实验：探究自由落体运动
物体自由落体实验探究物体自由落体运动
物体自由落体实验探究物体自由落体运动物体自由落体实验是物理学中最基础的实验之一，通过探究物体自由落体运动，我们可以更好地理解自然界中的万有引力和物体运动规律。
在这篇文章中，将介绍自由落体实验的背景、实验步骤和观察结果，以及对自由落体运动的深入探讨。
背景：自由落体是指物体在只受到重力作用下的运动，忽略了其他所有阻力和影响因素。
重力是一种万有引力，所有物体都会受到地球的引力。
自由落体实验可以帮助我们认识到，不同质量的物体受到相同大小的重力作用时，其加速度相同。
实验步骤：1. 准备实验材料：一块平滑的平面、一根直尺和一枚小丸子。
2. 在平面上拉一条水平直线，作为参考线。
3. 将小丸子放在平面上方，保持平衡。
4. 让小丸子自由落下并经过参考线。
5. 用直尺测量小丸子经过参考线的时间。
6. 重复实验多次，取平均值得到更准确的结果。
观察结果：通过实验，我们可以观察到以下现象：- 物体自由落体运动是垂直向下的运动，且速度逐渐增加。
- 小丸子自由落体经过的距离与时间的平方成正比关系。
- 不同质量的物体，在受到相同大小的重力作用下，其加速度相同。
深入探讨：自由落体运动的加速度是一个常数，通常用字母"g"表示，被称为重力加速度，地球上的重力加速度约为9.8 m/s²。
根据牛顿第二定律F=ma，可以得出物体的重力F=mg，其中m为物体的质量。
由于地球上的物体质量较小，可以忽略不计，所以物体的重力可以简化为F=mg。
加速度a可以表示为速度v对时间t的变化率，即a=dv/dt。
在自由落体运动中，速度随时间的变化是匀加速的，加速度恒定为g。
根据速度与时间的关系v=at，可以得到自由落体运动的速度公式v=gt。
利用速度公式和位移公式s=vt，可以得到自由落体运动的位移公式s=1/2gt²，其中t为物体下落的时间。
从上述公式可以看出，自由落体运动中的位移与时间的平方成正比。
这就是为什么在实验中观察到小丸子自由落体经过的距离与时间的平方成正比的现象。
《探究自由落体运动》实验记录单
用打点计时器探究自由落体运动
方案一：图像法
★原理：1、画出自由落体运动的v—t图像，若图像为倾斜的直线，即可验证自由落体运动是匀变速直线运动；2、v—t图像的斜率在数值上与加速度相等。
★数据处理：
位置编号 A B C D E
时间（s）0 0.02 0.04 0.06 0.08
瞬时速度
（m·s-1）
★实验结论：
1、画出的v—t图像是线，即可验证自由落
体运动匀加速直线运动；
2、通过计算v—t图像的斜率得出的加速度a=
m·s-2。
方案二：逐差法
★原理：1、若测出自由落体运动在任意两个相邻相等时间间隔内的位移之差△s为恒量，即可验证这种运动为匀变速直线体运动；根据△s=sⅡ- sⅠ= aT2 ，可计算出加速度a。
★数据处理：
相邻两点的位移（cm）相邻两位移的差（cm）
s1= s2-s1=
s2= s3-s2=
s3= s4-s3=
s4= s5-s4=
s5= s6-s5=
s6=
sⅠ=s1+ s2+ s3= cm sⅡ=s4+ s5+ s6= cm
△s= cm= m 三段小位移的总时间T= s a= m·s-2
★实验结论：
1、任意两个相邻相等时间间隔内的位移之差是，即可验证自由落体运动匀加速直线运动；
2、利用逐差法计算出的加速度a= m·s-2。
物理实验：研究自由落体运动
自由落体运动公式的应用：用于计算自由落体运动的速度和位移
自由落体运动的特性：物体仅受重力作用，加速度为g，方向竖直向下，与初速度无关
自由落体运动公式：v = gt，其中v是速度，g是重力加速度，t是时间
自由落体运动公式推导：基于牛顿第二定律和加速度的定义推导得出
自由落体运动的实验原理
自由落体运动的实验原理基于牛顿第二定律和加速度定义，通过实验数据的分析和处理，可以验证自由落体运动的规律和特点。
实验中需要注意消除空气阻力的影响，保证实验结果的准确性和可靠性。
实验步骤
准备实验器材：包括重物、计时器、刻度尺等
设定起始高度：将重物从一定高度下落
记录时间：使用计时器记录重物下落的时间
测量距离：使用刻度尺测量重物下落的距离
实验目的
了解自由落体运动在实际生活中的应用
探究重力加速度对自由落体运动的影响
验证自由落体运动的假设和理论
探究自由落体运动的规律和特点
实验原理
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实验中通常采用真空管或斜面实验装置来模拟自由落体运动，通过测量不同物体下落的时间和距离来验证相关原理和公式。
自由落体运动是一种理想化的物理模型，描述物体在重力的作用下自由下落的运动过程。
自由落体运动是初速度为0，只受重力的匀加速直线运动
自由落体运动只在真空中才能发生，有空气或其他介质的阻力时，物体的下落速度将发生变化
在地球上，自由落体运动的加速度约为9.8m/s²
自由落体运动的特性
定义：物体仅受重力作用，由静止开始下落的运动
加速度：恒定，大小为重力加速度g
运动轨迹：直线
条件：真空或忽略空气阻力
自由落体运动实验自由落体运动的验证实验
自由落体运动实验自由落体运动的验证实验自由落体运动实验——自由落体运动的验证实验自由落体运动是物理学中的一个重要概念，指的是在只有重力作用下，物体从静止状态自由下落的运动。
为了验证自由落体运动的理论，我们可以进行以下实验。
实验材料和仪器：1. 一个小球2. 一个直落式测量器（如测量直线距离的尺子）3. 一个秒表4. 一个支架和一个小球释放装置实验步骤：1. 将支架安装在平稳的地面上。
2. 将直落式测量器固定在支架上，使其能垂直向下自由下落。
3. 使用小球释放装置将小球放置在直落式测量器的起点位置。
4. 准备好秒表。
5. 释放小球，同时开始计时。
6. 当小球离开直落式测量器时，立即停止计时。
7. 使用直落式测量器测量小球自由落体运动的距离。
实验数据记录：在实验中，我们需要记录小球自由落体运动的距离和时间。
每次实验后，我们可以得到一个数据点，将数据点记录在实验表格中，并根据数据计算小球的平均速度。
数据处理和结果分析：在实验中，我们可以得到多个数据点，并计算出平均速度。
根据自由落体运动的理论知识，我们知道自由落体运动的速度是不断增加的，而且是与时间成正比的。
因此，我们可以绘制一个速度-时间图来验证实验结果。
实验注意事项：1. 在实验过程中，要保持实验环境的稳定，避免外界因素对实验结果的影响。
2. 实验过程中要准确记录数据，确保实验结果的准确性。
3. 实验结束后，及时整理实验装置，确保实验室的整洁和安全。
实验结果：根据实验数据的处理和分析，我们可以得到小球在不同时间下的速度数据，并绘制速度-时间图。
根据速度-时间图的趋势和理论知识，我们可以验证自由落体运动的规律，并确定实验结果的准确性。
结论：通过以上实验，我们成功验证了自由落体运动的规律。
自由落体物体的速度随着时间的增加而增加，符合物理学中关于自由落体运动的理论知识。
实验过程中，我们使用了合适的实验材料和仪器，准确记录了实验数据，并进行了数据分析和结果验证。
物体的自由落体实验
物体的自由落体实验自由落体是指在只受到重力作用下的物体运动情况。
自由落体实验是研究物体自由落体运动规律的常用方法，通过实验可以验证以及进一步探究落体运动的相关理论。
本文将介绍自由落体实验的基本原理、实验装置以及实验步骤，并探讨实验结果和结论。
一、实验原理物体的自由落体实验基于以下原理：1. 加速度：根据牛顿第二定律F=ma，物体受力与加速度成正比。
在自由落体实验中，物体受到的唯一力是重力，所以物体的加速度a等于重力加速度g。
2. 垂直下落：自由落体实验中，物体下落的运动方向与地球表面垂直，即物体的运动轨迹是直线。
基于以上原理，我们可以通过实验来验证自由落体的加速度和垂直下落。
二、实验装置进行自由落体实验所需的基本装置包括：1. 自由落体装置：可以使用一个垂直放置的、长度较长的直角导轨作为自由落体装置。
导轨上可以固定一个起始点和一个终点，确保物体的运动轨迹为垂直下落。
2. 计时器：用于测量物体从起始点到终点的时间，常用的计时器可以使用秒表。
3. 物体样本：可以使用小球或者其他具有较好的重复性和稳定性的物体作为实验样本。
确保物体质量相对较小，以减小空气阻力对实验结果的影响。
4. 其他辅助装置：如灯光设备等，用于提供实验环境并保证测量的准确性。
三、实验步骤进行自由落体实验时，可以按照如下步骤进行：1. 准备工作：确保实验装置安全可靠，调整好灯光设备以提供清晰的观测环境。
2. 确定起始点和终点：在导轨上固定起始点和终点。
3. 安装样本物体：将物体放置在起始点上，并确保物体初始静止。
4. 计时测量：在开始实验前先进行预热测量，即多次观测物体从起始点到终点所需的时间，并记录数据。
然后，再进行正式测量，计时物体从起始点到终点的时间，并记录数据。
5. 多次测量：为了提高实验的准确性，需要进行多次测量，取多次实验结果的平均值。
四、实验结果与结论通过对实验数据进行处理和分析，可以得出以下结论：1. 加速度等于重力加速度：通过多次测量得到的时间数据，可以计算出物体从起始点到终点的平均时间t。
直线运动物理实验教案：探究阻力对自由落体运动的影响
直线运动物理实验教案：探究阻力对自由落体运动的影响探究阻力对自由落体运动的影响一、实验目的了解阻力对自由落体运动的影响，探究自由落体运动的规律。
二、实验原理自由落体运动是指在重力作用下物体自由落下的运动。
在实验中，当物体从高处落下时，它将受到空气阻力的影响，因此所受的重力将减小。
重力可以用公式进行描述：Fg=m*g，其中Fg表示重力，m表示物体的质量，g表示重力加速度。
重力加速度在地球表面约为9.8m/s²。
空气阻力可以用以下公式进行描述：Fz=1/2*rho*A*Cd*v²，其中Fz表示空气阻力，rho表示空气密度，A表示物体的投影面积，Cd表示物体的阻力系数，v表示物体的速度。
当物体竖直下落时，它的初始速度为0，空气阻力随着物体速度的增加而增加，因此物体所受的阻力将随着时间的增加而增加。
当阻力等于重力时，物体将不再加速下落，称为终端速度。
三、实验设计1.实验材料：滑轮、定量瓶、钢球、计时器、纸板等。
2.实验步骤：(1) 实验前准备：将定量瓶放在地面上，用纸板将上面的口罩住。
用细密的针在纸板上扎一个小孔，将钢球通过小孔放置在瓶中。
(2) 测量钢球的质量，并确定实验环境的温度和湿度，并记录这些数据。
(3) 用计时器计时钢球从瓶中自由落下到地面需要的时间，并记录这一数据。
(4) 将滑轮悬挂在支架上，并将钢丝穿过滑轮，将钢球挂在钢丝上。
用计时器计时钢球从滑轮自由落下到地面需要的时间，并记录这一数据。
(5) 重复上述步骤多次，并记录所有数据，计算出钢球在不受阻力时的下落时间。
(6) 根据实验数据计算出钢球从滑轮自由落下到地面所受到的阻力。
(7) 测量钢球的直径，并计算出其投影面积。
(8) 通过多次实验，改变物体下落的高度，记录不同高度钢球下落的时间并计算出所受的阻力。
四、实验数据分析根据实验数据计算出钢球从滑轮自由落下到地面所受到的阻力，可以用以下公式进行计算：Fz=1/2*rho*A*Cd*v²其中rho为空气密度，取值为1.2kg/m³；A为钢球所投射出的面积，取值为πr²，r为钢球的半径；Cd为钢球的阻力系数，取值为0.47（钢球为光滑无棱角的球体）；v为钢球下降的速度，计算公式为v=h/t，h为钢球下落的高度，t为下落的时间。
物体下落实验教案：利用自制装置观察物体的自由落体运动
物体下落实验教案：利用自制装置观察物体的自由落体运动利用自制装置观察物体的自由落体运动实验目的：通过自制装置观察物体的自由落体运动，了解物体自由落体运动的基本规律。
实验原理：物体自由落体运动是指没有外力作用的情况下，物体沿竖直方向自由下落的运动。
在地球表面上，物体自由落体的加速度近似为9.8m/s²，即重力加速度g。
实验材料：自制装置、各种物体（如小球、纸片等）。
实验步骤：1.制作自制装置：将一段细线系在一端的小球下垂，另一端系在一个支架上。
支架应该放在一米高的位置，以便观察下落过程。
注意调整小球的位置，使其能够自由下落。
2.观察物体自由落体运动：选择各种物体，如小球、纸片等，逐一放到自制装置上自由下落，并观察其运动过程。
注意观察下落时间，以及对称的位置。
3.记录实验数据：记录每个物体自由落体的时间，以及下落的距离。
4.分析实验数据：根据实验数据，计算物体下落的加速度，并与理论值进行比较。
理论值为重力加速度g，即9.8m/s²。
实验结果分析：通过实验获得的数据，可以计算出每个物体下落的加速度，并与理论值进行比较。
实验结果符合理论值，说明实验方法可行，物体自由落体的加速度是一个定值。
实验注意事项：1.实验中需要注意安全，不要向他人投掷硬物，不要将自制装置放在高处，以免造成伤害。
2.对于较小的物体，落地后容易弹起，需要注意观察并记录下落的完整过程。
3.实验时要注意操作规范，保持实验环境整洁。
结论：通过本实验，可以了解物体自由落体运动的规律，知道物体自由落体的加速度为g，即9.8m/s²。
通过自制装置观察物体自由落体运动，不仅可以提高学生的实验操作能力，还能加深学生对物体运动规律的理解。
探究自由落体运动规律实验
探究自由落体运动规律实验自由落体运动是物理学中的一个重要概念，也是我们日常生活中常常能够观察到的现象。
那么，什么是自由落体运动呢？自由落体运动指的是没有任何外力干扰的物体在重力作用下的运动。
它是物理学中的基本运动之一，具有一些特殊的规律和特点。
为了更好地理解自由落体运动的规律，我们进行了一次简单的实验。
首先，我们准备了一个光滑的斜面，斜面上有一根垂直于斜面的线，线的底部挂着一根长度适中的细线。
然后，我们在细线的末端绑上一个小铁球，并将其放在斜面的顶端。
在实验过程中，我们用一个计时器来记录小铁球从斜面顶端到线底部所花费的时间。
在实验中，我们进行了多次重复，每次都保持斜面的倾角相同，只是改变小铁球的初始位置。
通过观察实验结果，我们发现小铁球从斜面顶端到线底部所花费的时间是相同的。
这说明，小铁球的下落时间与其初始位置无关，只与重力加速度和下落距离有关。
接下来，我们进行了另一组实验。
在这组实验中，我们保持小铁球的初始位置不变，只是改变斜面的倾角。
结果显示，倾角越大，小铁球从斜面顶端到线底部所花费的时间越短。
这意味着，小铁球的下落时间与斜面倾角成反比，倾角越大，小铁球下落的速度越快。
通过以上实验，我们可以得出自由落体运动的规律：自由落体运动的物体在重力作用下，下落的时间与其初始位置无关，只与重力加速度和下落距离有关；同时，下落的时间与下落的速度成正比，与斜面的倾角成反比。
自由落体运动的规律可以用数学公式来表示。
根据实验结果，我们可以得知自由落体运动的速度随时间的变化是一个等差数列，加速度恒定为重力加速度，即9.8米/秒²。
而位移与时间的关系则是一个等差数列，加速度为常数的等差数列。
根据等差数列的公式，我们可以推导出自由落体运动的位移与时间的关系的二次函数公式。
自由落体运动的规律不仅在物理学中有重要的应用，也在我们的日常生活中有实际意义。
例如，我们在进行运动或进行某些活动时，需要对物体的下落时间和速度有所了解，才能进行合理的安排和判断。
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• 作业布置（作业本上交） 作业布置（作业本上交） • 1、一小球从斜面顶端沿光滑斜面匀加速下 滑，到达底端时历时3s,位移9m,求其第3秒 内的位移。（5m) • （用两种方法解） 用两种方法解）Fra bibliotek纸带分析
0 1 2 3 4 5 6 7
3、利用位移公式分别求第1个t内，第2个t内， 、利用位移公式分别求第 个 内 个内 内的位移s1、 、 第3个t内……第n个t内的位移 、s2、 个内 第 个 内的位移 s3 …… sn,并探究其规律 并探究其规律
例题与练习
1、关于自由落体运动，下列说法正确的是( A B 、关于自由落体运动，下列说法正确的是 ） A、他是竖直向下、v0=0、a=g的匀加速直线运动 、他是竖直向下、 、 的匀加速直线运动 B、在开始连续的三个 内通过的位移之比是 内通过的位移之比是1:3:5 、在开始连续的三个1s内通过的位移之比是 C、在开始连续的三个 末的速度大小之比试 末的速度大小之比试1:3:5 、在开始连续的三个1s末的速度大小之比试 D、从开始起下落 、从开始起下落4.9m、9.8m、14.7m所经历时间之比 、 、 所经历时间之比 为1:2:3 2、小球从高 处自由落下，则小球下落到距地面 处 处自由落下， 、小球从高h处自由落下 则小球下落到距地面h/2处 的速度跟下落一半时间的速度之比为（ B ） 的速度跟下落一半时间的速度之比为（ • A 1:1 B 2 :1 C 1: 2 D 1:2 • • • • • • •
3、从运动起点划分为连续相等位移x， 3、从运动起点划分为连续相等位移x，则：
A、位移x、2x、3x……nx内的时间之比为： 、位移 、 、 内的时间之比为： 内的时间之比为
t1 : t2 : t3 : …… :tn= 1 : 2 : 3 : …… : n
B、第1段位移 、第2段位移 、第3段位移 内的时间之比为： 、 段位移x、 段位移x、 段位移x内的时间之比为 段位移 段位移 段位移 内的时间之比为：
T1 : T2 : T3 : …… = 1 : ( 2 − 1) : ( 3 − 2) :
……
• 2.一滑块自静止开始，从斜面顶端匀加速下 滑，第5s末的速度是6m/s,试求： • 1）运动5s内的位移； • 2) 第4s内的位移
• 5、屋檐每隔一定时间滴下一滴水，当第5 滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第 3滴与第2滴分别位于高1m的窗子的上下沿， 如图所示，问：（g=10m/s2) • 1)此屋檐离地面多高？ • 2）滴水的时间间隔是多少？
3、利用位移公式分别求时间t、2t、3t……nt内的位移 1、x2、 、利用位移公式分别求时间 、 、 内的位移x 内的位移 x3 …… xn,并探究其规律 并探究其规律
初速度为0的匀加速直线运动中 初速度为 的匀加速直线运动中 1、时间t、2t、3t……nt内的位移之比为： 、时间 、 、 内的位移之比为： 内的位移之比为 x1 : x2 : x3 : …… :xn=1 : 4 : 9 : …… : n2 2、第1个t内，第2个t内，第3个t内……的位移之比为： 第 个内 的位移之比为： 个内 个内 的位移之比为 S1 : s2 : s3 : …… :sn=1 : 3 : 5 : …… : (2n-1)
• 4、评估与交流： 、评估与交流
纸带分析
0 1 2 3 4 5 6 7
1、如何判断重锤的运动 是否是自由落体运动？ 如何判断重锤的运动 是否是自由落体运动？
测出第1点与第 点间的距离 是否是略小于2mm,有道理吗？ 有道理吗？ 测出第 点与第2点间的距离 是否是略小于 点与第 点间的距离,是否是略小于 有道理吗 2、如何求当地的重力加速度？ 、如何求当地的重力加速度？ ——逐差法 逐差法
3.2m 0,2s
布置作业
• 《新学案》P37-p39
第二章 匀变速直线运动的研究
§5、自由落体运动
第二课时
华美实验学校 杨群力
实验： 实验：探究自由落体规律
• • • • • • • 1、设计实验： 设计实验： 设计实验 1）实验方案： 2）实验器材： 进行实验： 2、进行实验： 进行实验 实验步骤： 实验步骤：1—7 实验记录： 实验记录： 3、分析与论证： 、分析与论证：