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1、自由落体运动,定义：,条件：,物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动。,仅受重力 V0 = 0,一、自由落体运动 1.定义：物体从 开始，仅在 作用下的运动，叫做自由落体运动. 2.特点：物体的初速度为 ，加速度为g的 运动. 3.运动规律：通常选竖直向下为正方向 Vt= s= = 。,静止,重力,零,匀加速直线,gt,2gs,自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，从运动初始时刻开始计时，具备的特点： 同第2讲知识优化中的初速度为零的匀加速直线运动的特点。,二、竖直下抛运动 1.定义：物体以初速度v0 抛出后，仅在 作用下的运动，叫做竖直下抛运动. 2.特点：物体的初速度 ，加速度为 的
2、_运动. 3.运动规律：通常选竖直向下为正方向 vt= s= =2gs,竖直向下,重力,不为零,g,v0+gt,匀加速直线,4.几个运动特征量：竖直上抛运动中的上抛阶段和下降阶段具有 性. (1)对运动中任一段，上升时间与下降时间相等，竖直上抛的总时间为：t= (2)对运动中任一点，上升速度与下降速度大小相等，方向相反. (3)最大高度为Hm=,对称,1.竖直上抛运动是初速度竖直向上，加速度为g的匀变速直线运动.可以有两种方法认识和解决竖直上抛问题，其一是可把这一运动分为上升和下降两个过程，上升过程加速度与初速度方向相反，可按匀减速直线运动处理；下降过程加速度方向与运动方向相同，且初速度为零，
3、可按自由落体运动处理.其二是把竖直上抛运动的上升，下落运动看成一个统一的运动.,它是以抛出点为坐标原点，以竖直向上的初速度为坐标正方向，加速度竖直向下，大小为g的匀减速直线运动，其运动规律为vt=v0-gt,s= , =-2gs，这三个公式概括了竖直上抛运动往返的全过程，比较而言，第二种方法处理和解决竖直上抛问题更方便. 2.竖直向上抛出的物体，当空气阻力不忽略时，上抛阶段和下降阶段不具有对称性.,主题(1)匀变速直线运动规律在自由落体运动中的应用 例1(2009天津模拟)一根矩形杆长1.45m,从某一高处做自由落体运动,在下落过程中矩形杆通过一个2m高的窗口用时0.3s.则矩形杆的下端的初始
4、位置到窗顶部的高度差为多少?(g取10m/s2,窗口到地面的高度大于矩形杆的长) 自由落体规律的综合应用.,解析：如图所示：设矩形杆的下端的初始位置到窗台的高度差为h，从下落开始，矩形杆的下端与窗台接触的时间为t1，矩形杆的上端与窗台接触的时间为t2，对于杆通过窗台的过程有 h= h+2+1.45= t2-t1=0.3s 联立式得h=5m.,答案：矩形杆的下端的初始位置到窗台的高度差为：5m 点评：对自由落体的多段分析，习惯画出草图，标出各段已知条件，充分利用初速为零的条件，寻找最好的解题方法，列出相关方程.也可以利用平均速度公式，解法如下：矩形杆用了0.3s通过了2m+1.45m=3.45m
5、的位移，平均速度为11.5m/s,平均速度等于中间时刻的瞬时速度，,也就说，在通过窗户的0.3s中的一半0.15s时它的速度为11.5m/s.由gt=11.5得到t=1.15s,所以在刚刚到达窗户的时候它所用的时间为1s.初始位置到窗户的距离为 h= g 12=5m.,熟练运用匀变速直线运动的几个推论,如：平均速度 ,往往能起到事半功倍的效果.,(2010北京四中模拟)一个物体从H高处自由下落，经过最后196m所用的时间是4s，求H及物体下落H所用的总时间T.(空气阻力不计，g取9.8m/s2) 解析： 联立式得T=7s H=240.1m 答案：物体下落高度为240.1m，所用的总时间为7s,
6、变式2 一个物体从塔顶落下，在到达地面前最后一秒内通过的位移为整个位移的9/25，求塔高(g=10m/s2),解析： 根据题意画出运动草图，如图所示物体从塔顶A落到地面所经历时间为t，通过的位移为H，物体在t-1秒内的位移为h. 由解得H=125m,主题(2)竖直上抛运动的两种分析方法 例2：有一气球以5m/s的速度由地面向上匀速直升，经30s后落下一重物.求： (1)此物体要经多长时间才能落到地面； (2)物体到达地面时的速度.(g=10m/s2) 考点：竖直上抛运动的公式和自由落体运动的公式.,解法一：把物体的运动分为两个阶段：从出发点上升到最高点A，为竖直上抛运动阶段；自最高点A下落到地
7、面B为自由落体运动阶段.根据竖直上抛运动规律，在第一阶段中，上抛的时间为： t1=v0/g=0.5s,解析： 而上升的高度为 h1=OA= =1.25m 于是，此时物体距地面总高度为： h2=AB=AO+OB=h1+h=1.25m+150m=151.25m,解析： 物体从这个高度自由下落到地面所需时间： 于是物体自气球中抛出至到达地面所需的总时间为： t=t1+t2=0.5s+5.5s=6s 而到达地面时的速度为： vt=gt=105.5m/s=55m/s,方向竖直向下,解法二：把竖直上抛运动公式 vt=v0-gt 以上三式中所涉及的v0，vt，h等量皆视为矢量.h称为位移矢量，它表示运动物体
8、位置变动的情况.这样，若我们把出发点O定为位移的零点，并规定向上的位移为正，向下的位移为负(对速度也做同样的规定)，在这样规定的前提下，上述公式适用于竖直上抛运动的全过程.,于是根据公式可知物体下落到地面所需时间t满足方程： 解得t=6s，或t=-5s(不合题意).为求得到达地面时的速度vt，把t=6s，代入公式得vt=-55m/s 式中的负号表示落地时物体的速度方向向下 答案：物体经过6s时间才能落到地面；物体到达地面时的速度为55m/s.,点评 解答这类题目时，首先必须明确，物体离开气球时具有和气球相同的运动状态，即也具有v0=5m/s向上的速度，所以它是一个竖直上抛的物体.其次还要明确这
9、个物体是在离地面一定高度h=5m/s30s=150m的空中某一定点O抛出的，所以要取该点作为物体运动的出发点.问题的解法有多种.,比较而言，如果不涉及上升高度和上升时间等，第二种方法处理和解决竖直上抛问题更方便，可以大大地简化解题过程.,(单选)在20m高处以初速度15m/s竖直上抛一物体，不计空气阻力，g取10m/s2，则物体离抛出点10m时，所经历的时间不可能是( ) A.1s B.2s C.3s D. 答案：C,竖直上抛的物体，当它的位移为正时，也就是它运动到抛出点正上方某点时，可能是上升过程中经过该点，也可能是下落过程中回到该点，故应对应两个时间，两个速度，这两个速度大小相等，方向相反
10、，竖直上抛物体回到抛出点后，仍要继续向下运动，此后物体的位移在抛出点正下方，为负值，故只能对应一个时间，一个速度，速度为负值，表示方向向下.,(双选）一物体以v0=20m/s的初速度竖直上抛，当其速度大小变为10m/s时所经历的时间可能是( ) A.1s B.2s C.3s D.4s 答案：AC,主题(3)自由落体与竖直上抛运动的相遇问题 例3（双选）（2010肇庆一模）从地面竖直上抛一物体A，同时在离地面某一高度处有一物体B自由下落，不计空气阻力，两物体在空中到达同一高度时的速率都是v，则下列说法中正确的( ),A.物体A上抛的初速度和物体B落地时的速度大小相等 B.物体A、B落地时间相等
11、C.物体A上升的最大高度和物体B开始下落时的高度相同 D.两物体在空中到达的同一高度一定是物体B开始下落时高度的一半 考点：竖直上抛运动的公式和自由落体运动的公式.,解析：竖直上抛运动有上升和下落两个阶段的运动，具有对称的特点，在空中同一位置的速率都是v，根据竖直上抛运动和自由落体运动的公式，可知A物体下落与B物体的运动是一样的，所以A、C正确；A物体运动时间是B物体运动时间的两倍，所以B错；设相遇时间为t，A物体上升的位移相当于B物体再下落t时间的位移，应有3比1的关系，所以D错误. 答案：AC,变式5 甲、乙两球，甲球在地面，乙球在距甲球高为h的正上方，在同一时间，甲球以初速度v0竖直上抛
12、，乙球自由下落，那么它们能在空中相碰的条件是( ) A. B. C. D.,解析：甲球(-v0)-v0=-gt,抛出到落地总时间为 乙球落地时间 空中相碰,那么t乙t甲,所以 答案：C,1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验，从此推翻了亚里斯多德“物体下落速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。,自由落体运动,1、知识与能力 （1）知道物体做自由落体运动的条件，认识重力加速度； （2）掌握自由落体运动的特点和规律； （3）培养学生分析和综合、推理和判断等思维能力。 2、过程与方法 通过观察轻重不同物体在真空中的下落过程，实际测量重物自由下落
13、的加速度等探究活动，体会科学推理和实验是揭示自然规律的重要方法和手段。 3、情感态度和价值观 感受前人崇尚科学、勇于探索的人格魅力和严谨务实的科学态度。,学习目标：,自由落体运动,自由落体运动,1.匀变速直线运动 速度与时间的关系式: 位移与时间的关系式： 速度与位移的关系式: 由打点纸带求加速度的公式:,温故知新：,2. 如图所示是用打点计时器研究小车运动打出的一条纸带，A、B、C、D、E为在纸带上所选取的连续的5个计数点，相邻计数点间的时间间隔为01 s；试判断小车在做何种形式的运动？,自由落体运动,温故知新：,在误差允许的范围内，可认为,自由落体运动,探究导航：,演示实验一：让石头和羽毛
14、、气球和实心球同时落地。,探究一：什么是自由落体运动？,思考: 是否重的物体一定下落的快?,实验现象：,分组实验: 利用桌面上的金属片和纸片验证你的猜想,思考:1、是什么原因造成的呢？ 2、如果没有空气阻力，物体只受重力，从静止 开始下落的情况是什么样子呢？,演示实验二: 牛顿管内物体的下落。,结论：,在没有空气阻力的情况下，轻重物体下落的一样快,总结: 1.自由落体运动的定义： 2.做自由落体运动的条件:,自由落体运动,探究导航：,探究一：什么是自由落体运动？,【例1】判断下列物体是否在做自由落体运动 向地面用力掷一小石块； 棉花团落地； 蹦极跳,只受重力作用，从静止开始的下落运动,（1）只
15、受重力 （2）初速度为零,自由落体运动,探究导航：,探究二：自由落体运动的性质,问题提出：,科学猜想：,方案设计：,信息采集：,1.纸带上的点是在一条直线上还是一条曲线上？ 2.重锤是在作匀速直线运动吗？ 3.是加速还是减速运动？ 4.是匀加速运动吗？我们怎样去判断呢？,分析论证：,小组交流：,实验结论：,自由落体运动是一种怎样的运动?,自由落体运动是匀变速直线运动,自由落体运动,探究导航：,探究二：自由落体运动有何运动特点？,问题提出：,科学猜想：,方案设计：,信息采集：,分析论证：,小组交流：,实验结论：,自由落体运动是匀加速直线运动,总结: 自由落体运动的特点：,对重力加速度g的理解：,自由落体运动,探究导航：,探究二：自由落体运动有何运动特点？,1.同一地点，任何物体的自由落体加速度相同，跟物 体的轻重无关。 2.重力加速度的方向始终竖直向下，大小跟高度和纬 度有关。 3.地面附近通常取g=9.8m/s2，粗略计算时，可取 10 m/s2。,0,g,1、规律: 速度公式: 位移公式: 速度与位移关系:,自由落体运动,探究导航：,探究三：自由落体运动的规律及应用？,2.应用: 【例2】:在汶川大地震中，一架直升飞机在灾区某地上空做定点空投救灾物资，已知每隔1秒释放一包
