2.4 自由落体运动 课件PPT-高中物理人教版必修第一册

5自由落体运动 1.认识自由落体运动,知道影响物体下落快慢的因素,理解自由落体运动是在理想条件下的运动,知道它是初速度为零的匀加速直线运动。2.知道自由落体的加速度,知道它的方向,知道在地球上的不同地方重力加速度的大小不同。3.掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动的规律,并能够运用自由落体规律解决实际问题。 一二三 一二三课题研究小组进行自由落体运动实验时,用频闪连续拍照的方法获得的照片如图所示,回答下列几个问题:质量相等的纸片和纸团(1)从图中观察到的现象是怎样的?(2)请对你所观察到的现象进行解释。 一二三提示:(1)质量相等的纸片和纸团同时释放,纸片比纸团下落得慢。(2)如图,质量相等的纸片和纸团,它们的重力相等。由于空气的阻力对纸片的影响较大,不能忽略,所以纸片下落加速度较小。如果把纸片揉成纸团,空气阻力对纸团的影响较小,纸团下落的加速度较大,所以质量相等的纸片和纸团同时放手后,纸片比纸团下落得慢。 一二三二、自由落体加速度 一二三三、自由落体运动的规律1.自由落体运动的性质:自由落体运动是初速度为0、加速度等于g的匀加速直线运动,匀变速直线运动的所有规律、公式均适用于自由落体运动。2.自由落体运动的公式:(1)速度公式:v=gt;(3)位移与速度关系式:v2=2gh。 一二三设计一个实验,不用卷尺,你能估测出一幢10层楼的高度吗?提示:从楼顶释放一个重物,记下重物下落的时间,根据自由落体运动的位移公式即可求得楼的高度。(切记注意安全) 一二一、对自由落体运动的理解1.自由落体运动是一种理想化模型,具备两个特征:(1)初速度为零;(2)只受重力作用。而在实际运动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动,只有当空气阻力远小于重力时,物体的下落才可看作自由落体运动,如石块在空气中自由下落。而羽毛在空气中自由下落就不能看作自由落体运动。2.自由落体运动是初速度v0=0、加速度a=g的匀加速直线运动,它只是匀变速直线运动的特例,并不是一种新的运动。初速度为零的匀加速直线运动的所有规律对自由落体运动都适用。 一二4.因为自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,所以其v-t图象是一条过原点的直线,该直线的斜率k=g。温馨提示(1)自由落体运动中间的一段不能看作自由落体运动。(2)物体在其他星球上也可以做自由落体运动,只是下落的加速度一般不同。 一二二、如何理解自由落体运动的加速度1.在同一地点,一切物体自由下落的加速度都相同,即物体自由下落时速度变化的快慢都一样。我们平时看到轻重不同、密度不同的物体下落时的快慢不同,加速度也不同,那是因为它们受到的阻力不同的缘故。如果空气阻力的影响比较明显,与重力相比不能忽略的话,这个物体的运动就不能看作自由落体运动。2.自由落体加速度,也叫重力加速度,其方向总是竖直向下的,其大小与物体在地球上的位置有关,赤道上重力加速度最小,两极的最大;与离地的高度也有关,高度越大,重力加速度越小。通常情况下不考虑高度和纬度的影响,在一般计算中,g取9.8m/s2或g取10m/s2。 类型一类型二类型三类型四【例题1】(多选)关于自由落体运动,下列说法正确的是()A.物体竖直向下的运动一定是自由落体运动B.自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动C.物体只在重力作用下从静止开始的运动叫自由落体运动D.当空气阻力的作用比较小、可以忽略不计时,物体从静止开始自由下落的运动可视为自由落体运动点拨:自由落体运动的物体不仅只受重力,还必须满足v0=0的条件。 类型一类型二类型三类型四解析:物体向下的运动可以加速、减速,也可以是匀速,所以选项A错误;自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始的运动,故选项C正确;它是一种初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动,故选项B正确;如果空气阻力的作用比较小,可以忽略不计,物体从静止开始自由下落的运动也可以看作自由落体运动,选项D正确。答案:BCD题后反思充分理解自由落体运动的定义、特征和性质,重力加速度的特点,排除日常生活经验的干扰,紧紧抓住概念的本质,是解决此类问题的关键。 类型一类型二类型三类型四【例题2】从离地面80m的空中自由落下的一个小球,g取10m/s2,求:(1)经过多长时间小球落到地面上;(2)自开始下落计时,在最后1s内的位移;(3)下落一半高度时的速度。点拨:小球释放后做自由落体运动,根据自由落体运动的规律,选择合适的公式进行计算。 类型一类型二类型三类型四答案:(1)4s(2)35m(3)28.28m/s题后反思应用自由落体运动的规律时,应先确定研究对象,选定研究过程,明确物体的运动情况,结合自由落体运动规律进行求解。 类型一类型二类型三类型四【例题3】(1)如今,我们可以采取多种方法对落体运动进行研究,也可以利用多种手段对落体运动的加速度,即重力加速度进行测量,如DIS实验法、频闪照相法、滴水法、单摆法等。滴水法测重力加速度的过程是这样的,让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里,调整水龙头,让前一滴水滴到盘子而听到声音时后一滴恰好离开水龙头。测出听到n次水击盘声的总时间为t,用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差h,即可算出重力加速度,其计算公式为。了解了这个方法,你可以尝试在课余时间完成对本地重力加速度的测量。 类型一类型二类型三类型四(2)设人耳能区别两个声音的时间间隔为0.1s,声速为340m/s,则()A.水龙头距人耳的距离至少为34mB.水龙头距盘子的距离至少为34mC.水龙头距人耳的距离至少为0.05mD.水龙头距盘子的距离至少为0.05m点拨:从自由落体运动的位移公式出发进行分析。 类型一类型二类型三类型四 类型一类型二类型三类型四【例题4】跳伞运动员做低空跳伞表演,他离开飞机后先做自由落体运动,当距离地面125m时打开降落伞,伞张开后运动员就以14.3m/s2的加速度做匀减速运动,到达地面时速度为5m/s,问:(1)运动员离开飞机时距地面的高度为多少?(2)离开飞机后,运动员经过多长时间才能到达地面?(g取10m/s2)点拨:运动员离开飞机后先做自由落体运动,后做匀减速运动,自由落体运动的末速度等于匀减速运动的初速度。 类型一类型二类型三类型四答案:(1)305m(2)9.85s题后反思对于此类问题,应先分析清楚物体的整个运动过程,然后选择合适的公式列方程求解。