文档介绍：第4节自由落体运动
理解领悟
落体运动是一种常见的运动。本节课通过实验,分析得出自由落体运动的规律,明确重力加速度的意义,从而对自由落体运动规律有具体、深入的认识。
基础级
物体下落的几个小实验
请自己动手做如下的几个小实验:
烧断悬线让小球由静止开始下落;
让等面积的铁片和纸片从等高处由静止开始下落;
让等重的纸片和纸团从等高处由静止开始下落;
让铁片和轻纸团从等高处由静止开始下落。
从以上小实验,你观察到了什么现象?又得到了什么启发?
从小实验(1)可以看到:烧断悬线后,小球在重力的作用下,由静止开始沿竖直方向下落,其下落速度越来越快。那么,物体下落的快慢与哪些因素有关呢?
从小实验(2)可以看到:等面积的铁片比纸片下落得快,似乎重的物体比轻的物体下落得快。果真是这样吗?
从小实验(3)可以看到:等重的纸片比纸团下落得慢。
从小实验(4)可以看到:铁片和轻纸团下落的快慢程度几乎相同。
小实验(3)和(4)说明,物体下落的快慢并不决定于物体的轻重,而是与物体受到的空气阻力有关。等面积的铁片比纸片下落得快,是由于铁片受到的空气阻力小;等重的纸片比纸团下落得慢,是由于纸片受到的空气阻力大;铁片和轻纸团下落的快慢程度几乎相同,说明在空气阻力很小的情况下,重的物体下落并不比轻的物体快多少。
那么,我们有理由提出这样的猜想:在同一地点,如果没有空气阻力,不同物体只在重力作用下从静止开始下落,其下落的快慢程度应该是相同的。
“钱毛管”实验
为了证实上述猜想,需要创设一个没有空气的环境,即真空环境。
如教材“走进物理课堂之前”图4所示,在玻璃管内放有鸡毛和铜钱(此管叫做“钱羽管”),当管内存有空气时,鸡毛比铜钱明显下落得慢。把管内抽成真空,可以观察到鸡毛与铜钱下落的快慢程度没有区别。
“钱羽管”实验表明:若只受重力作用,不同物体在同一地点所做的落体运动是完全相同的。
关于自由落体运动
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动。因此,物体做自由落体运动必须同时满足两个条件:一是物体只受重力作用,除此之外不受其他力的作用;二是从静止开始下落,不能有初速度。
请思考:
从停在空中用降落伞放下的救灾物资的运动是否是自由落体运动?为什么?
从水平飞行的飞机上落下的重物的运动是否是自由落体运动?为什么?
从正在上升的气球中落下的重物的运动是否是自由落体运动?为什么?
从停在空中用降落伞放下的救灾物资的运动不是自由落体运动,因为降落伞还受到空气阻力的作用;从水平飞行的飞机上落下的重物的运动和从正在上升的气球中落下的重物的运动,也都不是自由落体运动,因为从水平飞行的飞机上落下的重物具有水平方向的初速度,从正在上升的气球中落下的重物具有竖直向上的初速度,它们不是从静止开始下落的。
实际上,物体在空中下落时总是或多或少地要受到空气阻力的作用。若空气阻力很小而可以忽略,则物体从静止开始下落的运动可以近似看成自由落体运动。因此,自由落体运动是一种理想化物理模型。这种模型忽略了次要因素——空气阻力,突出了主要因素——重力,对分析生活中的多数落体运动问题,满足空气阻力远小于重力的条件,其产生的误差是可以忽略的,因此对落体运动进行理想化的处理是有实际意义的。
用打点计时器研究自由落体运动
本章第一节中,我们用打点计时