高中粤教版 (2019)第二章 匀变速直线运动第四节 自由落体运动示范课课件ppt

这是一份高中粤教版 (2019)第二章 匀变速直线运动第四节 自由落体运动示范课课件ppt，共52页。PPT课件主要包含了课前·自主预习，自由落体运动，亚里士多德，均匀变化，匀加速，自由落体加速度，重力加速度，竖直向下，8ms2，ms2等内容，欢迎下载使用。

1．亚里士多德的观点：物体下落的快慢是由它们的_____决定的．2．伽利略的研究．(1)归谬：伽利略从______________的论断出发，通过逻辑推理，否定了他的论断．(2)猜想：自由落体运动是一种最简单的变速运动，它的速度应该是________的．3．自由落体运动．(1)定义：物体只在______作用下从______开始下落的运动．(2)运动性质：初速度为零的________直线运动．
某科学节目曾经在世界最大的真空实验室里做了这样的实验：在真空环境下，从同一高度同时由静止释放铁球和羽毛，根据已学知识判断，会看到的现象是(　　)A．铁球下落快B．羽毛下落快C．铁球和羽毛下落一样快D．铁球和羽毛都不会下落【答案】C　　
【解析】如果室内充满空气时，由于空气阻力的影响，两者均不做自由落体运动，同时因羽毛受空气阻力的影响较大，故铁球下落得快；在真空环境下，由于两者均只受重力作用而做自由落体运动，故铁球和羽毛下落一样快，C正确，A、B、D错误．
1．定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都________，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作___________，通常用g表示．2．方向：总是______________．3．大小：在地球上不同的地方，g的大小是不同的．一般的计算中，g取 ____________，近似计算时，g取_________．
1．速度公式：v＝_______.2．位移公式：s＝_______.3．速度位移公式：v2＝_______.
如图是著名的比萨斜塔．传说伽利略曾在比萨斜塔上做过实验．伽利略让重的铁球和轻的铁球同时下落，发现两球几乎同时落地，仅仅相差“两指宽”．这是为什么呢？【答案】“几乎同时落地”证明相同时间内，重的铁球和轻的铁球下落高度几乎相同．“二指宽”的差别是空气阻力造成的．
1．自由落体运动的实质．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．注意：物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但同一物体在不同的星球上所受重力一般不同，所以下落时的加速度一般不同．
对自由落体运动的理解和应用
2．自由落体加速度——重力加速度．(1)与纬度关系：在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，在赤道处重力加速度最小，在两极处重力加速度最大，但差别不大．(2)与高度关系：在地面上的同一地点，随高度的增加，重力加速度减小，在一般的高度内，可认为重力加速度的大小不变．(3)方向：竖直向下．由于地球是一个球体，所以各处的重力加速度的方向是不同的．
3．匀变速直线运动与自由落体运动的规律比较.
例1　(多选)关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　)A．一张纸片在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动B．一个钢球在地球表面自由下落，可以看成自由落体运动C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中落至同一高度时的加速度都相同D．轻物体和重物体的重力加速度不同【答案】BC　
【解析】地球表面有空气，纸片受到空气阻力较大，不能忽略，钢球受到的阻力比重力小得多，可以忽略，因此钢球的自由下落可以看成自由落体运动，纸片的自由下落不能看成自由落体运动，A错误，B正确；重力加速度是矢量，方向竖直向下，在地球的表面，不同的地方重力加速度g的大小略有不同，在地球表面同一地点，g的值都相同，但随着高度的增大，g的值逐渐减小，重力加速度与物体的质量无关，C正确，D错误．
例2　从离地面80 m的空中自由落下一个小球，不计空气阻力，g取10 m/s2，求：(1)经过多长时间小球落到地面上；(2)小球下落到地面时的速度；(3)小球自开始下落计时，在最后1 s内的位移．【答案】(1)4 s　(2)40 m/s　(3)35 m
(2)由v＝gt得落地速度v＝10×4 m/s＝40 m/s.
变式1　某人从井口静止释放一颗小石子，不计空气阻力，为表示小石子落水前的运动，下列四幅图像可能正确的是(　　)【答案】C　【解析】小石子做自由落体运动，则在某时刻的速度v＝gt，则图像C正确．
变式2　有一条竖直悬挂起来的长为4.2 m的细杆AB，在杆的正下方离B端0.8 m的地方有一个水平放置的圆环C，如图所示，若让杆自由下落，求：(g取10 m/s2)(1)从杆下落开始，上端A及下端B到达圆环所经历的时间；(2)AB杆通过圆环的过程中所用的时间．【答案】(1)1.0 s　0.4 s　(2)0.6 s
【解析】(1)杆下落过程中，做自由落体运动．其中hA＝5.0 m，hB＝0.8 m，解得tA＝1.0 s，tB＝0.4 s.(2)杆通过圆环的过程中所用的时间t＝tA－tB＝0.6 s.
自由落体运动的三点注意.
竖直上抛运动的规律及应用
例3　气球下悬挂一重物，以v0＝10 m/s匀速上升，当到达离地面h＝175 m处时悬挂重物的绳子突然断裂，那么重物经多少时间落到地面？落地的速度多大？(空气阻力不计，g取10 m/s2)【答案】7 s　60 m/s【解析】方法一：分成上升阶段和下落阶段两过程来考虑，绳子断裂后重物可继续上升的时间和上升的高度分别为
故重物离地面的最大高度为H＝h＋h1＝(175＋5) m＝180 m.重物从最高处自由下落，落地时间和落地速度分别为vt＝gt2＝10×6 m/s＝60 m/s，方向竖直向下．所以从绳子突然断裂到重物落地共需时间t＝t1＋t2＝1 s＋6 s＝7 s.
方法二：从全程的匀减速直线运动考虑，从绳子断裂开始计时，经时间t后物体落至抛出点下方，规定初速度方向为正方向，则物体在时间t内的位移h＝－175 m.解得t1＝7 s，t2＝－5 s(不合题意，舍去)．所以重物落地速度vt＝v0－gt1＝(10－10×7) m/s＝－60 m/s，其负号表示方向向下，与初速度方向相反．
变式3　一杂技演员，用一只手抛球．他每隔0.40 s抛出一球，接到球便立即把球抛出．已知除抛、接球的时刻外，空中总有4个小球，将球的运动近似看作是竖直方向的运动，球到达的最大高度是(高度从抛球点算起，g取10 m/s2)(　　)A．1.6 m　B．2.4 m　　C．3.2 m　D．4.0 m【答案】C　
变式4　课间休息时，一些男同学常在走廊上跳摸指示牌秀弹跳．身高1.70 m的小明同学在指示牌正下方原地竖直向上跳起，手指恰好能摸到指示牌的下边沿，测得指示牌下边沿到地面的竖直距离为2.50 m(如图所示)．小明同学双脚离地时速度大小最接近于(　　)A．0.5 m/s　B．3 m/sC．5 m/s　D．7 m/s【答案】B　
【解析】小明同学起跳后做匀速直线运动，设双脚离地的速度为v，则有－2gh＝0－v2，结合生活实际，原地站立且胳膊向上时，手指离地面高度约为2.1 m，有h＝2.5 m－2.1 m＝0.4 m，联立可得v＝2.8 m/s，故选B．
变式5　(2022年隆回名校检测)小球以19.6 m/s的初速度竖直向上抛出，不计空气阻力，以下说法不正确的是(　　)A．小球上升到最高点的时间为2 sB．小球上升的最大高度为19.6 mC．小球返回到抛出点时的速度为19.6 m/sD．小球的加速度是上升过程比下降过程大【答案】D　
生活中的落体运动新教材背景下的高中物理更有趣味性、启发性、探究性，大大拓展了学生的知识视野，激发了同学们学习物理的激情和浓厚兴趣．同学们主动去发现生活中的物理现象，并用所学的物理知识解释现象，将物理教学深入到学生的生活中．打开水龙头，把水流调小一些，观察水流的截面直径，越往下水流越粗还是越细，你能解释这一现象吗？
例4　一个同学在研究小球自由落体运动时，用频闪照相机连续记录小球的位置，如图所示为某次实验所得到的频闪照片，已知闪光频率为f ，测得照片上小球的距离为x1、x2、x3、x4，且测得小球的实际直径为照片上直径的k倍，则小球在照片中从左往右第2个位置对应的实际速度大小为v2＝__________，当地重力加速度可表示为g＝__________.
【解析】频闪照片上，相邻的小球的像，时间间隔相同，有根据逐差法，当地重力加速度可表示为
例5　如图所示，水龙头开口A处的直径d1＝2 cm，A离地面B的高度h＝80 cm.当水龙头打开时，从A处流出的水流速度v1＝1 m/s，在空中形成一完整的水流束．不计空气阻力，则该水流束在地面B处的截面直径d2约为(g取10 m/s2)(　　)A．2 cmB．0.98 cmC．4 cmD．应大于2 cm，但无法计算【答案】B　
例6　一观察者发现，每隔一定时间有一水滴自8 m高处的屋檐落下，而且当看到第五滴水刚要离开屋檐时，第一滴水正好落到地面，那么这时第二滴水离地的高度是(g取10 m/s2)(　　)A．2 m　B．2.5 mC．3.5 m　D．4.5 m【答案】C　
1．甲物体的质量是乙物体质量的2倍，从同一高度同时开始做自由落体运动，下列说法正确的是(　　)A．甲比乙先着地　B．乙比甲先着地C．甲、乙同时着地　D．着地时v甲＝2v乙【答案】C
2．小明摇动苹果树，从同一高度有一个苹果和一片树叶同时从静止下落，发现苹果先落地，则以下说法正确的是(　　)A．苹果和树叶的运动都是自由落体运动B．苹果和树叶的运动都能看成自由落体运动C．苹果的运动可以近似看成自由落体运动，树叶的运动则不能看成自由落体运动D．假如地球上没有空气，则苹果和树叶也不会同时落地【答案】C
3．“嫦娥五号”返回器携带月球样品降落在内蒙古四子王旗预定区域，如图所示在返回器接近地面过程中减速伞分离时会拉出主伞，以保证返回器落地时的速度不大于13 m/s，g取10 m/s2，则这个速度相当于从多高的地方自由下落到地面(　　)A．1.69 m　B．6.25 mC．8.45 m　D．12.5 m【答案】C　
4．一物体从离地面45 m高处做自由落体运动(g取10 m/s2)，则下列选项中不正确的是(　　)A．物体运动3 s后落地B．物体落地时的速度大小为30 m/sC．物体在落地前最后1 s内的位移为25 mD．物体在整个下落过程中的平均速度为20 m/s【答案】D　
5．(2022年甘肃名校检测)(多选)将一物体以10 m/s的初速度竖直上抛，g取10 m/s2，下列说法正确的是(　　)A．物体上升的时间为1 sB．物体回到原出发点的时间是2 sC．物体上升的最大高度是5 mD．物体回到原处的位移大小是10 m【答案】ABC