(共17张PPT)
第4节 自由落体运动
第2章
课堂导入
白雨跳珠乱入船
亚里士多德
（Aristotle,前384—前322）
物体下落的快慢与重量有关，重的物体下落快！
伽利略
=4
=8
4< <8
>8
重的物体和轻的物体下落的一样快！
演示实验
在教室内拿两张同样大小的纸，将其中一张揉成一个团。让纸团和另一张纸在同样的高度落下，看看哪一个下落得快？
演示实验
结论
演示实验1
演示实验2
演示实验3
牛顿管实验
影响落体运动快慢的因素是_____的作用，在没有空气阻力时，只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢_______。
自由落体运动
1、定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。
2、条件：
（1）静止即v0=0
（2）只受重力
若受到空气阻力，当f空 G的情况，当作自由落体运动。所以自由落体运动是一种理想模型。
实验探究
提出问题：
做出猜想：
自由落体运动是什么性质的运动？
自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动？
用打点计时器研究自由落体运动的规律
器材：打点计时器、纸带、 重物
注意事项：
1、用手拉直纸带
2、静止释放重物
3、先接通电源，后松手。最后关闭电源
打点计时器
纸带
重物
x1=0.80cm
x2=1.07cm x3=1.34cm
△x =x2-x1=
1.07cm-0.80cm
x3-x2
=1.34cm-1.07cm
=0.27cm
在匀变速直线运动中，各个连续相等的时间里的位移之差是个恒量。
结论：
1、自由落体运动是初速度为 0 的匀加速直线运动。
2、加速度相同。
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相同，叫做自由落体加速度，也叫重力加速度。
2. 方向：竖直向下。
3. 大小：g = 9.8m/s2 ，粗略计算可以取 g =10m/s2
4.在地球上的不同地方 g 值不同。
自由落体加速度
运动规律
→ v ＝ g t
→ h = g t2/2
→ v2 = 2 g h
自由落体的运动规律
1. 速度与时间关系式 v ＝ a t
2. 位移与时间关系式 x = a t2 / 2
3. 位移与速度关系式 v2 = 2 a x
4. 初速度为0的匀加速运动所有特殊规律对自由落体运动均适用。
知识应用
测反应时间
人从发现情况到做
出反应所需的时间叫反应时间
课堂练习
1.(自由落体运动理解)关于自由落体运动,下列说法正确的是( )
A.质量大的物体做自由落体运动时的加速度大
B.从水平飞行着的飞机上释放的物体将做自由落体运动
C.雨滴下落的过程是自由落体运动
D.从水龙头上滴落的水滴的下落过程,可近似看作自由落体运动
课堂练习
2.(自由落体运动的图像)一个做自由落体运动的物体,下落速度v随时间t变化的图像如图所示,其中正确的是( )教学基本信息
课的名称 自由落体运动 所属单元 匀变速直线运动的研究
课的类型 新授课 □练习课 □复习课 □检查课 实验课 □综合课其他： 授课时数 选修一第二单元第四课时
授课班级 高一 班 选用教材 人教版高中物理
教材分析 《自由落体运动 》是人教版高中物理必修第一册第二章第4节。本节课内容在本章教材的最后一节，是学生学习了前面的运动学的一些基础知识及匀变速直线运动后学习的一种特殊的匀变速运动，它是对前面所学内容的复习和巩固，同时通过本节内容的知识探究，也为以后学习较复杂的运动打下良好的基础。在教材中具有重要的地位和作用。
学情分析 在本节课之前，学生已经学习了匀变速直线运动，具备了处理简单直线运动问题的能力，但之前大都是水平方向的这次是竖直方向的。 对学生来说，自由落体规律与实际生活认知不符合，对于探究规律改变原有认知有一定的难处。需要教师做好情境创设，引导学生从实际出发建构物理模型。
教学目标 物理观念： 1.认识自由落体运动的特点和规律。以及其运动的规律解决实际问题。 2.知道自由落体也是一种理想模型。 科学思维： 1.能根据观察到的现象进行合理假设与猜想 2.会利用实验数据分析并归纳总结出物理规律的方法。 科学探究： 1.通过观察实验，概括出自由落体运动的特点。 2.通过实验探究自由落体运动的规律。 科学态度与责任： 1.通过研究自由落体运动，培养学生形成严谨的科学态度并感受成功的喜悦,激发科学探究的兴趣。 2.培养学生敢于思考、勇于创新的科学精神。
重难点 重点： 1.自由落体运动的概念和对其运动规律的实验探究 。 2.掌握自由落体运动的规律，并能运用其解决实际问题。 难点： 1.理解并运用自由落体条件及规律解决实际问题。 2.采用探究式实验研究自由落体运动的规律。
教法与 学法 讲授法、演示法、练习法、探究学习法、合作学习法
教 学 过 程 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课： 在日常生活中，我们会看到这种现象：把小石头和树叶举到相同高度，石头的重量比树叶重，同时由静止开始释放。观察哪个先落地？ 类似的现象在生活中还有很多，早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德通过观察大量物体下落的现象，归纳出：物体越重，下落得越快。在我们今天看来，他这个说法是否正确呢？ 【教师提出问题】是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢？ 讲授新课： （1）自由落体运动 【教师引导】我们可以通过实验研究这个问题，桌上有两张纸片（同种材料，质量不同）观察掉落在桌面的情况： 两张纸平摊，同一高度，同时静止释放。 把质量小的纸捏成纸团，同一高度，同时静止释放。 可见，重的物体不一定下落得快，轻的物体下落不一定慢。那么是什么原因造成的呢？ 【教师回答】正是由于有空气阻力的影响，物体下落得才有快有慢。同学们想想看，如果没有空气阻力的影响，也就是在一个没有空气的空间里，物体只受重力，从静止开始下落的情况是什么样子呢？ 【教师演示】（演示牛顿管）看，这是一根玻璃管，管中的空气已经用抽气机抽掉了，里边有一个金属片和羽毛，观察牛顿管里的羽毛和金属片下落的快慢。 【教师引导】如果牛顿管里有空气，金属片和羽毛下落的快慢不同；把牛顿管里的空气抽出一些，金属片和羽毛下落的快慢就变得接近；当把牛顿管里的空气几乎全部抽出时，金属片和羽毛下落的快慢就相同了。 实验结论：在没有空气的空间里，物体下落的快慢相同 【教师提问】那么我们现在就来陈述自由落体运动 定义：物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动。 特点：只受重力、v0=0 注意：当空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，从静止开始下落的物体可视为自由落体运动。 （2）实验：研究自由落体运动的规律 【教师引导】下面我们通过实验研究自由落体运动的规律： 实验器材：铁架台、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。 实验原理：纸带在重物的作用下自由下落，纸带受到的阻力较小，近似认为纸带做自由落体运动，根据打出的纸带点的情况，分析出重物的运动规律。 实验步骤： ①把打点计时器竖直固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。 ②让重物靠近打点计时器，用手捏住纸带上端，启动打点计时器， 松手后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点，最后要关闭电源。 ③仿照前面对小车运动的研究，测量重物下落的加速度。 ④改变重物的质量，重复上面的实验。 数据处理：计数点瞬时速度的求法： 用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度。 出示纸带： 实验结论：v-t图像为一条倾斜的直线，所以自由有落体运动是匀变速直线运动。 （3）自由落体运动的规律 【教师引导】同学们能根据我们对自由落体运动的实验研究的出哪些运动规律？ 【教师引导】既然自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。我们是不是可以根据匀变速直线运动的规律推导出自由落体的运动规律？ 匀变速直线运动 自由落体运动规律 【教师引导提问】物体在自由落体运动中的加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度。 竖直向下，通常用g表示。能求出自由落体运动的加速度吗 （1）我们通常用g来表示自由落体加速度，也叫重力加速度，数值近似为9.8，重力加速度的方向总是竖直向下的。在实验中，如果要获得更精确的数据，还可以用频闪照相来测量。 （2）地球上不同的地方，g取值不同。从赤道到两极，g逐渐增大。同一地点g值相同。 （3）既然自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动，那么其运动规律与一般规律类似： 不同的物体在同一地点，从相同高度同时自由下落的物体，同时到达地面，根据，则它们的加速度是相同的。 【教师引导】伽利略对自由落体运动的研究： 认真阅读课本，了解伽利略对自由落体运动的研究过程 出示图片：伽利略在做铜球沿斜面运动的实验 课堂练习： 1、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、不同的物体做自由落体运动，它们的运动规律是不同的 C、物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动 D、自由落体运动的加速度与物体的质量无关 答案：CD 2如果从高楼相隔l s先后释放两个相同材料制成的小球，假设小球做自由落体运动，则它们在空中各个时刻( ) 两球的距离始终保持不变 两球的距离越来越小 两球的距离先越来越小，后越来越大 两球的距离越来越大 答案：D 4、三峡大瀑布位于湖北省宜昌市晓峰旅游景区中、该景区中瀑布中的水从顶端落至地面的过程用时约3s，若将此运动视为自由落体运动，重力加速度g=10m/s2，则该瀑布的高度约为（ ） A．30m B．45m C．55m D．60m 答案：B 5、一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验，让一个质量为2kg的小球从一定的高度自由下落，测得在第5 s内的位移是————。 答案：36m 学生思考讨论 学生猜想：空气阻力？ 学生思考 学生观察实验说一说看到的实验现象和实验结论 学生回答对自由落体运动的认识，并给出一个定性的说法 学生根据教师引导进行实验 学生进行实验步骤 学生观察纸带并计算瞬时速度，然后画出图像， 掌握对纸带的处理方法 学生积极猜想回答 学生掌握自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，并说出自由落体运动的规律 学生了解重力加速度，并对g取值的不同和规律有一定的认知 学生练 了解常见的物体下落的现象 掌握一定的历史史实，学会一些基本的推理方法，初步养成置疑的习惯，激发学生的学习兴趣。 锻炼学生自主学习能力以及总结能力 了解实验实验过程 培养学生利用物理语言，归纳总结规律的能力。 了解自由落体运动打纸带的方法 理解掌握自由落体运动的加速度是一个定值（在同一地点）。引导学生学会分析数据，归纳总结规律。 巩固本节知识
板书设计 §２.4 自由落体运动 自由落体运动 物体只在重力作用下，从静止开始下落的匀加速度直线运动叫做自由落体运动。 自由落体加速度 定义：物体在自由落体运动中的加速度叫做自由落体加速度，也叫做重力加速度。 符号：g 方向：竖直向下 大小：一般 g =9.8m/s2,粗略计算 g=10m/s2，同一地点g值不变，g值随纬度的增加而增大。 自由落体运动规律
教学后记 引导学生对本节多学知识进行自主交流探究，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。2.4 自由落体运动 同步练习
一、单选题
1．关于自由落体运动的加速度g，下列说法正确的是（ ）
A．重的物体的g值大
B．g值在地面任何地方一样大
C．g值在赤道处大于南北两极处
D．同一地点的不同质量的物体g值一样大
【答案】D
【解析】
【详解】
A.自由落体运动的加速度g是由重力产生的，由牛顿第二定律可知a=g，重力加速度与物体的质量无关；故A错误.
B.在地球上的物体所受的万有引力有两个效果，即分解成两个分力(重力和自转向心力)，而不同地点的自转不同，自转向心力大小不同，另一分力重力也不同，从而有不同的重力加速度，纬度越高，重力加速度越大；故B错误.
C.地面的物体的重力加速度受纬度和海拔的影响；纬度越高重力加速度越大，赤道处小于南北两极处的重力加速度；故C错误.
D.同一地点物体的万有引力表达式：，因为R是定值，所以同一地点轻重物体的g值一样大；D正确.
2.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、不同的物体做自由落体运动，它们的运动规律是不同的
C、物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动
D、自由落体运动的加速度与物体的质量无关
答案：CD
3．一石块从地面上方高H处自由落下，不计空气阻力，当它的速度大小等于着地时速度的一半时，石块下落的高度是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】
【详解】
设石块落地时的速度大小为v。由v2-v02=2gx得v2-0=2gH ；()2-0=2gh ；联立解得：h=。
4．伽利略以前的学者认为：物体越重，下落得越快。伽利略等一些物理学家否定了这一看法。但是，我们在生活中看到的在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛落到地面，这是因为（）
A．它们的重量不同
B．它们的密度不同
C．它们的材料不同
D．它们受到的空气阻力不同
【答案】D
【解析】
【详解】
自由落体运动是初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动，下落时间与物体的重量、密度材料无关；之所以不同物体下落速度不同是由于它们受到的空气阻力不同，对物体下落快慢影响不同。
A. 它们的重量不同，与分析不符，故A错误；
B. 它们的密度不同，与分析不符，故B错误；
C. 它们的材料不同，与分析不符，故C错误；
D. 它们受到的空气阻力不同，与分析相符，故D正确。
5.从离地320m的空中自由落下一个小球，g=10m/s2，求：
（1）经过多少时间落到地面；
（2）从开始落下的时刻起在最后1s内的位移。
【答案】(1)8s (2)75m
【解析】
【详解】
（1）根据：
得：
s
（2）因为从开始落下起前7s内的位移为：
m
所以最后1s内的位移为:
m
