自由落体频闪照片的分析
2.6伽利略对自由落体运动的研究
1、在某地让一个小球从 17.7 m 高的地方自由下落，测得小 球下落到地面处所用的时间是1.9 s，求此地的重力加速度和 1.9 s 末的速度。
解：由公式 h =
1 2 gt 得 2
2h 2 17.7 2 2 g 2 m/s 9 . 8 m/s t 1.9 2
小球在1.9 s 末的速度为
二、逻辑的力量
重的物体 下落的快！ 重物与轻 物下落得 同样快！
V2=4
世界古代史上 最伟大的哲学 V1=8 家，教育家， 科学家,结论： 重的物体比轻 的物体下落快。
4<v12<8
V12>8
16世纪末，伽利 略用简单的反推 实验打破了绵延 2000年的错误。
三、猜想与假说
伽利略认为，自由落体是一种最简单的变速运动， 速度应该是均匀变化的。 均匀变化的两种可能性：一是速度随时间均匀变 化，即v与t成正比（现在的V=V0+at）；二是速度随 位移均匀变化，即v与x成正比（现在的V²-V0²=2ax）。
3、如图所示，一个小钢球做自由落体运动。测得小钢球经过 A 点时的速度是 2.42 m/s ，经过 B 点时的速度是 4.64 m/s ， 所用时间是0. 226 s，求此地的重力加速度和AB 间的距离。
六、伽利略的科学方法
现代技术的发展，我们虽然不会再用伽利 略的方法去研究自由落体，但是伽利略的方法， 对指导近代科学研究仍具有现实意义：
提出 大胆 数学 实验 合理 得出 问题 猜想 推理 验证 外推 结论
七、超越伽利略
现在我们不必用斜面来“冲淡重力”， 采用现代化的仪器设备可以对落体运动精 确地“计时”、“定位”，直接研究落体 运动的性质。
2.6 伽利略对自由落体运动的研究
利用频闪摄影测重力加速度
以人教版高中物理必修1第45页“问题与 思考”第5题为例
问题：频闪摄影是研究变速
运动常用的手段。在暗室中 照相机的，频闪快门处于常 开状态，频闪仪每隔一定时 间发出一次短暂的强烈的闪 光，照亮运动的物体，于是 胶片上记录了物体在几个闪 光时刻的位置。右图 是小球 自由落下时 的频闪照片示意 图，频闪仪每隔0.04s闪光 一次。如果要通过这幅照片 测量自由落体的加速度，可 以采取哪几种方法？（图中
x2 x3
7.1 x4 12.5 x5 19.6
方法一：由图示可得 X1=0.8cm x2=2.4cm x4=5.4cm X5=7.1cm
x3=3.9cm
由于小球做自由落体运动，利用逐差相等，
则：g1=(x5-x2)/3 T 2 g2=(x4-x1)/3T
2
g=(g1+g2)/2=(9.79+9.58)m/s2=9.69m/s2
利用
g
0
t
计算g的值。
g
v v0 t
0 . 79 o . 40 0 . 08
m / s 9 . 75 m / s
2
方法二、画V—T图像求加速度 由频闪照片知小球在各个位置的速度为：
时间/s 0.04 0.08 0.12 0.16
位置/cm 0.8 3.2 7.1 12.5
速度（m/s) 0.4 0.79 1.16 1.56
V/(m/s)
2.5
2.0 1.5 1.0 0.5 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20
t/s
图中直线的斜率即为自由落体的加速度： 2 g=(1.5-0.5)/(0.15-0.048)m/ s =0.98m/ s
1.7对自由落体运动的研究
一、影响物体下落快慢的因素
1.重力 2.空气阻力 由此可见，物体下落的快慢不仅与重力有关，还与空气阻力有关。 对物体而言，重的物体不一定下落得快，轻的物体不一定下落得慢， 关键是取决于物体空中下落时重力与阻力作用的强弱关系。
由此连续相等时间内位移之差分别为
x2 x1 1.08cm；x3 x2 1.09cm；x4 x3 1.09cm；x5
x4 1.09cm
二、自由落体运动
从频闪照片可得出 （1）从轨迹上看：直线运动
（2）从运动情况看：下落过程相等时间间隔内的位移越来越大， 说明小球的速度越来越大，小球在做加速运动。
（4）上升过程和下降过程具有对称性 Ⅰ.时间的对称性：从抛出点上升到最高点所用时间t1
和从最高点下落到抛出点所用时间t2相等即t1 t2，如图
2所示。
Ⅱ.速度的对称性：回到抛出点的速度与抛出时的速
度大小相等、方向相反即vo vt，如图2所示。 5.处理方法（1）分段法 （2）整体法
例：在12m高的塔上以一定初速度竖直向上抛出一物 体，经2s到达地面，则物体抛出的速度为多大？物体相对地面上升的 最大高度是多少？（g 10m s2）。（vo 4m s，H 12.8m）
1.7 对自由落体运动的研究
目标 1.理解什么是自由落体运动，知道它是初速度为0的匀加速直线运 动，知道什么是自由落体运动的加速度。 2.通过演示、实验、分析得出自由落体运动规律，明确重力加速 度的意义，使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识。 3.通过学生自主学习，了解伽利略对自由落体运动的研究过程， 知道伽利略的科学思维方法及他对物理学的贡献。 重点 自由落体运动的特点和规律 难点 物体下落的快慢与物体所受重力无关
自由落体运动(作业)(解析版)
2.4 自由落体运动（解析版）1．伽利略以前的学者认为：物体越重，下落得越快。
伽利略等一些物理学家否定了这种看法。
在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛落到地面，这主要是因为( )A．它们的质量不等B．它们的密度不等C．它们的材料不同D．它们所受的空气阻力对其下落的影响不同【答案】D【解析】羽毛下落的速度比玻璃球慢是因为羽毛受到的空气阻力相对于它的自身重力较大，空气阻力对羽毛下落的影响较大；而玻璃球受到的空气阻力相对于其自身重力很小，空气阻力对其下落的影响可以忽略，综上所述只有D正确。
2．(多选)下列各种运动中，属于自由落体运动的是( )A．在沿水平方向运动的飞机上释放一个物体B．纸片由静止释放，在空气中下落C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动D．小铁球由静止下落，空气阻力略去不计【答案】CD【解析】自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，选项A不满足v0＝0的条件，选项B不满足只受重力作用的条件，故均不正确。
3.(多选)对于从苹果树上同一高度同时落下的苹果和树叶，下列说法正确的是( )A．苹果和树叶的运动都可以看成自由落体运动B．苹果的运动可以近似地看成自由落体运动，树叶的运动不能看成自由落体运动C．苹果和树叶的运动都不能看成自由落体运动D．假如地球上没有空气，则苹果和树叶将同时落地【答案】BD【解析】从树上落下的苹果所受阻力相对重力很小，阻力可忽略不计，故其运动可看成自由落体运动，而树叶所受阻力相对重力较大，其运动不能看成自由落体运动，A、C错误，B正确；假如地球上没有空气，则苹果和树叶将不受空气阻力，只受重力作用，且从静止开始下落，故都做自由落体运动，下落快慢相同，将同时落地，D正确。
4.甲、乙两物体从同一高度同时做自由落体运动，且甲物体的质量是乙物体的倍，则下列说法中正确的是A. 甲比乙先着地B. 乙比甲先着地C. 甲比乙的加速度大D. 甲与乙加速度一样大【答案】D 【解析】甲乙做自由落体运动，加速度相同，大小为，因为高度相同，根据知，高度相同，则运动时间相同，甲乙同时落地。
自由落体频闪照片的拍摄原理
自由落体频闪照片的拍摄原理自由落体频闪照片是一种通过高速摄影技术拍摄的照片，用于研究物体在自由落体运动中的运动轨迹和速度变化。
其拍摄原理主要涉及到以下几个方面：1. 高速摄影：自由落体频闪照片的拍摄需要使用高速摄影设备，如高速相机或高速摄像机。
这些设备能够以非常高的帧率进行拍摄，通常每秒可以拍摄数百或数千帧的图像。
2. 时间间隔：在拍摄自由落体频闪照片时，相机的快门速度是固定的，通常设置为较高的速度，如每秒1000 帧或更高。
通过设置相机的时间间隔，可以控制每两张照片之间的时间差。
3. 频闪闪光灯：为了在黑暗环境或低光照条件下拍摄清晰的照片，通常会使用频闪闪光灯。
频闪闪光灯会在每次相机拍摄时发出短暂而强烈的闪光，照亮物体，使其在照片中清晰可见。
4. 物体运动：当物体进行自由落体运动时，相机会在每个时间间隔拍摄一张照片。
由于相机的快门速度非常快，相机会捕捉到物体在不同位置的瞬间图像。
5. 合成图像：将拍摄到的一系列照片导入计算机或专门的图像处理软件中，可以将这些照片按照时间顺序合成一张频闪照片。
通过将多张照片叠加在一起，可以看到物体在自由落体过程中的连续运动轨迹。
通过分析自由落体频闪照片，可以研究物体的运动轨迹、速度、加速度等参数。
这种技术常用于物理学、工程学、运动学等领域的研究和实验中。
需要注意的是，拍摄自由落体频闪照片需要一定的技术和设备，同时还需要对拍摄环境和参数进行合理的设置，以获得准确和有用的结果。
在实际应用中，还需要考虑诸如相机的分辨率、帧率、闪光灯的同步等因素，以确保拍摄的频闪照片具有足够的质量和准确性。
总的来说，自由落体频闪照片的拍摄原理基于高速摄影和时间间隔控制，通过频闪闪光灯照亮物体并拍摄多张照片，最终合成一张展示物体运动轨迹的频闪照片。
这种技术在研究物体运动和物理现象方面具有重要的应用价值。
自由落体运动评课稿
自由落体运动评课稿
评《自由落体运动》一课
在本堂课的教学过程中，执教者在对自由落体运动的引入以及对于物体下落快慢的特点进行分析时，他能够针对同学们对于日常现象的主观认识，在自己简单的分析引导下，让学生充分地发挥，自己分析出有关的影响因素，并利用控制变量法，设计不同的实验来总结结论，分析其中的关系，并最终得出了自由落体的根本前提条件，这一过程丝丝入扣，也让学生体会到这过程中所包含的种种科学方法．
整堂课以课改理念为指导思想，课题引入简洁精彩，能让学生讨论、交流、动手实验、观察和总结，使学生积极参与，体现了学生为主体、注重能力发展的教学思想。
几个演示的设计很不错，比如钱毛管的实验演示就有明确的目的和有条不紊的步骤，用频闪照片和DIS实验分析运动实质，也很好地体现了现代技术与学科的整合。
但显得不足的地方在于：
不足之处
本堂课中前一部分进行地相当流畅而且将这一运动形式的特点讲得非常清楚；但在后面对这一运动进一步举例阐述及研究时，尤其在自己设计的实验过程中有非常明显地失误，没有体现实验的严谨，也不能很好地表现这一运动的特点，前后没有达到完美的一致．
为了分析自由落体运动是一个匀加速运动规律，教师用了频闪照片，又用了大量的时间展示传感器的实验结果，此处学生显得沉闷，显然对传感器的作用不甚了解，可能还未清楚电脑屏幕上几条曲线的物理意义。
传感器的优点在于能快而精确地记录大量数据，操作简单，与其实验后花时间解释结果，不如实验前结合理论知识介绍实验原理和记录的物理量，那么对学生来说，如何选取数据进行分析应该就比较容易了。
专题-自由落体的频闪照片问题
10、解 。
，
。
将数据代入，解得h=4.25(m).
L＝h－h′＝0.8－0.2＝0.6(m)
A L
B h=0.8m h′
C
例4.我们在电影或电视中经常可看到这样的惊险场面：一辆汽车从山顶直跌入山谷，为了拍 摄重为15000N的汽车从山崖上坠落的情景，电影导演通常用一辆模型汽车代替实际汽车， 设模型汽车与实际汽车的大小比例为1/25，那么山崖也必须用1/25的比例来代替真实的山 崖。设电影1min放映的胶片张数是一定的，为了能把模型汽车坠落的情景放映得恰似拍摄 实景一样，以达到以假乱真的视觉效果。问：在实际拍摄的过程中，电影摄影机第1s拍摄的 胶片数应为实景拍摄的胶片数的几倍？
A L
B h=0.8m h′
C
解析：静止的木棒A端到C点的距离是h＝0.8m，
剪断绳后木棒做自由落体运动，
由位移公式得A端运动到C点的时间为tA,
因为 h＝1/2 gtA2，所以tA＝
s=0.4s
B端由开始下落到通过C点的时间为：
tB＝tA－0.2s=0.2s 则木棒B点到C点的距离为：
h′＝1/2 gtB2＝1/2 ×10×0.22＝0.2(m) 木棒的长度L是A、B端到C点的高度之差：
例3. 用绳拴住木棒AB的A端，使木棒在竖直方向上静止不动。在悬点A端正下方有一点C距 A端0.8m。若把绳轻轻剪断，用一架频闪相机拍到两张相邻照片中A点和B点恰好到达C点， 已知频闪相机拍照频率为5Hz，重力加速度g=10m/s2。求：AB的长度。
解题思路：画出示意图→找出图中的位移关系 →列出时间和位移关系方程求解
S2-S1=(1/2)gt22-(1/2)gt12=0.02 ① t2-t1=1/1000 ② 解方程组可得S1≈20m
自由落体运动、竖直上抛运动、多过程问题(原卷版)—2025年高考物理一轮复习
运动的描述匀变速直线运动的研究自由落体运动和竖直上抛运动 多过程问题素养目标：1.掌握自由落体运动和竖直上抛运动的特点，知道竖直上抛运动的对称性和多解性。
2.能灵活处理多过程问题。
（2023×广东高考）铯原子喷泉钟是定标“秒”的装置。
在喷泉钟的真空系统中，可视为质点的铯原子团在激光的推动下，获得一定的初速度。
随后激光关闭，铯原子团仅在重力的作用下做竖直上抛运动，到达最高点后再做一段自由落体运动。
取竖直向上为正方向。
下列可能表示激光关闭后铯原子团速度v或加速度a随时间t变化的图像是（ ）A．B．C．D．考点一 自由落体运动例题1.某校物理兴趣小组，为了了解高空坠物的危害，将一个鸡蛋从离地面20 m高的高楼面由静止释放，下落途中用Δt＝0.2 s的时间通过一个窗口，窗口的高度为2 m，忽略空气阻力的作用，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)鸡蛋落地时的速度大小和落地前最后1 s内的位移大小；(2)高楼面离窗的上边框的高度。
【易错分析】1.自由落体的时间描述容易出错，例如求开始下落的第2s内的位移，指的是第二个一秒内的位移，要注意区分第第2s内的位移和前两秒的位移的不同。
2.利用位移公式和速度一定要注意是否从计时起点开始计算。
考点二 竖直上抛运动例题2.为测试一物体的耐摔性，在离地25 m高处，将其以20 m/s的速度竖直向上抛出，重力加速度g＝10 m/s2，不计空气阻力，求：(1)经过多长时间到达最高点；(2)抛出后离地的最大高度是多少；(3)经过多长时间回到抛出点；(4)经过多长时间落到地面；(5)经过多长时间离抛出点15 m 。
【易错分析】1.注意正方向的规定，若规定竖直向上为正方向，则竖直上抛的加速度为负值，位移和速度与正方向相同取正值，方向相反负值。
2.注意距离抛出点为h 的地方可能是抛出点上方或者抛出点下方，注意时间的多解问题。
1.重要特性(1)对称性(如图3)(2)多解性：当物体经过抛出点上方某个位置时，可能处于上升阶段，也可能处于下降阶段，造成多解。
2021年高中物理 自由落体运动同步练习(含解析)新人教版必修1
2021年高中物理自由落体运动同步练习（含解析）新人教版必修11．如图所示是一个网球沿竖直方向运动时的频闪照片，由照片可知：（）A.网球正在上升B. 网球正在下降C.网球的加速度向上D. 网球的加速度向下2．如图所示，a、b、c三个相同的小球，a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑，同时b、c 从同一高度分别开始自由下落和平抛。
下列说法正确的有（）A．它们同时到达同一水平面B．它们动量变化的大小相同C．它们的末动能相同D．重力对它们的冲量相同3．“玉兔号”登月车在月球表面接触的第一步实现了中国人“奔月”的伟大梦想。
机器人“玉兔号”在月球表面做了一个自由下落试验，测得物体从静止自由下落h高度的时间t，已知月球半径为R，自转周期为T，引力常量为G。
则A．月球表面重力加速度为B．月球第一宇宙速度为C．月球质量为D．月球同步卫星离月球表面高度4．一个小石子从离地某一高度处由静止自由落下，某摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹AB．该爱好者用直尺量出轨迹的长度，如图所示．已知曝光时间为1/1000s，则小石子出发点离A点约为（重力加速度g＝10m/s2）A．6．5 m B．10 mC．20 m D．45 m5．一个物体从某一高度做自由落体运动，它在下落第1 s内、第2s内、第3秒内的位移之比为A．1:2:3 B．1:3:5 C．1:4:9 D．6．运动员从悬停在空中的直升机上跳伞，伞打开前可看做是自由落体运动，打开伞后减速下降，最后匀速下落。
如果用表示下落高度，表示下落的时间，F合表示人受到的合力，E表示人的机械能，E p表示人的重力势能，表示人下落的速度，在整个过程中，如果打开伞后空气阻力与速度平方成正比，则下列图像可能符合事实的是（）7．关于自由落体运动，下列说法中正确的是A．不考虑空气阻力的运动是自由落体运动B．自由落体运动是初速度为零的匀加速运动C．做自由落体运动的物体处于超重状态D．做自由落体运动的物体，质量越大，下落得越快8．伽利略在对自由落体运动的研究过程中，开创了如下框图所示的一套科学研究方法，其中方框2和4中的方法分别是A．实验检验，数学推理B．数学推理，实验检验C．提出假设，实验检验D．实验检验，合理外推9．如图所示为“割绳子”游戏中的一幅截图，游戏中割断左侧绳子糖果就会通过正下方第一颗星星…….糖果一定能经过星星处吗？现将其中的物理问题抽象出来进行研究：三根不可伸长的轻绳共同系住一颗质量为m的糖果（可视为质点），设从左到右三根轻绳的长度分别为l1、l2和l3，其中最左侧的绳子处于竖直且张紧的状态，另两根绳均处于松弛状态，三根绳的上端分别固定在同一水平线上，且相邻两悬点间距离均为d，糖果正下方的第一颗星星与糖果距离为h。
物理教学教案：自由落体运动的图像分析法
图像分析法的优缺点和适用范 围
结果解释与结论
图像分析法的应用范围和优势
实例分析结果与解释
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自由落体运动图像分析法的具体实 例
结论：自由落体运动图像分析法的 意义和价值
自由落体运动图像分析法的 应用前景与展望
第六章
在物理学领域的应用前景
自由落体运动图像分析法在研究天体运动、卫星轨道计算等方面具有重要应用。
参数计算：根据提 取的特征计算自由 落体运动的参数， 如时间、位移等。
结果解释与结论
图像分析法的结果可以直观地展示自由落体运动的轨迹和规律
通过图像分析，可以得出自由落体运动的加速度和初速度等物理量
图像分析法可以用于验证自由落体运动的基本公式和规律
结果解释与结论是自由落体运动图像分析法的重要环节，有助于深入理解自由落体运 动的本质和规律
条件：真空或忽略空气阻力
加速度：恒定，为地球的重力 加速度
速度与时间关系：v=gt，其中 g为重力加速度
自由落体运动的公式
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
自由落体运动公式应用：用于计算自由落体运动中的速度和位移 自由落体运动公式的物理意义：描述物体在重力作用下自由下落的运动规 律
工程学：该方法 可以用于解决实 际工程问题，如 桥梁、建筑等结 构的稳定性分析。
航天学：自由落 体运动图像分析 法可以用于研究 航天器的着陆和 姿态控制等问题。
安全领域：该方 法可以用于安全 监测和预警，如 对桥梁、高层建 筑等进行实时监 测和预警。
未来发展方向与挑战