定义 物体在地球附近受重力作用,由静止或初速度为零开始下落的运动。
从哪来 建立在“2.1 重力与万有引力”之上,明确了自由落体运动是物体仅受重力作用的特殊情形。
为什么 根据牛顿第二定律 $F=ma$,当物体仅受重力 $G=mg$ 时,加速度 $a = G/m = g$。
因为 $g$ 是常数(在同一地点),且初速度 $v_0=0$,所以该运动是初速度为零、加速度恒定的匀加速直线运动。
其本质是万有引力在地球表面附近的近似表现,忽略了空气阻力等次要因素。
适合:形象思维强、喜欢直观演示的学生**
**讲法:伽利略斜面实验类比法**
1. **引入
问学生“羽毛和铁锤同时落地吗?”(在空气中不同,在真空中相同)。
2.
演示:展示抽气机实验视频或现场演示,强调“去掉空气阻力”后,所有物体下落快慢一样。
3.
类比:既然快慢一样,说明加速度一样。就像所有车从静止开始,如果油门踩得一样深(受力比例一致),速度增加得一样快。
4.
结论:这就是自由落体,一个特殊的匀加速直线运动。
适合:逻辑严密、擅长公式推导的学生**
**讲法:理想模型构建法**
1. **定义模型
自由落体运动是一个理想化物理模型。
2.
条件拆解:
* 条件1:$v_0 = 0$(静止释放)。
* 条件2:$F_{net} = G$(只受重力,忽略阻力)。
3.
推导性质:
* 由 $F=ma$ 和 $G=mg$ 得 $a=g$。
* 因为 $g$ 恒定,所以是匀变速直线运动。
4.
公式迁移:直接套用匀变速直线运动公式,将 $a$ 替换为 $g$,$v_0$ 替换为 $0$。
适合:对数学函数关系敏感、喜欢图表的学生**
**讲法:图像分析法**
1. **v-t 图像
画出一条过原点的直线。斜率代表加速度 $g$。强调“过原点”对应 $v_0=0$,“直线”对应 $a$ 恒定。
2.
x-t 图像:画出一条开口向上的抛物线($x = \frac{1}{2}gt^2$)。强调位移与时间的平方成正比,而不是与时间成正比。
3.
对比:对比匀速直线运动的图像,指出自由落体是“速度均匀增加”的过程。