处的位置，据此可作出解答。出解答。例例2. 屋檐每隔一定时间滴下一滴水，当第屋檐每隔一定时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，滴正欲滴下时，第第 1 滴刚好落到地面，而第滴刚好落到地面，而第 3 滴与第滴与第 2 滴分别位于高滴分别位于高 1 m 的的窗子的上、下沿，如图所示，问：窗子的上、下沿，如图所示，问：(1) 此屋檐离地面多高？此屋檐离地面多高？(2) 滴水的时间间隔是多少？滴水的时间间隔是多少？解法一：用比例法求解。解法一：用比例法求解。(1)由于初速为零的匀加速直线运动从开始运动起，由于初速为零的匀加速直线运动从开始运动起，在连续相等的时间间隔内的位移比为在连续相等的时间间隔内的位移比为 1 : 3 : 5 : 7 : : (2n1)，据此令相邻两水滴之间的间距从上到，据此令相邻两水滴之间的间距从上到下依次是下依次是 x0 : 3x0 : 5x0 : 7x0。显然，窗高为。显然，窗高为 5x0，即，即 5x01 m，得，得 x00.2m。屋檐总高。屋檐总高 x x0 3x0 5x07x016x03.2m(2)由由xgt2/2知，滴水时间间隔为知，滴水时间间隔为 = 0.2 s。02xTg解法二：用平均速度求解。解法二：用平均速度求解。(1)设滴水间隔为设滴水间隔为 T，则雨滴经过窗子过程中的平，则雨滴经过窗子过程中的平均速度为均速度为 。由由 vtgt 知，雨滴下落知，雨滴下落 2.5T 时的速度为时的速度为 vt 2.5gT。由于由于 ，故有，故有1m/ T2.5gT，解得，解得 T 0.2 s(2 ) xg(4T)2/2 3.2 m1 mxvTTtvv1. 重量不同的物体，如果其做自由落体运动，其下落重量不同的物体，如果其做自由落体运动，其下落的快慢是相同的。的快慢是相同的。2. 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。3. 在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同。都相同。4. 自由落体运动的规律：自由落体运动的规律：tvgt212hgt22tvgh本节小结1. 在没有空气的环境下，一小石块与一片羽毛从同一在没有空气的环境下，一小石块与一片羽毛从同一高度同时自由落下，则以下说法正确的是高度同时自由落下，则以下说法正确的是( ) A. 石块和羽毛一定同时落地石块和羽毛一定同时落地 B. 羽毛下落的加速度比石块的加速度小羽毛下落的加速度比石块的加速度小 C. 石块比羽毛先落地石块比羽毛先落地 D. 羽毛落地的速度比石块落地的速度小羽毛落地的速度比石块落地的速度小A练习2. 下列说法不正确的是（下列说法不正确的是（ ） A. g 是标量，有大小无方向是标量，有大小无方向 B. 地面不同地方地面不同地方 g 不同，但相差不大不同，但相差不大 C. 在同一地点，一切物体的自由落体加速度一样在同一地点，一切物体的自由落体加速度一样 D. 在地面同一地方，高度越高，在地面同一地方，高度越高，g 越小越小A3. 从电视塔顶自由下落的物体，在到达地面前从电视塔顶自由下落的物体，在到达地面前 1 s内通过的路程是塔高的内通过的路程是塔高的 9/25 倍，求塔高。（倍，求塔高。（ g 取取10 m/s2）125 m4. 从离地从离地 500 m 的空中，自由落下一个小球，取的空中，自由落下一个小球，取 g 10 m/s2，求：，求：(1) 经过多少时间落到地面；经过多少时间落到地面；(2) 从开始落下的时刻起，在第从开始落下的时刻起，在第 1 s 内的位移、最后内的位移、最后 1 s 内的位移；内的位移；(3) 落下一半时间的位移。落下一半时间的位移。答案：（答案：（1）10 s （2）95 m （3）125 m