第二章匀变速直线运动的研究第二章匀变速直线运动的研究2.2.5 5 自由落体运动自由落体运动 根据漫画讨论：两位先生在干什么？他们采用了什么方法测量井深？他们采用的方法有道理吗？为什么？学点学点1 自由落体运动自由落体运动 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运动，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。叫做自由落体运动。 自由落体运动的条件是：自由落体运动的条件是：物体只受重力作用；物体只受重力作用； 由静止下落。由静止下落。 自由落体运动的性质：自由落体运动的性质：自由落体运动是初速度为零的匀加速直自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。线运动。 物体在空气中的运动能否看做自由落体运动？物体在空气中的运动能否看做自由落体运动？ 物体在空气中的运动都要受到空气阻力的作用，严格说不能看做物体在空气中的运动都要受到空气阻力的作用，严格说不能看做自由落体运动，但当物体的密度比较大，相对体积比较小，下落速度自由落体运动，但当物体的密度比较大，相对体积比较小，下落速度不是太大时，物体下落过程所受空气阻力远小于物体的重力。决定物不是太大时，物体下落过程所受空气阻力远小于物体的重力。决定物体下落快慢的主要因素是物体重力，即阻力与重力相比可忽略，因此体下落快慢的主要因素是物体重力，即阻力与重力相比可忽略，因此物体在空气中的下落可看做自由落体运动。物体在空气中的下落可看做自由落体运动。 1【例例1】关于自由落体运动，以下说法中正确的是关于自由落体运动，以下说法中正确的是( ) A.质量大的物体自由落体时的加速度大质量大的物体自由落体时的加速度大 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，可近似看做自由落体运动从水龙头上滴落的水滴的下落过程，可近似看做自由落体运动【解析】所有物体在同一地点的重力加速度相等，与物体质量大小无关，故所有物体在同一地点的重力加速度相等，与物体质量大小无关，故错。从水平飞行着的飞机上释放的物体，由于惯性具有水平初速度，不是错。从水平飞行着的飞机上释放的物体，由于惯性具有水平初速度，不是自由落体，故错。雨滴下落过程所受空气阻力与速度大小有关，速度增大自由落体，故错。雨滴下落过程所受空气阻力与速度大小有关，速度增大时阻力增大，雨滴的速度增大到一定值时，阻力与重力相比不可忽略时阻力增大，雨滴的速度增大到一定值时，阻力与重力相比不可忽略, ,不能认不能认为是自由落体运动，故错。水龙头上滴落的水滴所受空气阻力与重力相比为是自由落体运动，故错。水龙头上滴落的水滴所受空气阻力与重力相比可忽略不计，可认为只受重力作用，故对可忽略不计，可认为只受重力作用，故对下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（ ）A.从静止开始下落的物体都必做自由落体运动从静止开始下落的物体都必做自由落体运动B.从地球表面附近做自由落体运动的物体，速度都是相同的从地球表面附近做自由落体运动的物体，速度都是相同的C.自由落体加速度的方向总是竖直向下的自由落体加速度的方向总是竖直向下的D.满足速度跟时间成正比的运动一定是自由落体运动满足速度跟时间成正比的运动一定是自由落体运动DC 自由落体加速度（即重力加速度）通常用自由落体加速度（即重力加速度）通常用g表示，它的方表示，它的方向竖直向下，大小通常取向竖直向下，大小通常取g=9.8 m/s2，没有特别要求可取，没有特别要求可取g=10m/s2。学点学点2 自由落体加速度自由落体加速度 在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度。加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度。【例例2】关于重力加速度的说法中，不正确的是（关于重力加速度的说法中，不正确的是（ ） A.重力加速度重力加速度g是标量，只有大小没有方向，通常计算中是标量，只有大小没有方向，通常计算中g取取9.8 m/s2 B.在地球上不同的地方，在地球上不同的地方，g值的大小不同，但它们相差不是很大值的大小不同，但它们相差不是很大 C.在地球上同一地方，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同在地球上同一地方，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同 D.在地球上同一地方，离地面高度越高重力加速度在地球上同一地方，离地面高度越高重力加速度g越小越小【解析】首先重力加速度是矢量，方向竖直向下，与重力的方向相同，首先重力加速度是矢量，方向竖直向下，与重力的方向相同，在地球的表面，不同的地方，在地球的表面，不同的地方，g值的大小略有不同，但都在值的大小略有不同，但都在9.8 m/s2左左右。在地球表面同一地点，右。在地球表面同一地点，g的值都相同，但随着高度的增大，的值都相同，但随着高度的增大，g的值的值逐渐减小。逐渐减小。【答案】9.8 m/s2A在测量自由落体加速度的实验中，打点计时器所用电源的频率为在测量自由落体加速度的实验中，打点计时器所用电源的频率为50Hz，实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作，实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O,另选连续的另选连续的4个个点点A、B、C、D作为测量的点，每两个测量点之间有作为测量的点，每两个测量点之间有4个实际打出的点，个实际打出的点，如图如图2-5-1所示，图中所标数据是各测量点到所示，图中所标数据是各测量点到O的距离的距离(单位：单位：mm)，那，那么由此可以计算自由落体加速度为多少？么由此可以计算自由落体加速度为多少？ 2图图2-5-1学点学点3 自由落体运动的规律自由落体运动的规律 用打点计时器可以研究自由落体运用打点计时器可以研究自由落体运动的规律，动的规律，实验装置如图实验装置如图2-5-2所示。所示。 注意以下四点：注意以下四点： 为尽量减小空气阻力的影响，重物应选密为尽量减小空气阻力的影响，重物应选密度大的，如铁锤等。度大的，如铁锤等。 打点计时器应竖直固定好。打点计时器应竖直固定好。 重物应靠近打点计时器释放，且要先开打点重物应靠近打点计时器释放，且要先开打点计时器电源再放手让重物运动。计时器电源再放手让重物运动。 改变重物的重量，重复打出几条纸带。改变重物的重量，重复打出几条纸带。 通过对纸带的分析可发现，自由落体运动是初速度为零、加速度通过对纸带的分析可发现，自由落体运动是初速度为零、加速度为重力加速度为重力加速度g的匀加速直线运动。的匀加速直线运动。图图2-5-22-5-2 3一只小球自屋檐自由下落，在一只小球自屋檐自由下落，在t=0.25 s内通过高度为内通过高度为h=2 m的的窗口，求窗口的顶端距屋檐多高？（取窗口，求窗口的顶端距屋檐多高？（取g=10 m/s2）【答案】2.28 m 1.日日常活动中，有时需要反应灵敏，对战士、司机、飞行员、运常活动中，有时需要反应灵敏，对战士、司机、飞行员、运动员等尤其如此，当发现某种情况时，能及时采取相应行动，战胜动员等尤其如此，当发现某种情况时，能及时采取相应行动，战胜对手或避免危险，人从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应对手或避免危险，人从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间。这里向你介绍一种测定反应时间的方法。时间。这里向你介绍一种测定反应时间的方法。 请一位同学用两个手指捏住木尺请一位同学用两个手指捏住木尺顶端，你用一只手在木尺下部做握住顶端，你用一只手在木尺下部做握住木尺的准备，但手的任何部位都不要木尺的准备，但手的任何部位都不要碰到木尺。当看到那位同学放开手时，碰到木尺。当看到那位同学放开手时，你立即握住木尺。（如图所示）你立即握住木尺。（如图所示） 在某次测试中，被测试同学开始在某次测试中，被测试同学开始手指上边缘对准刻度，木尺的读数是手指上边缘对准刻度，木尺的读数是40 cm,当看到木尺下落时，立即握住当看到木尺下落时，立即握住木尺，手指上边缘在木尺上的读数是木尺，手指上边缘在木尺上的读数是59.6 cm,g取取9.8 m/s2，则该同学的反应，则该同学的反应时间是多少？时间是多少？ 在地球上同一地点，若无空气阻力，所有物在地球上同一地点，若无空气阻力，所有物体下落的加速度都相等，它们在相同时间内下落体下落的加速度都相等，它们在相同时间内下落的位移也都相等。但实际上物体下落时总是受到的位移也都相等。但实际上物体下落时总是受到空气的阻力作用，对于不同的物体，这些作用又空气的阻力作用，对于不同的物体，这些作用又各不相同。例如羽毛自由下落和石块自由下落时，各不相同。例如羽毛自由下落和石块自由下落时，它们受到的阻力与自身的重力相比，羽毛的阻力它们受到的阻力与自身的重力相比，羽毛的阻力相对较大，羽毛下落的加速度比石块下落的加速相对较大，羽毛下落的加速度比石块下落的加速度小，所以，石块要比羽毛下落得快。度小，所以，石块要比羽毛下落得快。 2.既然在地球上同一地点物体的重力加速度相同，为既然在地球上同一地点物体的重力加速度相同，为什么在空中下落的物体，有的下落得快，有的下落得慢？什么在空中下落的物体，有的下落得快，有的下落得慢？